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2018-2019學(xué)年高中化學(xué)上學(xué)期《化學(xué)反應(yīng)的方向》教學(xué)設(shè)計 課題 第二章第四節(jié) 化學(xué)平衡第四課時 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知識與技能 1.了解熵變、焓變的含義。 2．了解焓判據(jù)、熵判據(jù)對化學(xué)反應(yīng)方向判斷的局限性。 3．理解綜合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)方向。 過程與方法 情感、態(tài)度 與價值觀 學(xué)習(xí) 重點 1．了解焓判據(jù)、熵判據(jù)對化學(xué)反應(yīng)方向判斷的局限性。 2．理解綜合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)方向。 學(xué)習(xí) 難點 1．了解焓判據(jù)、熵判據(jù)對化學(xué)反應(yīng)方向判斷的局限性。 2．理解綜合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)方向。 教學(xué) 環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 一、新課引入 未涂防銹漆的鋼制器件會生銹、香水會擴(kuò)散到空氣中等，這些都是不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過程；用水泵把水從低水位升至高水位，高溫高壓可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，這些是必須在外界對體系施加某種作用時才能實現(xiàn)的過程。化學(xué)反應(yīng)為什么有的能夠自發(fā)進(jìn)行，不需要借助外力，而有些反應(yīng)或過程需要在特定條件下才能進(jìn)行呢？ 思考 二、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng) 自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng) 1.自發(fā)過程 (1)含義：在一定條件下，不用借助于外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過程。 (2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍? 狀態(tài)。在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。 2．自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù) 1.焓判據(jù) 放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，因此可用焓變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 2．熵判據(jù) (1)熵 用來量度體系混亂程度的物理量。熵值越大，混亂程度越大。符號為S。 (2)熵增原理 在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，即熵變(符號ΔS)＞零。 (3)熵判據(jù) 體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 (1)某物質(zhì)三態(tài)的熵值大小順序如何？ (2)焓變ΔH>0的反應(yīng)，一定不能自發(fā)進(jìn)行嗎？ (3)熵變ΔS<0的反應(yīng)，一定不能自發(fā)進(jìn)行嗎？ 判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù) 【問題導(dǎo)思】　 ①分別用焓判據(jù)，熵判據(jù)在判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向時是否全面？ 【提示】　不全面。 ②反應(yīng)是否自發(fā)與溫度有關(guān)嗎？ 【提示】　有。 ③在焓變與熵變共同組成的復(fù)合判據(jù)如何判斷反應(yīng)是否自發(fā)？ 【提示】　利用ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔG<0，則自發(fā)；ΔG>0則非自發(fā)。 1．焓判據(jù)：化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與吸熱、放熱的關(guān)系 (1)多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，例如燃燒 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ/mol， 中和反應(yīng)：NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol (2)有些吸熱反應(yīng)(ΔH>0)也是自發(fā)的。例如 (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ/mol 2．熵判據(jù)：熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系 (1)許多熵增的反應(yīng)是自發(fā)的。例如，固＋固―→氣： 2KClO32KCl＋3O2↑；固＋液―→氣：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 (2)有些熵減的反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行。例如 Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l) 綜上所述，單獨使用熵判據(jù)也是不全面的。 3．復(fù)合判據(jù)：ΔG＝ΔH－TΔS 體系的自由能變化(符號為ΔG，單位為kJ/mol)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用作化學(xué)反應(yīng)自身進(jìn)行的判據(jù)，ΔG＝ΔH－TΔS。 (1)當(dāng)ΔH<0，ΔS>0時，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行； (2)當(dāng)ΔH>0，ΔS<0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行； (3)當(dāng)ΔH>0，ΔS>0，或ΔH<0，ΔS<0時，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般低溫時焓變影響為主，高溫時熵變影響為主。 [溫馨提醒] 1．過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程的速率。 2．在討論過程的方向時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。 看書理解 環(huán)節(jié)三、鞏固練習(xí) 　下列說法正確的是(　　) A．在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行 B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJmol－1，能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向 C．因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù) D．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 【解析】　A項錯誤，有些熵值增大的吸熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行；C項錯誤的原因是要將二者綜合起來即利用復(fù)合判據(jù)進(jìn)行判斷；D項中使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)的方向。 【答案】　B 　25 ℃和1.01105Pa時，反應(yīng)2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJmol－1，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) 【解析】　吸熱，熵變大，能自發(fā)，因為熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)，選D。 【答案】　D 關(guān)于復(fù)合判據(jù)與溫度關(guān)系 　某化學(xué)反應(yīng)其ΔH為－122 kJmol－1，ΔS為－231 Jmol－1K－1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可能自發(fā)進(jìn)行(　　) A．在任何溫度自發(fā)進(jìn)行 B．在任何溫度下都不自發(fā)進(jìn)行 C．僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行 D．僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行 【解析】　要使反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則ΔH－TΔS<0，代入數(shù)據(jù)可得：－122 kJmol－1－T(－0.231 kJmol－1K－1)<0，解得當(dāng)T<528 K時，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，即反應(yīng)僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行，選D項。 【答案】　D 本堂小結(jié)： 當(dāng)堂檢測、 布置作業(yè) 板 書 設(shè) 計