2019-2020年高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案（2） 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案（2） 新人教版選修4聯(lián)想、質(zhì)疑汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物，為了減輕大氣污染，人們提出通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)處理汽車尾氣：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？課的引入上述問(wèn)題是化學(xué)反應(yīng)的方向的問(wèn)題。反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢和限度是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分。通過(guò)前三節(jié)的學(xué)習(xí)和討論，我們已經(jīng)初步解決了后兩個(gè)問(wèn)題，即反應(yīng)的快慢和限度問(wèn)題，這節(jié)課我們來(lái)討論反應(yīng)的方向的問(wèn)題。設(shè)問(wèn)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，舉例說(shuō)說(shuō)我們見(jiàn)過(guò)的自發(fā)過(guò)程（在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程）。學(xué)生討論總結(jié)生活中的自發(fā)過(guò)程很多，如：水由高處往低處流，自由落體，電流由電位高的地方向電位低的地方流，鐵器暴露于潮濕的空氣中會(huì)生銹，室溫下冰塊會(huì)融化，這些都是自發(fā)過(guò)程，它們的逆過(guò)程是非自發(fā)的?？茖W(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變?yōu)椤盁o(wú)序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)，為反應(yīng)方向的判斷提供了必要的依據(jù)。板書(shū)一、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。交流討論19世紀(jì)的化學(xué)家們?cè)J(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行。你同意這種觀點(diǎn)嗎？結(jié)合曾經(jīng)學(xué)習(xí)的反應(yīng)舉例說(shuō)明。學(xué)生討論交流匯報(bào)交流結(jié)果我們知道的反應(yīng)中下列反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行：NaOH（aq） + HCl（aq）= NaCl（aq） + H2O（aq） H = -56KJ/mol；2Na（s）+ 2H2O（l）= 2NaOH（aq） + H2（g）；Al（s） + HCl（aq） = AlCl3（aq） + H2（g）；CaO（s） + H2O（l）= Ca（OH）2（aq）追問(wèn)上述反應(yīng)是吸熱還是放熱？學(xué)生回答后總結(jié)、板書(shū)焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。指出多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l） H = 37.3KJ/mol； 因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。板書(shū)二、反應(yīng)方向的熵判據(jù)。交流討論我們知道，固體硝酸銨溶于水要吸熱，室溫下冰塊的溶解要吸熱，兩種或兩種以上互不反應(yīng)的氣體通入一密閉容器中，最終會(huì)混合均勻，這些過(guò)程都是自發(fā)的，與焓變有關(guān)嗎？是什么因素決定它們的溶解過(guò)程能自發(fā)進(jìn)行？閱讀思考課本P37相關(guān)內(nèi)容。匯報(bào)交流、自主學(xué)習(xí)成果上述自發(fā)過(guò)程與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)，受另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素的影響，即體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向?？偨Y(jié)、板書(shū)熵判據(jù)：體系有自發(fā)地向混亂度增加（即熵增）方向轉(zhuǎn)變的傾向。釋疑如何理解“熵”的含義？板書(shū)混亂度：表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)。指出混亂度的增加意味著體系變得更加無(wú)序。板書(shū)熵：熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。指出體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o(wú)序熵增的過(guò)程。板書(shū)熵值的大小判斷： （1）氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài)（2）與物質(zhì)的量成正比板書(shū)反應(yīng)熵變S=反應(yīng)產(chǎn)物總熵-反應(yīng)物總熵講述產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，S通常為正值，為熵增加反應(yīng)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。學(xué)與問(wèn)發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體。試?yán)蒙厦嬷v的熵判據(jù)加以解釋，由此你對(duì)于理論的指導(dǎo)作用是否有新的體會(huì)。指出有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如：-10的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)，就是熵減的過(guò)程（但它是放熱的）；2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） S = -39.35Jmol-1K-1。因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不是唯一因素。板書(shū)三、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。講述在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是：板書(shū)體系自由能變化（G、單位：KJ/mol）：G = H - TS指出 體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響。板書(shū) H - TS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。展示 舉例對(duì)反應(yīng)CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g）H = + 178.2 KJmol-1 S = +169.6 Jmol-1K-1室溫下，G =H-TS =178.2KJmol-1298K169.610-3KJmol-1K-1 =128 KJmol-10因此，室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；如要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則應(yīng)使H - TS H/S=178.2 KJmol-1/0.1696 KJmol-1K-1 = 1051K。知識(shí)應(yīng)用本節(jié)課一開(kāi)始提出處理汽車尾氣的反應(yīng)：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），已知，298K、101KPa下，該反應(yīng)H = - 113.0 KJmol-1 ，S = -143.5 Jmol-1K-1則G =H-TS = - 69.68 KJmol-1 0因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。指出但該反應(yīng)速率極慢，需要使用催化劑來(lái)加速反應(yīng)?？偨Y(jié)能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用：1、由能量判據(jù)知放熱過(guò)程（H0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行；2、由熵判據(jù)知許多熵增加（S0）的過(guò)程是自發(fā)的；3、很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（體系自由能變化：G = H - TS）將更適合于所有的反應(yīng)過(guò)程；4、過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程的速率；5、在討論過(guò)程的方向時(shí)，我們指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果；6、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。課堂練習(xí)1下列說(shuō)法正確的是（ ）A凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的；B自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變；C自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；D自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。2自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ）A吸熱反應(yīng)； B放熱反應(yīng)； C熵增加反應(yīng)； D熵增加或者放熱反應(yīng)。3下列說(shuō)法正確的是（ ）A放熱反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)； B吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的；C自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生； D有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。4250C和1.01105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+ O2（g） H=56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是（ ）A是吸熱反應(yīng)； B是放熱反應(yīng)；C是熵減少的反應(yīng)； D熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。5下列過(guò)程屬于熵增過(guò)程的是（ ）A硝酸鉀溶解在水里面； B氨氣和氯化氫反應(yīng)生成氯化銨晶體；C水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)的水； D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨氣和水。6以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是( )A硝酸銨自發(fā)地溶于水；B2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) H=+56.7kJ/mol；C(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol；D2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol。布置作業(yè)板書(shū)設(shè)計(jì)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向一、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。二、反應(yīng)方向的熵判據(jù)。熵：熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。三、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。H - TS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。