導(dǎo)語：化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

課題:化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

課時(shí)安排:一課時(shí)課型:講授型

教材版本:人教版章節(jié):第二章第四節(jié)

主講人:吳海燕

●學(xué)生情況

學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不是很扎實(shí),不宜就教材里的內(nèi)容作太多的延伸和拓展,注重把書本里最基本的知識(shí)講解透徹。

●教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能:

1、理解焓判據(jù)、熵的概念;

2、理解焓判據(jù)和熵判據(jù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的共同影響;

3、學(xué)會(huì)利用焓判據(jù)和熵判據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。

過程與方法:

1、利用已知事實(shí),學(xué)生討論得出焓變與熵變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系

情感態(tài)度與價(jià)值觀:

1、學(xué)會(huì)從不同的角度去綜合的分析問題,靈活運(yùn)用理論依據(jù)進(jìn)行解題。

●教學(xué)重點(diǎn)

利用焓判據(jù)和熵判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向

●教學(xué)難點(diǎn)

焓判據(jù)和熵判據(jù)的綜合運(yùn)用

●教學(xué)方法

設(shè)疑引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)探究、點(diǎn)撥探討

●教學(xué)媒體

ppt、電腦、投影、實(shí)驗(yàn)裝置、黑板等

●教學(xué)過程

【老師】

在本章的緒言里明確指出了本章書我們要學(xué)習(xí)關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的三個(gè)問題,它們分別是:

【PPT】

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢

——化學(xué)反應(yīng)速率

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度

——化學(xué)平衡

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

——?

【老師】

現(xiàn)面兩個(gè)問題我們已經(jīng)學(xué)習(xí)完了,那化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向我們又該如何來判斷呢?我們?cè)趺粗酪粋€(gè)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的是哪一個(gè)方向呢?

現(xiàn)在,先請(qǐng)同學(xué)們看這一組自發(fā)過程。

【PPT】

自發(fā)過程:

自然界中水總是從高處往地處流;

電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng);

室溫下冰塊自動(dòng)融化;

墨水?dāng)U散;

食鹽溶解于水。

【老師】

水往地處流、食鹽溶解等過程是我們?nèi)粘Ｉ钪泻艹Ｒ姷默F(xiàn)象。這是不用依靠任何外力的幫助就可以自發(fā)進(jìn)行的過程。

我們?cè)賮砜匆唤M自發(fā)反應(yīng),看看有什么不同。

【PPT】

自發(fā)反應(yīng):

鎂條燃燒:Mg(s)+O2(g)=MgO(s)

酸堿中和:H++OH-=H2O

鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹:3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

【老師】

這四個(gè)反應(yīng)同樣是在一定的條件下,不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。那現(xiàn)在就有兩個(gè)概念了,自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng),我們?cè)撛鯓咏o它們下一個(gè)定義呢?

是自發(fā)過程的范圍大還是自發(fā)反應(yīng)的范圍大?(自發(fā)過程)自發(fā)反應(yīng)是從屬于自發(fā)過程的,是屬于自發(fā)過程的一部分。

那我們現(xiàn)在就來給它們下一個(gè)定義。

【PPT】

自發(fā)過程:

在一定條件下,不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。

自發(fā)反應(yīng):

在給定的一組條件下,一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度,就稱為自發(fā)反應(yīng)。

【老師】

那么我們?cè)撊绾闻袛嘁粋€(gè)過程,一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行呢?一個(gè)過程或者一個(gè)反應(yīng)要自發(fā)的進(jìn)行是否要符合什么條件呢?

尋找這個(gè)能令反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)就是我們今天的重點(diǎn)內(nèi)容。

首先請(qǐng)同學(xué)們觀察下列幾個(gè)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng),找出它們的共同之處。

【PPT】

2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=-368kJ/mol

3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol

【老師】

它們的△H都是小于0的,也就是說,它們都是放熱反應(yīng)。那么,是反應(yīng)物所具有的能量高還是生成物所具有的能量高呢?(反應(yīng)物)換句話說,這三個(gè)反應(yīng)都是從高能量向低能量轉(zhuǎn)化的反應(yīng)?，F(xiàn)在我們可以把它們的共同點(diǎn)總結(jié)為:

【PPT】

共同點(diǎn):△H<0,放熱反應(yīng),高能向低能轉(zhuǎn)化。

【老師】

通常,我們把反應(yīng)的這個(gè)能量變化叫做焓變(△H)。那么我們的焓判據(jù)就可以表述為:

【PPT】

焓(H)判據(jù):

自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量,焓變小于0),這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù),是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。

【老師】

由這個(gè)焓判據(jù),我們是不是可以得到這么一個(gè)規(guī)律:

【PPT】

規(guī)律:

一般情況下,△H<0的反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行。

【老師】

一般情況下,焓減的反應(yīng)都是容易自發(fā)進(jìn)行的。這里有幾點(diǎn)是大家要注意的:

【PPT】

注意:

(1)焓變(△H)只決定于體系的始態(tài)和終態(tài),與變化的途徑無關(guān);

(2)焓判據(jù)只能用于判斷過程的方向,能否實(shí)現(xiàn)要看具體條件;

(3)焓判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。

【練習(xí)】

知道了某過程有自發(fā)性之后,則(A)

A、可判斷出過程的方向

B、可確定過程是否一定會(huì)發(fā)生

C、可預(yù)測(cè)過程發(fā)生完成的快慢

D、可判斷過程的熱效應(yīng)

【老師】

在這個(gè)焓判據(jù)里,有幾個(gè)字是很值得我們斟酌的“一般情況下”,那是不是說,會(huì)存在例外呢?我這里有幾個(gè)例外的例子,大家一起來看一下。

【PPT】

例:

C(s)+H2O(l)=CO(g)+H2(g)△H>0

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0

NH4HCO3(s)+CH3COOH(l)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H>0

【老師】

這幾個(gè)都是△H>0,也就是焓增加的吸熱反應(yīng),但是它們都是可以自發(fā)進(jìn)行的。那是不是說焓判據(jù)是錯(cuò)誤的呢?不是,這只是說明了焓變不能作為判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的獨(dú)立依據(jù)。除了焓變,書本上還提到一個(gè)什么可以用來作為判據(jù)?(熵變)

什么是熵呢?大家對(duì)這個(gè)概念挺陌生的是不是,不要緊我們一起來看一下什么是熵。

【PPT】

熵(S):

在密閉條件下,體系由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向,這種推動(dòng)體系變化的因素稱作熵。

【老師】

由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序,體系的混亂度是增加的,那我們可以這樣來理解,熵其實(shí)就是一個(gè)可以反應(yīng)體系混亂程度的值。體系越混亂,熵值越大。

那熵變就是反應(yīng)前后混亂度之差了。那我們?cè)趺从眠@個(gè)差值來判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行呢?大家來看下面的這幾個(gè)例子:

【PPT】

1、冰→液態(tài)水→水蒸氣

2、氯化鈉晶體溶于水

3、自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng):

N2O5分解:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol

碳酸銨的分解:(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

【老師】

水固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),是不是水分子由有序排列變?yōu)闊o序排列的過程呢?那這個(gè)時(shí)候,體系的混亂度會(huì)怎么樣?也就是熵增加的過程。所以,物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的這個(gè)變化的過程就是一個(gè)熵增加的過程,S(固)<S(液)<S(氣)。

同樣的道理,晶體的溶解也是熵增的過程。那這兩條反應(yīng)呢?N2O5分解,由兩體積變?yōu)橛蠳O2和O2共存的五體積,混亂度是增加的,那熵值也增加。同樣的,碳酸銨的分解也是一個(gè)熵值增加的反應(yīng),那現(xiàn)在我們就可以總結(jié)出這幾個(gè)反應(yīng)的共同點(diǎn)是:

【PPT】

共同點(diǎn):熵(S)增加

【老師】

同時(shí)也可以總結(jié)得出兩個(gè)規(guī)定:

【PPT】

規(guī)定:

(1)體系混亂度越大,熵值越大;體系混亂度越小,熵值越小。

(2)同一物質(zhì),在氣態(tài)時(shí)熵最大,液態(tài)時(shí)次之,固態(tài)時(shí)最小。

【老師】

那我們的熵判據(jù)就可以表述為:

【PPT】

熵(S)判據(jù):

在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大,這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。是在用來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù)。

【老師】

同樣的,我們可以得到這么一個(gè)規(guī)律:

【PPT】

規(guī)律:

一般情況下,熵增的反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行。

【老師】

這里要注意的幾點(diǎn)和剛才的焓判據(jù)差不多:

【PPT】

注意:

(1)熵變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一種因素;

(2)熵變(△S)只決定于體系的始態(tài)和終態(tài),與變化的途徑無關(guān);

(3)熵判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。

【老師】

那我們是不是就終于找到了一個(gè)可以判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)呢?不是的,在熵判據(jù)里也有這么幾個(gè)字“一般情況下”。而且大家看這個(gè)例子:

【PPT】

例:-10。C的水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰

【老師】

看來熵變也不能作為判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的獨(dú)立依據(jù)。那現(xiàn)在怎么辦?我們可以把兩個(gè)判據(jù)合起來是不是。

那一個(gè)自發(fā)過程、自發(fā)反應(yīng)就是要符合:

【PPT】

自發(fā)過程的兩大變化趨勢(shì):

(1)能量趨于減小

(2)混亂度趨于增大

【老師】

用四個(gè)字總結(jié)就是“焓減、熵增”。我們把這個(gè)叫做符合判據(jù),科學(xué)家們總結(jié)出了一條公式△G=△H-T△S,△G代表的是自由能,用自由能來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是最全面最科學(xué)的,當(dāng)△G<0時(shí),反應(yīng)就可以自發(fā)進(jìn)行,那現(xiàn)在就請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)這個(gè)公式合和△H、△S的符號(hào)判斷一下△G的符號(hào),再利用△G來說明反應(yīng)是否可以自發(fā)進(jìn)行,填在這個(gè)表上面。

【PPT】

焓變△H熵變△S自由能△G反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行

△H<0

-△S>0

+△G<0能

△H>0

+△S<0

-△G>0不能

△H<0

-△S<0

-——視乎T的取值

△H>0

+△S>0

+——視乎T的取值

【老師】

從這個(gè)表上,大家要記住兩條,1、△H<0,△S>0的反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的;2、△H>0,△S<0的反應(yīng)是不可以自發(fā)進(jìn)行的。

【練習(xí)】

1、下列過程是非自發(fā)的是∶(D)

A、水由高處向低處流;

B、天然氣的燃燒;

C、鐵在潮濕空氣中生銹;

D、室溫下水結(jié)成冰。

2、下列說法正確的是∶(C)

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)。

3、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是(D)

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)

4、下列說法正確的是(D)

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)行的反應(yīng)

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

5、水的三態(tài)的熵值大寫關(guān)系正確的是(C)

A、Sm(s)>Sm(l)>Sm(g)

B、Sm(l)>Sm(s)>Sm(g)

C、Sm(g)>Sm(l)>Sm(s)

D、Sm(g)>Sm(s)>Sm(l)

6、下列過程屬于熵增加的是(C)

A、一定條件下水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)

B、高溫高壓條件下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石

C、散落的火柴的無序排列

D、CO點(diǎn)燃時(shí)生成CO2

7、碳酸銨〔(NH4)2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣,對(duì)其說法中正確的是∶(A)

A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體,使體系的熵增大;

B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量;

C、其分解是吸熱反應(yīng),據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解;

D、碳酸鹽都不穩(wěn)定,都能自發(fā)分解。