《第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向》參考課件

魯科版

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化學(xué)反應(yīng)原理

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第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率第1節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的方向核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)證據(jù)推理與模型認(rèn)知1.通過分析反應(yīng)的焓變與反應(yīng)的方向，了解反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向有關(guān)，但不是唯一的影響因素；2.通過分析反應(yīng)的熵變與反應(yīng)的方向，了解反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向有關(guān)，但也不是唯一的影響因素；3.通過分析關(guān)系式△H-T△S，分析反應(yīng)焓變和反應(yīng)熵變對(duì)反應(yīng)方向的綜合影響。2021年6月17日9:22:27環(huán)節(jié)一：感受自發(fā)過程在等溫、等壓條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程為自發(fā)過程。請同學(xué)們聯(lián)系生活，列舉其他自動(dòng)發(fā)生的過程。能量角度：體系趨向于從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低能量狀態(tài)生活中的自發(fā)過程任務(wù)一：反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向交流?研討

觀察以下能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，總結(jié)這些自發(fā)反應(yīng)的共同點(diǎn)是什么?(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=－802.3kJ/mol(3)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)

ΔH=－444.3kJ/mol(4)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=－571.6kJ/mol共同點(diǎn)：

ΔH<0，放熱反應(yīng)(5)2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH=－822.3kJ/mol(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

ΔH=－57.3kJ/mol據(jù)此得出什么結(jié)論？環(huán)節(jié)二：化學(xué)反應(yīng)的方向任務(wù)一：反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向

19世紀(jì)的化學(xué)家曾認(rèn)為：

ΔH<0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

ΔH>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行”證明“：科學(xué)研究中，要證明一個(gè)假設(shè)成立，就是證明凡符合假設(shè)的所有情況都能得出結(jié)論，即列舉大量支持假設(shè)的實(shí)例。”證偽“：要證明一個(gè)假設(shè)不成立，只需舉出一個(gè)反例就可。

任務(wù)一：反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向動(dòng)手動(dòng)腦實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣味的物質(zhì)，燒杯壁變涼NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)為可自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)△H＜0，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但不絕對(duì)，吸熱反應(yīng)也有能自發(fā)進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)小貼士注意規(guī)范操作小結(jié)(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH>0(4)(1)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl

(s)

=

BaCl2(aq)

+2NH3(g)+10H2O(l)

ΔH>0思考根據(jù)下列自發(fā)吸熱反應(yīng)的共同特點(diǎn)判斷是什么“推動(dòng)”了反應(yīng)的進(jìn)行？任務(wù)二：反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向一個(gè)新的物理量——熵1.定義：描述體系無序程度的一個(gè)物理量?！?hào)S，單位是J·mol-1·K-12.大小判據(jù)：無序程度越高,熵值越大。純物質(zhì)的熵值的大小與物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強(qiáng)等因素有關(guān)。例如，同一條件下，不同物質(zhì)，熵值不同；

同一物質(zhì)，S(g)>S(l)>S(s)；

物質(zhì)的量越大，熵值越大。有序無序熵增原理比較熵變？類比?歸納常見熵ΔS>0增加的物理過程固體的溶解

水的汽化

墨水在水中的擴(kuò)散

氣體的擴(kuò)散化學(xué)反應(yīng)存在著熵變（ΔS）ΔS=反應(yīng)產(chǎn)物的總熵—反應(yīng)物的總熵對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。ΔS>0反應(yīng)體系混亂度增大ΔS<0反應(yīng)體系混亂度減小判斷下列過程的熵變是大于零還是小于零？(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)(2)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)(3)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)(4)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)(5)Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)ΔS＞0ΔS＜0【針對(duì)訓(xùn)練】ΔS＞0ΔS＜0ΔS＜0(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH>0(4)(1)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl

(s)

=

BaCl2(aq)

+2NH3(g)+10H2O(l)

ΔH>0任務(wù)二：反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向ΔS＞0，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行思考下述過程的方向性，體會(huì)熵變與反應(yīng)的自發(fā)性有何關(guān)系?交流?研討熵減少的反應(yīng)，在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行是不是只有熵增（ΔS＞0）的反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行？不是ΔS＞0的反應(yīng)，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但不絕對(duì)，熵減小的反應(yīng)也有能自發(fā)進(jìn)行的。小結(jié)任務(wù)二：反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向任務(wù)三：用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向焓變熵變反應(yīng)的自發(fā)性ΔS＜0ΔS＜0ΔS＞0ΔS＞0ΔH＜0ΔH＜0ΔH＞0ΔH＞0？反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行拓展?視野

吉布斯自由能（符號(hào)G）的定義式為G=H-TS?！鱃為反應(yīng)的吉布斯自由能變△G＝△H－T△S，表示的是一個(gè)封閉體系在等溫、等壓條件下做最大非體積功的能力。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，反應(yīng)的方向可依據(jù)△G來判斷?！鱃＝△H－T△S<0，反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行△G＝△H－T△S=0，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)△G＝△H－T△S>0，反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行判斷下列反應(yīng)進(jìn)行的趨勢。(1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)(2)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)ΔH＜0ΔS＜0△G＝△H－T△S低溫自發(fā)進(jìn)行ΔH＞0ΔS＞0△G＝△H－T△S高溫自發(fā)進(jìn)行Δ任務(wù)三：用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向任務(wù)三：用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向焓變熵變反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行ΔS＜0ΔS＜0ΔS＞0ΔS＞0ΔH＜0ΔH＜0ΔH＞0ΔH＞0與溫度有關(guān)低溫利于自發(fā)進(jìn)行高溫利于自發(fā)進(jìn)行說明小貼士1反應(yīng)可行性和反應(yīng)現(xiàn)實(shí)性的區(qū)別反應(yīng)方向的判據(jù)只能用于確定反應(yīng)是否有自發(fā)進(jìn)行的趨勢，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生。2以上反應(yīng)的討論，僅限于等溫等壓及除了體積功以外不做其他功條件下，人為的干預(yù)可以改變反應(yīng)的方向。遷移應(yīng)用汽車尾氣中主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的重要大氣污染物，依據(jù)所學(xué)知識(shí)提出治理的辦法并說明理論依據(jù)。NO(g)+CO(g)=？？

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在298K、100kPa下，ΔH＝－746.8kJ·mol－1，ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。ΔH－TΔS＝－746.8kJ·mol－1－298K×(－197.5×10－3kJ·mol－1·K－1)=-687.9kJ·mol－1＜0因此，室溫下反應(yīng)能正向進(jìn)行。治理的辦法之一：汽車排氣管安裝催化轉(zhuǎn)化器。科學(xué)改善生活化學(xué)反應(yīng)的方向反應(yīng)焓變反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減能量判據(jù)熵判據(jù)ΔH-TΔS<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行。ΔH-TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。ΔH-TΔS>0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行。模型建構(gòu)思維建模本節(jié)收獲化學(xué)反應(yīng)△H△S能否正向自發(fā)進(jìn)行2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)-78.3kJ/mol494.4J/mol/KCO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)110.5kJ/mol-89.4J/mol/K4Fe(OH