《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》教案2(新人教選修4)

化學(xué)反響進(jìn)行的方向冠今中學(xué)曹雪剛【教學(xué)目標(biāo)】了解反響的自發(fā)性與反響過(guò)程中能量變化及熵值變化的關(guān)系；能夠用熵增原理判斷化學(xué)反響進(jìn)行的方向。【教學(xué)重難點(diǎn)】能夠用熵增原理判斷化學(xué)反響進(jìn)行的方向【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】〖引入〗水往低處流，而不會(huì)自發(fā)的向上流；一般在室溫下，冰塊會(huì)融化，鐵器在潮濕空氣中會(huì)生銹，甲烷與氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過(guò)程都是自發(fā)的。這些不用借助于外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過(guò)程的共同特點(diǎn)是，體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。那是否就意味著放熱反響自發(fā)進(jìn)行，吸熱反響就是非自發(fā)進(jìn)行呢〖副板書〗在25℃和1．01×1052N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)?H=56．7kJ／mol(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)?H=74．9kJ／mol〖分析〗不難看出，上述兩個(gè)反響都是吸熱反響，顯然只根據(jù)反響熱〔焓變〕來(lái)判斷反響進(jìn)行的方向是不全面的。那么究竟如何來(lái)判斷反響的自發(fā)性呢科學(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)的能量判據(jù)和熵判據(jù)，為最終解決反響自發(fā)性問(wèn)題提供了必要的依據(jù)?！贾v解〗除自發(fā)的化學(xué)反響外，還有一類自發(fā)過(guò)程，例如放在同一密閉容器中的氣體或液體物質(zhì)(也包括能夠揮發(fā)的固態(tài)物質(zhì))的蒸汽，不需要外界的任何作用，氣態(tài)物質(zhì)會(huì)通過(guò)分子的擴(kuò)散自發(fā)地形成均勻混合物。這種現(xiàn)象可以推廣到相互接觸的固體物質(zhì)體系，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期放置后，人們能夠找到通過(guò)擴(kuò)散而進(jìn)入的另一種固體中的原子或分子(這種現(xiàn)象可以作為純物質(zhì)難以保存的最本質(zhì)的解釋)。又如把硝酸銨溶于水雖然要吸熱，它卻能夠自發(fā)地向水中擴(kuò)散。為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的上下無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性，人們提出在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素，即在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向。因?yàn)榕c有序體系相比，無(wú)序體系“更加穩(wěn)定〞，可以采取更多的存在方式。以撲克牌為例，經(jīng)過(guò)屢次的洗牌之后，嚴(yán)格按照花色和序號(hào)排列的時(shí)機(jī)與花色序號(hào)毫無(wú)規(guī)律的混亂排列的時(shí)機(jī)相比，大概要相差幾十個(gè)數(shù)量級(jí)?？茖W(xué)家把這種因素稱作熵。〖板書〗熵：1、概念：描述體系混亂度的物理量2、符號(hào)：S3、單位：J?mol-1?K-14、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這個(gè)原理也叫做熵增原理。在用來(lái)判斷過(guò)程的方向時(shí)，就稱為熵判據(jù)。5、同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)有關(guān)：S〔g〕>S〔l〕>S〔s〕6、熵變〔?S〕：?S==反響物總熵—生成物總熵7、反響進(jìn)行方向的判斷方法：?H—T?S<0反響能自發(fā)進(jìn)行?H—T?S=0反響到達(dá)平衡狀態(tài)?H—T?S>0反響不能自發(fā)進(jìn)行〖講解〗在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個(gè)化學(xué)反響的方向。放熱反響的焓變小于零，熵增加反響的熵變大于零，都對(duì)?H—T?S<0有所奉獻(xiàn)，因此放熱和熵增加有利于反響自發(fā)進(jìn)行?！佳a(bǔ)充習(xí)題〗1．以下說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是()A．化學(xué)反響總是伴隨著能量變化的B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反響不一定都是放熱反響C．只有放熱反響才能夠自發(fā)進(jìn)行D．能夠自發(fā)進(jìn)行的反響就一定能夠發(fā)生并完成2．以下物質(zhì)中，熵值(S)最大的是()A．金剛石B．Cl2(1)C．I2(g)D．Cu(s)3．水在273K、1．01×105Pa時(shí)可轉(zhuǎn)化為固態(tài)，在373K時(shí)那么又可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。假設(shè)分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值，那么以下表達(dá)式中，正確的選項(xiàng)是()A．S(g)<S(1)<S(s)B．S(g)>S(1)>S(s)C．S(g)>S(1)=S(s)D．S(g)>S(s)>S(1)4．反響2H2(g)+O2(g)==2H2O(1)?H==285．8kJ·mol-1，以下結(jié)論中，正確的選項(xiàng)是()A．E(反響物)>E(生成物)B．E(反響物)<E(生成物)C．反響放熱D．反響吸熱5．以下熱化學(xué)方程式中，放出的熱量最多的是()A．CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1)△HB．2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O(1)△HC．CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)△HD．2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O(g)△H6．在25℃、1．01×105Pa條件下，反響2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)?H==+56．7kJ·mol-1能夠自發(fā)進(jìn)行。從能量上分析，生成物的總能量比反響物的總能量，從反響前后的熵值看，反響后的熵值(填“增加〞、“減小〞或“不變〞〖提高題〗7．：298K、1．01×105Pa下：石墨：△H===0．0kJ·mol-1、S==5．74J·mol-1·K-1；金剛石：△H==1．88kJ·mol-1、S==2．39J·mol-1·K-1。以下表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是()A．根據(jù)焓和熵的觀點(diǎn)，石墨比金剛石穩(wěn)定B．根據(jù)焓和熵的觀點(diǎn)，金剛石比石墨穩(wěn)定C．根據(jù)熵的觀點(diǎn)，石墨比金剛石穩(wěn)定，但根據(jù)焓的觀點(diǎn)，金剛石比石墨穩(wěn)定D．根據(jù)焓的觀點(diǎn)，石墨比金剛石穩(wěn)定，但根據(jù)熵的觀點(diǎn)，金剛石比石墨穩(wěn)定8．某化學(xué)反響其△H==—122kJ·mol-1，?S==231J·mol-1·K-1，那么此反響在以下哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行()A．在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B．在任何溫度下都不能自發(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9．煤中含有硫，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害的SO2，用生石灰可以消除SO2，減少污染，其反響為CaO(s)+SO2(s)==