2019-2020年高中化學(xué) 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度教案2 蘇教版選修4 教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：（1）理解熵的概念（2）能初步利用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向2、過(guò)程與方法：通過(guò)聯(lián)系生活以及自然界的普遍變化規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生理解判斷自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的兩個(gè)因素。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)從現(xiàn)象分析到理論探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究方法。教學(xué)重點(diǎn) 自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)方向的判斷。教學(xué)難點(diǎn) 熵變與焓變的理解。教學(xué)過(guò)程創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景：汽車(chē)尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車(chē)尾氣造成的大氣污染，人們提出通過(guò)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)來(lái)處理，這一方案是否可行？你的依據(jù)是什么？學(xué)生討論 （學(xué)生均是憑自己感覺(jué)或猜測(cè)認(rèn)為這一方案可行）引入主題：化學(xué)反應(yīng)的方向展示圖片 高山流水思考與交流： 高山流水是一個(gè)自動(dòng)進(jìn)行的自然過(guò)程。高處水一定會(huì)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(guò)程中一旦外界停止做功，該過(guò)程還能繼續(xù)進(jìn)行下去嗎？板書(shū)：一、化學(xué)反應(yīng)的方向自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程討論 請(qǐng)盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過(guò)程。板書(shū)：自發(fā)過(guò)程的特征：都有方向性，且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀，若要恢復(fù)必須借助外力。敘述：與自然界中的許多變化一樣，化學(xué)反應(yīng)也具有方向性。板書(shū)：自發(fā)反應(yīng)：這種在一定條件下不需外界幫助，就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)自發(fā)反應(yīng)。交流與討論：討論下列反應(yīng)在室溫下能否自發(fā)進(jìn)行。如能自發(fā)進(jìn)行，請(qǐng)寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。 1、水分解成氫氣和氧氣的反應(yīng)。 2、氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)。 3、乙烯與溴單質(zhì)的反應(yīng)。 4、綠色植物的光合作用。過(guò)渡：究竟如何判斷某個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的方向或者說(shuō)反應(yīng)是否自動(dòng)進(jìn)行？板書(shū)：二、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)分析與討論： 下列反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)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(xué)生尋找規(guī)律 得出結(jié)論：自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向。 板書(shū)：<結(jié)論>1、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)一（焓判據(jù)）：DH0 的反應(yīng)有自發(fā) 進(jìn)行的傾向。提出問(wèn)題： “放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行”，你同意這種觀點(diǎn)嗎？探究實(shí)驗(yàn)：學(xué)生觀察現(xiàn)象并得出結(jié)論1、硝酸銨溶于水 現(xiàn)象: 固體擴(kuò)散到水中，溫度降低2、墨水滴入水中 現(xiàn)象: 墨水在水中擴(kuò)散 3、NH4Cl晶體+消石灰 現(xiàn)象: 溫度降低，錐型瓶和木板間結(jié)冰。得出結(jié)論: 有些吸熱過(guò)程或沒(méi)有熱效應(yīng)的過(guò)程也可能自發(fā)進(jìn)行，所以DH0 不是判斷反應(yīng)是否自發(fā)的唯一依據(jù)。追問(wèn)：是什么因素促使吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行呢？繼續(xù)探究： 學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)1、有序的火柴棒散落；2、有序的撲克牌多次被洗。得出結(jié)論: 自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向。板書(shū)：<結(jié)論>2、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)二（熵判據(jù)） ：大多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)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(gè)體系混亂度的物理量。 符號(hào)： S 構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間無(wú)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(yīng)前后體系熵的變化，符號(hào)：S S>0體系的混亂度增大，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行； S<0 體系的混亂度減小，不利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。分析與討論：判斷下列過(guò)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(dǎo)致混亂度增加的因素1、 同一物質(zhì)在氣態(tài)時(shí)熵值 最大 ，液態(tài) 較小 ，固態(tài)時(shí) 最小 。2、 固體的溶解過(guò)程、墨水 擴(kuò)散 過(guò)程和氣體的 擴(kuò)散 過(guò)程。3、 產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量 增加 的反應(yīng)。 小結(jié)：綜上所述,體系能量減小和混亂度增加都能促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,焓變和熵變共同制約著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。跟蹤練習(xí)： 根據(jù)你已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),分析下列過(guò)程的焓變、熵變與反應(yīng)方向 焓變 熵變 反應(yīng)方向加熱NH3（g）+ HCl（g）= NH4Cl（s） NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g） 得出結(jié)論： 反應(yīng)是否自發(fā)還與溫度有關(guān) 知識(shí)的歸納：要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變H和熵變S1、物質(zhì)具有的能量趨于降低焓(H)判據(jù)：DH(焓變)<0，放熱反應(yīng)2、物質(zhì)的混亂度趨于增加熵(S)判據(jù)：DS(熵變)>0，熵增原理恒T恒P焓變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)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(shí)的運(yùn)用：拓展視野對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，可用體系自由能的變化（G）來(lái)判斷。 0 ，一定能自發(fā)進(jìn)行G = HTS 0 ，達(dá)到平衡狀態(tài) 0 ，一定不能自發(fā)進(jìn)行1、解決提出的問(wèn)題：已知在298K、100Pa下反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的H = 113.0 kJmol-1，S= 145.3Jmol-1K-1。請(qǐng)同學(xué)們經(jīng)過(guò)計(jì)算判斷人們提出的用上述反應(yīng)治理汽車(chē)尾氣是否可行？2、解釋以下兩種自發(fā)現(xiàn)象：室溫時(shí)冰融化10時(shí)水結(jié)冰知識(shí)的鞏固：1、下列說(shuō)法正確的是：（ B ）A凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的。 B鐵在潮濕空氣中生銹是自發(fā)過(guò)程C自發(fā)反應(yīng)都是熵增大的反應(yīng)。 D電解池的反應(yīng)是屬于自發(fā)反應(yīng)2、下列反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行的是（ D ）A、放熱反應(yīng) B、熵增加的反應(yīng)C、熵增加的吸熱反應(yīng)D、熵增加的放熱反應(yīng)3、下列說(shuō)法中正確的是（ D ） A某反應(yīng)低溫條件下能自發(fā)進(jìn)行，那么高溫條件下也一定能自發(fā)進(jìn)行 B某反應(yīng)高溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，那么低溫條件下也不能自發(fā)進(jìn)行 C反應(yīng)方向是由焓變和熵變共同決定的，與反應(yīng)溫度無(wú)關(guān) D溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性的作用板書(shū)：化學(xué)反應(yīng)的方向一、化學(xué)反應(yīng)的方向自發(fā)反應(yīng)：這種在一定條件下不需外界幫助，就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)自發(fā)反應(yīng)。二、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)綜合 1、依據(jù)一（焓判據(jù)）：DH0 的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。考慮 2、依據(jù)二（熵判據(jù)）：大多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)趨向于使體系的混亂度增加的傾向