2019-2020年高中化學化學反應的方向和限度教案3 蘇教版選修4 教學目標1、知識與技能：（1）理解熵的概念（2）能初步利用焓變和熵變說明化學反應進行的方向2、過程與方法：通過聯系生活以及自然界的普遍變化規(guī)律引導學生理解判斷自發(fā)反應進行的兩個因素。3、情感態(tài)度與價值觀：通過從現象分析到理論探究，培養(yǎng)學生科學的研究方法。教學重點 自發(fā)反應與反應方向的判斷。教學難點 熵變與焓變的理解。教學過程創(chuàng)設問題情景：汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產生的一氧化碳，它們是現代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染，人們提出通過2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)來處理，這一方案是否可行？你的依據是什么？學生討論 （學生均是憑自己感覺或猜測認為這一方案可行）引入主題：化學反應的方向展示圖片 高山流水思考與交流： 高山流水是一個自動進行的自然過程。高處水一定會流到低處嗎？低處水可以流至高處么？可采取什么措施？在“低水高流”的過程中一旦外界停止做功，該過程還能繼續(xù)進行下去嗎？板書：一、化學反應的方向自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程討論 請盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過程。板書：自發(fā)過程的特征：都有方向性，且不能自動恢復原狀，若要恢復必須借助外力。敘述：與自然界中的許多變化一樣，化學反應也具有方向性。板書：自發(fā)反應：這種在一定條件下不需外界幫助，就能自動進行的反應，稱為自發(fā)自發(fā)反應。交流與討論：討論下列反應在室溫下能否自發(fā)進行。如能自發(fā)進行，請寫出相應的化學方程式。 1、水分解成氫氣和氧氣的反應。 2、氯氣與溴化鉀溶液的反應。 3、乙烯與溴單質的反應。 4、綠色植物的光合作用。過渡：究竟如何判斷某個反應進行的方向或者說反應是否自動進行？板書：二、判斷化學反應方向的依據分析與討論： 下列反應都能自發(fā)進行，分析其可能的原因3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s) H = -1118.4 kJmol-1C(s) + O2(g) = CO2(g) H = -393.509 kJmol-1CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H = -890.36 kJmol-1學生尋找規(guī)律 得出結論：自發(fā)過程取向于最低能量狀態(tài)的傾向。 板書：<結論>1、判斷化學反應方向的依據一（焓判據）：DH0 的反應有自發(fā) 進行的傾向。提出問題： “放熱反應可以自發(fā)進行，吸熱反應不能自發(fā)進行”，你同意這種觀點嗎？探究實驗：學生觀察現象并得出結論1、硝酸銨溶于水 現象: 固體擴散到水中，溫度降低2、墨水滴入水中 現象: 墨水在水中擴散 3、NH4Cl晶體+消石灰 現象: 溫度降低，錐型瓶和木板間結冰。得出結論: 有些吸熱過程或沒有熱效應的過程也可能自發(fā)進行，所以DH0 不是判斷反應是否自發(fā)的唯一依據。追問：是什么因素促使吸熱反應也能自發(fā)進行呢？繼續(xù)探究： 學生動手實驗1、有序的火柴棒散落；2、有序的撲克牌多次被洗。得出結論: 自發(fā)過程取向于最大混亂度的傾向。板書：<結論>2、判斷化學反應方向的依據二（熵判據） ：大多數自發(fā)進行的反應趨向于使體系的混亂度增加的傾向 引入新概念：（1）熵 衡量一個體系混亂度的物理量。 符號： S 構成物質的微粒之間無規(guī)則排列的程度越大，體系的混亂度越大，熵越大。熵變：反應前后體系熵的變化，符號：S S>0體系的混亂度增大，有利于反應自發(fā)進行； S<0 體系的混亂度減小，不利于反應自發(fā)進行。分析與討論：判斷下列過程的熵變大于零還是小于零 H2O(s)H2O(l)H2O(g) NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) 高溫 N2(g)+3H2（g）2NH3(g) CaCO3(s) = CaO3(s) + CO2(g) 歸納：（2）導致混亂度增加的因素1、 同一物質在氣態(tài)時熵值 最大 ，液態(tài) 較小 ，固態(tài)時 最小 。2、 固體的溶解過程、墨水 擴散 過程和氣體的 擴散 過程。3、 產生氣體的反應和氣體的物質的量 增加 的反應。 小結：綜上所述,體系能量減小和混亂度增加都能促使反應自發(fā)進行,焓變和熵變共同制約著化學反應進行的方向。跟蹤練習： 根據你已有的知識和經驗,分析下列過程的焓變、熵變與反應方向 焓變 熵變 反應方向加熱NH3（g）+ HCl（g）= NH4Cl（s） NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g） 得出結論： 反應是否自發(fā)還與溫度有關 知識的歸納：要正確判斷一個化學反應能否自發(fā)進行,必須綜合考慮反應的焓變H和熵變S1、物質具有的能量趨于降低焓(H)判據：DH(焓變)<0，放熱反應2、物質的混亂度趨于增加熵(S)判據：DS(熵變)>0，熵增原理恒T恒P焓變熵變化學反應能否自發(fā)進行DH0DS0一定自發(fā)DH0DS0一定非自發(fā)DH0DS0低溫自發(fā)DH0DS0高溫自發(fā)知識的運用：拓展視野對于一個化學反應能否自發(fā)進行，可用體系自由能的變化（G）來判斷。 0 ，一定能自發(fā)進行G = HTS 0 ，達到平衡狀態(tài) 0 ，一定不能自發(fā)進行1、解決提出的問題：已知在298K、100Pa下反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的H = 113.0 kJmol-1，S= 145.3Jmol-1K-1。請同學們經過計算判斷人們提出的用上述反應治理汽車尾氣是否可行？2、解釋以下兩種自發(fā)現象：室溫時冰融化10時水結冰知識的鞏固：1、下列說法正確的是：（ B ）A凡是放熱反應都是自發(fā)的。 B鐵在潮濕空氣中生銹是自發(fā)過程C自發(fā)反應都是熵增大的反應。 D電解池的反應是屬于自發(fā)反應2、下列反應一定能自發(fā)進行的是（ D ）A、放熱反應 B、熵增加的反應C、熵增加的吸熱反應D、熵增加的放熱反應3、下列說法中正確的是（ D ） A某反應低溫條件下能自發(fā)進行，那么高溫條件下也一定能自發(fā)進行 B某反應高溫條件下不能自發(fā)進行，那么低溫條件下也不能自發(fā)進行 C反應方向是由焓變和熵變共同決定的，與反應溫度無關 D溫度有可能對反應的方向起決定性的作用板書：化學反應的方向一、化學反應的方向自發(fā)反應：這種在一定條件下不需外界幫助，就能自動進行的反應，稱為自發(fā)自發(fā)反應。二、判斷化學反應方向的依據綜合 1、依據一（焓判據）：DH0 的反應有自發(fā)進行的傾向。考慮 2、依據二（熵判據）：大多數自發(fā)進行的反應趨向于使體系的混亂度增加的傾向