【優(yōu)教通】高二人教版化學選修四教案設計：2-4《化學反應進行的方向》-

第四節(jié)化學反應進行的方向●課標要求能用焓變和熵變說明化學反應的方向?！裾n標解讀1.了解熵變、焓變的含義。2．了解焓判據(jù)、熵判據(jù)對化學反應方向推斷的局限性。3．理解綜合判據(jù)推斷化學反應方向。●教學地位在同學學習了化學反應及其能量變化、化學反應速率、化學反應的限度之后，教材支配了難度較大的化學反應進行的方向的內容。通過日常生活中的見聞引導同學，使同學明確依據(jù)反應的焓變和熵變的大小，只能推斷反應自發(fā)進行的可能性，不能打算反應是否確定發(fā)生或反應速率的大小。對于自由能學問，僅限于達到知道、了解的層次即可?！裥抡n導入建議未涂防銹漆的鋼制器件會生銹、香水會集中到空氣中等，這些都是不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程；用水泵把水從低水位升至高水位，高溫高壓可以使石墨轉化為金剛石，這些是必需在外界對體系施加某種作用時才能實現(xiàn)的過程?；瘜W反應為什么有的能夠自發(fā)進行，不需要借助外力，而有些反應或過程需要在特定條件下才能進行呢？【提示】體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)的過程經常能夠自發(fā)進行?！窠虒W流程設計課前預習支配：(1)看教材P34頁，完成【課前自主導學】中“學問1”；(2)看教材P34～36頁，完成【課前自主導學】“學問2”，并完成【思考溝通】。?步驟1：導入新課、分析本課時的教材地位。?步驟2：建議對【思考溝通】多提問幾個同學，使80%以上的同學都能把握該內容，以利于下一步對該重點學問的探究。?步驟3：師生互動完成探究“推斷進行化學反應方向的判據(jù)”可利用【問題導思】所設置的問題，由淺入深地進行師生互動、可利用【老師備課資源】為您供應的例題。?步驟6：先讓同學自主總結本課時學習的主要學問，然后對比【課堂小結】以明確把握已學的內容，并課下完成【課后知能檢測】。?步驟5：在老師指導下由同學自主完成【變式訓練】和【當堂雙基達標】中的題目，驗證同學對該部分內容的把握狀況。?步驟4：老師通過【例題】和教材的講解，對探究中的問題進行總結。課標解讀重點難點1.了解自發(fā)反應和非自發(fā)反應的含義。2.了解熵的概念。3.理解焓判據(jù)與熵判據(jù)。1.熵的大小推斷。焓判據(jù)及熵判據(jù)的局限性。(重點)2.能依據(jù)化學反應利用焓變與熵變推斷反應進行的方向。(難點)自發(fā)過程和自發(fā)反應1.自發(fā)過程(1)含義：在確定條件下，不用借助于外力就可以自發(fā)進行的過程。(2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉變?yōu)闊o序的傾向。2．自發(fā)反應：在給定條件下，可以自發(fā)地進行到顯著程度的化學反應。化學反應進行方向的判據(jù)1.焓判據(jù)放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用焓變來推斷反應進行的方向。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)的方向轉變的傾向，因此可用熵變來推斷反應進行的方向。(1)某物質三態(tài)的熵值大小挨次如何？(2)焓變ΔH>0的反應，確定不能自發(fā)進行嗎？(3)熵變ΔS<0的反應，確定不能自發(fā)進行嗎？【提示】(1)S(g)>S(l)>S(s)(2)、(3)都不愿定。推斷化學反應進行方向的判據(jù)【問題導思】①分別用焓判據(jù)，熵判據(jù)在推斷化學反應進行的方向時是否全面？【提示】不全面。②反應是否自發(fā)與溫度有關嗎？【提示】有。③在焓變與熵變共同組成的復合判據(jù)如何推斷反應是否自發(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)：化學反應能否自發(fā)進行與吸熱、放熱的關系(1)多數(shù)放熱反應是自發(fā)進行的，例如燃燒H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH＝－286kJ/mol，中和反應：NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol(2)有些吸熱反應(ΔH>0)也是自發(fā)的。例如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ/mol2．熵判據(jù)：熵變與反應方向的關系(1)很多熵增的反應是自發(fā)的。例如，固＋固―→氣：2KClO3eq\o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑；固＋液―→氣：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。(2)有些熵減的反應也可以自發(fā)進行。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，可用作化學反應自身進行的判據(jù)，ΔG＝ΔH－TΔS。(1)當ΔH<0，ΔS>0時，反應自發(fā)進行；(2)當ΔH>0，ΔS<0時，反應不能自發(fā)進行；(3)當ΔH>0，ΔS>0，或ΔH<0，ΔS<0時，反應是否自發(fā)進行與溫度有關，一般低溫時焓變影響為主，高溫時熵變影響為主。1．過程的自發(fā)性只能用于推斷過程的方向，不能確定過程是否確定會發(fā)生和過程的速率。2．在爭辯過程的方向時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質。假如允許外界體系施加某種作用，就可能毀滅相反的結果。下列說法正確的是()A．在常溫下，放熱反應一般能自發(fā)進行，吸熱反應都不能自發(fā)進行B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1，能自發(fā)進行，緣由是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉變的傾向C．由于焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)D．在其他外界條件不變的狀況下，使用催化劑，可以轉變化學反應進行的方向【解析】A項錯誤，有些熵值增大的吸熱反應可以自發(fā)進行；C項錯誤的緣由是要將二者綜合起來即利用復合判據(jù)進行推斷；D項中使用催化劑只能降低反應的活化能，不能轉變反應的方向?！敬鸢浮緽25℃和1.01×105Pa時，反應2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1，自發(fā)進行的緣由是()A．是吸熱反應B．是放熱反應C．是熵削減的反應D．熵增大效應大于能量效應【解析】吸熱，熵變大，能自發(fā)，由于熵增大效應大于能量效應，選D?！敬鸢浮緿【老師備課資源】關于復合判據(jù)與溫度關系某化學反應其ΔH為－122kJ·mol－1，ΔS為－231J·mol－1·K－1，則此反應在下列哪種狀況下可能自發(fā)進行()A．在任何溫度自發(fā)進行B．在任何溫度下都不自發(fā)進行C．僅在高溫下自發(fā)進行D．僅在低溫下自發(fā)進行【解析】要使反應能夠自發(fā)進行，則ΔH－TΔS<0，代入數(shù)據(jù)可得：－122kJ·mol－1－T×(－0.231kJ·mol－1·K－1)<0，解得當T<528K時，反應可自發(fā)進行，即反應僅在低溫下自發(fā)進行，選D項?！敬鸢浮緿1．下列過程是非自發(fā)的是()A．水由高處向低處流B．煤炭的燃燒C．鐵在潮濕空氣中生銹D．室溫下水結成冰【解析】自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹、室溫下冰的溶化，都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的?！敬鸢浮緿2．下列說法中不正確的是()A．體系有序性越高，熵值就越低B．自發(fā)過程可能導致體系的熵增大C．吸熱反應不行以自發(fā)進行D．同種物質氣態(tài)時熵值最大【解析】體系混亂度越高，熵值越大；同種物質氣態(tài)時混亂度最大，熵值最大；吸熱反應也有可能自發(fā)進行。【答案】C3．能用能量判據(jù)推斷下列過程方向的是()A．水總是自發(fā)地由高處往低處流B．放熱反應簡潔自發(fā)進行，吸熱反應不能自發(fā)進行C．有序排列的火柴散落時成為無序排列D．多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大【解析】水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向；吸熱反應也可以自發(fā)進行，例如，在25℃和1.01×105Pa時，(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1，不難看出，上述反應是吸熱反應，又是熵增的反應，明顯只依據(jù)焓變來推斷反應進行的方向是不全面的；有序排列的火柴散落時成為無序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)；撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)?！敬鸢浮緼4．以下自發(fā)反應不行用熵判據(jù)來解釋的是()A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)D．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)【解析】熵判據(jù)是ΔS>0的反應自發(fā)進行。A、B、D選項中都有顯著的熵增，可用熵判據(jù)解釋。【答案】C5．已知反應：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298K、101kPa的條件下，其ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1。該反應________(填“能”或“不能”)用于消退汽車尾氣中的NO，理由為_____________________________________________________________________________________________________