化學反應進行的方向主備人陳麗輔備人徐冬梅傅曉濤李超

1、第四節(jié) 化學反響進行的方向主備人：陳麗 輔備人：徐冬梅 傅曉濤 李超三維目標：一、知識與技能：1、通過學生日常生活中所見所聞以及常見的化學反響，讓學算不了解放熱反響的自發(fā) 性和某些吸熱過程的自發(fā)性2、通過“有序和“無序的比照，引出熵的概念3、通過日常生活中的見聞引導學生，使學生明確根據(jù)反響的焓變和熵變的大小，只能 判斷反響自發(fā)進行的可能性，不能決定反響是否一定發(fā)生或反響速率的大小 。二、過程與方法：通過學生已有知識及日常生活中的見聞，使學生構建化學反響方向的判據(jù)。學會運 用比擬、歸納、概括等方法對信息進行加式，構建新知識。三、情感態(tài)度與價值觀：通過日常生活中的焓變和熵變的具體實例， 讓學生明確

2、化學與日常生活是息息相關的。教學重點：熵判據(jù)教學難點：焓減與熵增與化學反響方向的關系課時安排：1 課時教學方法：設疑引導，點撥探討教學過程：第一環(huán)節(jié)：情境引導 激發(fā)欲望 汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產生的一氧化碳， 它們是現(xiàn)代 城市中的大氣污染物， 為了減輕大氣污染， 人們提出通過以下反響來處理汽車尾氣： 2NO( g) + 2C0 (g) = N 2 (g) + 2CO 2 (g),你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？ 引入 上述問題是化學反響的方向的問題。 反響進行的方向、 快慢和限度是化學反響原理的 三個重要組成局部。 通過前三節(jié)的學習和討論， 我們已經初

3、步解決了后兩個問題， 即反響的 快慢和限度問題，這節(jié)課我們來討論反響的方向的問題。 板書 第四節(jié) 化學反響進行的方向講述： 在我們討論問題之前，先來說兩個概念，自發(fā)過程和自發(fā)反響 第二環(huán)節(jié)：組內合作 自學討論 板書 一、自發(fā)過程和自發(fā)反響1、自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程。2、自發(fā)反響：在給定條件下，能自發(fā)地進行到顯著程度的反響3、非自發(fā)反響：不能自發(fā)地進行，必須借助某種外力才能進行的反響。問 題根據(jù)生活經驗，舉例說說我們見過的自發(fā)過程。講 述生活中的自發(fā)過程很多，如：水由高處往低處流，自由落體，電流由電位高的地方向電位低的地方流， 鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹，室溫

4、下冰塊會融化， 這些都是自發(fā)過程。自發(fā)過程和自發(fā)反響可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機器，甲烷燃燒可在內燃機中被利用來做功，鋅與CuSQ溶液的反響可被設計成原電池。一般地，如果一個過程是自發(fā)的，那么其逆過程是非自發(fā)的。非自發(fā)的過程要想發(fā)生，那么必須對它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。過渡科學家根據(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序的自然現(xiàn)象，提出了互相關聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)，為反響方向的判斷提供了必要的依據(jù)。第三環(huán)節(jié)：班內交流確定難點板書二、反響方向的焓判據(jù)。思考與交流19世紀的化學家們曾認為決定化學反響能否自發(fā)進行的因素是反響熱

5、：放熱 反響可以自發(fā)進行，而吸熱反響那么不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎？結合曾經學習的反響舉例說明。投影疇倉髀鶴專絲針流講 述經驗說明，那些不用借助外力就可以自動進行的自發(fā)過程的共同特點是：體系能量趨向于從高能態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)， 這時體系會對外部做功或者釋放能量， 由此總結而得的 經驗規(guī)律就是所謂的焾判據(jù)。 如水總是自發(fā)地由高處往低處流， 有趨向于最低能量狀態(tài)的傾 向。板書焓判據(jù)：放熱反響過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進行的傾向。 假設 HV0,正向反響能自發(fā)進行；假設 H>0,正向反響不能自發(fā)進行，而逆向反響能自發(fā)進行。講 述多數(shù)自發(fā)進行的化學反響是放熱反響，但也有不少吸熱反響能自發(fā)

6、進行。而且有一些吸熱反響在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下那么能自發(fā)進行，女口： N2Q5 (g) = 4NQ(g) + Q2 (g) H = + 56.7KJ/mol ;NHHCQ( s) + CfCQQHaq) = CQ ( g) +CHCQQINH( aq) + H2Q (l ) H = + 37.3KJ/mol ;因此，反響焓變是與反響能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。板書三、反響方向的熵判據(jù)思考與交流同學們在相互探討一下由“有序變“無序的自然現(xiàn)象，舉例說明。密閉容器中的氣態(tài)物質或液態(tài)物質蒸汽包括揮發(fā)性固體，會通過分子擴散自發(fā)形成 均勻混合物。物質溶于水自發(fā)地向水中擴散

7、，形成均勻的溶液等。講 述為解釋這一類與能量無關的過程的自發(fā)性，科學家提出了另一推動體系變化的因素:在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。投影咸為蕪序排列鵜辭碳常龍的傾向板書1、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。問 題如何理解“熵的含義？板書2、混亂度：表示體系的不規(guī)那么或無序狀態(tài)。問 題混亂度的增加意味著體系變得更加無序。板書3、熵：熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。講述“熵是德國物理學家克勞修斯在1 8 5 0年創(chuàng)造的一個術語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布，那

8、么，這個系統(tǒng)的熵就到達最大值。熱力學第二定律 告訴我們，能量轉換只能沿著一個方向進行，總是從高能量向低能量轉換，從有序到無序， 人類利用這個過程讓能量做功，同時系統(tǒng)的熵增加， 熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過程，就意味著能量耗散了，從有用的能量轉化向對人類無用的能量。小 結體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o序一一熵增的過程。板書4、熵的大小判斷：1氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài)2與物質的量成正比講 述需要注意的是，一個體系的熵不能永遠增加，最終會到達一個最大的無序狀態(tài)，此時，體系呈現(xiàn)有確定的不變的性質，盡管分子水平上的變化仍在發(fā)生。我們講的化學體系，當它具有不變

9、的可觀察的性質，就處在平衡狀態(tài)，所以當一個體系到達它的最大熵時，即處于平衡狀態(tài)。板書5、反響熵變 S= 反響產物總熵-反響物總熵講述產生氣體的反響，氣體物質的量增大的反響，S通常為正值，為熵增加反響，反應自發(fā)進行。需大家特殊注意的是，兩種氣體的混合也是熵增加的過程。板書6、熵增的過程就是自發(fā)過程如：-10 C的液態(tài)水會自動結冰成講 述有些熵減小的反響在一定條件下也可以自發(fā)進行， 為固態(tài)，就是熵減的過程(但它是放熱的)；-1-12AI (s) + FezQ ( s) = Al 2Q (s) + 2Fe ( s) S = -39.35J mol K。 因此，反響熵變是與反響能否自發(fā)進行有關的又一個

10、因素，但也不是唯一因素。第四環(huán)節(jié)：點撥精講解難釋疑板書四、焓變與熵變對反響方向的共同影響。講 述在一定條件下，一個化學反響能否自發(fā)進行，既與反響焓變有關，又與反響熵變有 關。研究說明，在恒溫、恒壓下，判斷化學反響自發(fā)性的判據(jù)是：板書體系自由能(吉布斯自由能)變化( G單位：KJ/moI): G = H - TA S (吉布斯亥姆霍茲公式)講 述體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響。板書 G = H - T S < 0 反響能自發(fā)進行； G = H - T S = 0 反響到達平衡狀態(tài)； G = H - T S > 0 反響不能自發(fā)進行。投影h< 0Ah?0is &g

11、t; 0As > 0所有詛度下髙溫下舷自發(fā)進行反響自發(fā)進行Am < oh > 0As < 0AS < 01低溫下浙有溫度下殛自發(fā)進行反響不能自發(fā)進行溫度與反響方向的關系示意圖小結類型 H SG及反響方向反響實例1,焓減+ ,熵增,任何溫度卜均自發(fā)，自由能減 少2H2O2 (l)= 2H2O (1) +Q(I)2+焓增,熵減+ ,任何溫度均不自發(fā)，自由能增 加302(g) = 203(g)3+焓增+ ,熵增+ ,常溫不自發(fā)，N2O4 (g) = 2NO2 (g),咼溫自發(fā)4,焓減,熵減,常溫自發(fā)+ ,咼溫不自發(fā)N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)講

12、述在這里我們還要注意的是，大量事實告訴我們，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)生和過程發(fā)生的速率。例如，涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器材，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但是只有后者可以實現(xiàn)。在討論過程的方向問題時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質。如果允許外界對體系施加某種作用，就可以出現(xiàn)相反的結果?？?結能量判據(jù)和熵判據(jù)的應用：1由能量判據(jù)知：放熱過程 H< 0常常是容易自發(fā)進行；2、由熵判據(jù)知：許多熵增加 S> 0的過程是自發(fā)的；3、 很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)去判斷同一個反響， 可能會出現(xiàn)相反的判斷結果， 所以我們應兩個判據(jù)兼顧。由能量判

13、據(jù)以焓變?yōu)楦缀挽嘏袚?jù)組合成的復合判據(jù)體系 自由能變化： G = H - T S將更適合于所有的反響過程；4、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；5、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。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結果；6、反響的自發(fā)性也受外界條件的影響。第五環(huán)節(jié) 隨堂練習 當堂反響1以下過程是非自發(fā)的是 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、室溫下水結成冰2、碳酸銨NH42CO3 在室溫下就能自發(fā)地分解產生氨氣，對其說法正確的選項是A、碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B、碳

14、酸銨分解是因為外界給予了能量C、碳酸銨分解是吸熱反響，根據(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3、以下說法正確的選項是A、但凡放熱反響是自發(fā)的，吸熱反響都是非自發(fā)的B、自發(fā)反響一定是熵增大，非自發(fā)反響一定是熵減小或不變C、 自發(fā)反響在恰當條件下才能實現(xiàn)D、自發(fā)反響在任何條件下都能實現(xiàn)4、 能用能量判據(jù)判斷以下過程的方向的是A、水總是自發(fā)地由高處往低處流B、放熱反響容易自發(fā)進行，吸熱反響不能自發(fā)進行C、有序排列的火柴散落時成為無序排列D、屢次洗牌以后，扌卜克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大5、 以下關于判斷過程的方向的說法正確的選項是A、所有自發(fā)進行的化學反響都是放熱反響B(tài)、高溫高壓

15、下可以使石墨轉化為金剛石是自發(fā)的化學反響C、由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適于所有的過程D、同一物質的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同第六環(huán)節(jié) 歸納總結 科學評價 小結本節(jié)課，對各個小組進行評價，布置作業(yè)。板書設計：第四節(jié) 化學反響進行的方向一、自發(fā)過程和自發(fā)反響1、自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程。2、自發(fā)反響：在給定條件下，能自發(fā)地進行到顯著程度的反響3、非自發(fā)反響：不能自發(fā)地進行，必須借助某種外力才能進行的反響。二、反響方向的焓判據(jù)焓判據(jù)：放熱反響過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進行的傾向。假設 HV 0,正向反響能自發(fā)進行；假設 H> 0,正向反響不能自發(fā)進行，而逆向反響能自發(fā) 進行。三、反響方向的熵判據(jù)。1、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。2、混亂度：表示體系的不規(guī)那么或無序狀態(tài)。3、熵