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2019-2020年高中化學 第二章 化學反應速率和化學平衡 第四節(jié) 化學反應進行的方向教案（1） 新人教版選修4 [導課]化學反應原理有三個重要組成部分，反應進行的方向、快慢（反應速率）、反應限度（化學平衡），后兩個我們已經初步解決，今天我們解決，我們現(xiàn)在來學習第一個問題：反應進行的方向。 [板書]第四節(jié) 化學反應進行的方向 [問題]科學家是怎樣根據(jù)什么原理來判斷一個化學反應能否發(fā)生？（學生閱讀相關內容后回答） [回答]科學家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量“最低”和由“有序”變“無序”的自然現(xiàn)象，提出了相關聯(lián)的能量判椐和熵判椐，為最終解決上述問題提供了依據(jù)。 [小組探討]不借助外力自發(fā)進行的自發(fā)過程的特點。 [匯報1]體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對外做功或釋放熱量）。 [投影] [講解]同學們所回答的就是所謂的能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對外做功或釋放熱量）。 [板書]1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。 [問題]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。 [匯報2]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，形成均勻的溶液等。 [講解]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] [板書]2、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。 [講解] “熵”是德國物理學家克勞修斯在１８５０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，那么，這個系統(tǒng)的熵就達到最大值。 　　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。 [思考]氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)三者熵值大小。 [板書] 熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。 [學與問]發(fā)生離子反應條件之一是產生氣體，利用熵判椐進行解釋？ [回答] 根據(jù)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。氣態(tài)熵值大，反應沿著從有序到無序方向進行。 [講解] 早在一個世紀之前，在無數(shù)化學家的辛勤努力下，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)放熱的化學反應都能自發(fā)地進行。因此提出用反應的焓變（ΔH）作為判斷反應自發(fā)性的依據(jù)。這樣就得出：若ΔH＜0，正向反應能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應不能自發(fā)進行，而逆向反應能自發(fā)進行。并進一步提出，ΔH的負值越大，放熱越多，則反應越完全。因為反應進行時若放熱，則體系的能量必然降低。放出的熱量越多，則體系的能量降低得越多。因此，反應體系有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。 [板書]3、焓變（ΔH）作為判斷反應自發(fā)性的依據(jù)：若ΔH＜0，正向反應能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應不能自發(fā)進行，而逆向反應能自發(fā)進行。 [講解]但有些吸熱反應在室溫下也能自發(fā)進行，且熵值增大。如： 2N2O5（g）= 4NO2（g）+O2（g）；△H=56.7kJ/mol （NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）；△H=74.9kJ/mol 有些吸熱反應在室溫下雖不能自發(fā)進行，但當溫度升高時卻能自發(fā)進行。 另如298 K（25 ℃）時，CaCO3能長期穩(wěn)定存在，若升溫至1 106 K（833 ℃）時，反應立即自發(fā)地正向進行。碳酸鈣的受熱分解，是因為它能產生氣體狀態(tài)的二氧化碳分子，使體系的熵值增大。但該反應因外界輸入能量，不屬于自發(fā)進行的反應。 [板書] 熵值作為判斷反應自發(fā)性的依據(jù)：在化學變化中，體系趨向于最大無序的方向進行。 [強調]過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。在實際的化學變化中，體系趨向于最低能量狀態(tài)的傾向與體系趨向于最大無序的傾向有時會出現(xiàn)矛盾。判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，要權衡這兩種傾向，有時可能是最低能量為主要因素，有時可能是最大無序起了主導作用，因此必須根據(jù)具體情況進行具體分 析，做出切合實際的結論。下表列入了反應的自發(fā)性的一些情況。 反應熱 熵值 所屬反應的自發(fā)性 反應舉例 放熱 放熱 吸熱 吸熱 增大 減小 增大 減小 任何溫度都自發(fā)進行 較低溫時自發(fā)進行 高溫時自發(fā)進行 任何溫度都不能自發(fā)進行 2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g） N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） [板書]注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，必須根據(jù)具體情況進行具體分 析，做出切合實際的結論。 [結束語]由能量判椐和熵判椐做出的復合判椐更適合于所有過程，這些內容已遠遠超出初等化學的要求，無法用有限的篇幅來闡述、說明，只能給同學們留下言猶未盡的遺憾，希望同學們通過大學課程進一步學習。 [作業(yè)]P36 1、2 [板書計劃] 第四節(jié) 化學反應進行的方向 1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。 2、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。 3、能量判椐與焓變關系：一般情況下，若ΔH＜0，正向反應能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應不能自發(fā)進行，而逆向反應能自發(fā)進行。 注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，必須根據(jù)具體情況進行具體分析，做出切合實際的結論。