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2019-2020年人教版高中化學選修四 2-4-1 化學反應進行的方向 教案2 【教學目標】 1．通過回顧和比較日常生活中所見所聞以及常見的化學反應，知道放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性；能用焓變說明化學反應的方向。 2．通過“有序”和“無序”的對比，認識熵變基本涵義；能用熵變說明化學反應的方向。 3．通過日常生活中的焓變和熵變的具體實例，學習運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工，構建新知識；體會化學與日常生活是息息相關的。 【教學重點】 焓減和熵增與化學反應方向的關系。 【教學過程】 情境導入：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應來處理汽車尾氣：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？ 活動一：認識自發(fā)過程和自發(fā)反應 1．交流：“舊知回顧1、2”。 2．小結：自發(fā)過程——在一定條件下，不需要 作用就能 進行的過程。自發(fā)反應——在給定條件下，能 的反應。自發(fā)過程和自發(fā)反應可被用來 。 3．思考與交流：“自發(fā)反應一定能自動進行，而非自發(fā)反應一定不能發(fā)生”，這句話對嗎？說明理由。 對應練習1．考察下述自然界的一些自發(fā)變化，可發(fā)現(xiàn)它們有一些共同的特點。下列說法不正確的是 A. 都有一定的方向性，按某一物理量標度由高到低自發(fā)進行 B. 都可以用來做功，自發(fā)過程一旦發(fā)生后體系做功的本領就會降低 C. 有一定的進行限度，自發(fā)過程總是單向地趨向于非平衡狀態(tài) D. 有一定的數(shù)據(jù)差來判斷自發(fā)變化能否發(fā)生 活動二：認識焓判據(jù) 1．觀察交流：教材P34列出的七個熱學方程式，總結共同點和差異點。 2．小結：（1）對于有能量變化的自發(fā)過程共同特點：體系的能量趨向于從 狀態(tài)轉變?yōu)? 狀態(tài)（這時體系會對外部做功或者釋放熱量）。 （2） 的化學反應容易自發(fā)進行，這就是所謂的能量判據(jù)。但只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。 對應練習2．以下自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是(　　) A．硝酸銨自發(fā)的溶于水 B．濕的衣服經過晾曬變干1 C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9 kJmol－1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6 kJmol－1 活動三：認識熵判據(jù) 1．思考與交流：兩種或兩種以上互不反應的氣體通入一密閉容器中，最終會混合均勻，這些過程都是自發(fā)的，與焓變有關嗎？是什么因素決定此過程能自發(fā)進行？ 2．小結：（1）混亂度——表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?；靵y度的增加意味著體系變得更加無序。 熵——熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號為S，單位：Jmol－1K－1。體系的無序性越 ，即混亂度越 ，熵值就越 。 （2）熵的大小判斷： ①同一物質，在氣態(tài)時熵最 ，液態(tài)時次 ，固態(tài)時最 。②與物質的量成正比。 （3）反應熵變△S = 反應產物總熵 — 反應物總熵。產生氣體的反應，或氣體物質的量增大的反應，△S通常為 值，為熵 反應。兩種氣體的混合是熵 的過程。 （4）熵判椐：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵 ，即ΔS 零。稱為熵增原理。 3．思考與交流：自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？ 4．閱讀：教材P36“科學視野”。 5．小結：（1）在一定條件下，一個化學反應能否自發(fā)進行，既與反應 有關，又與反應 有關。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)是：體系自由能變化（△G、單位：KJ/mol）：△G = △H — T△S（注意：T的單位是“K”,不是“℃”，T=273+℃）。 △G = △H —T△S < 0 反應 自發(fā)進行；△G =△H—T△S = 0 反應 ； △G =△H —T△S > 0 反應 自發(fā)進行。 （2）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。 對應練習3．在圖Ⅰ中A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開，如圖Ⅱ，兩種氣體分子立即都占有了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關于此過程的下列說法不正確的是(　　) A．此過程是從混亂程度小的向混亂程度大的變化過程，即熵增大的過程 B．此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出 C．此過程是自發(fā)可逆的 D．此過程從有序到無序，混亂度增大 對應練習4．已知101kPa、298.15K時石灰石分解反應：CaCO3(s) ==CaO(s)+CO2(g) ΔH（298 .15K）= +178.3 kJ? moL-1，ΔS（298 .15K）= +160.4 J? moL-1K-1 試判斷在此條件時反應的自發(fā)性及自發(fā)進行的最低溫度(焓變△H及熵變?S受溫度的影響可忽略) 。 【鞏固習題】 1．下列說法正確的是(　　) A．凡是放熱反應都是自發(fā)的，凡是吸熱反應都是非自發(fā)的 B．自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變 C．自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn) D．自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn) 2．下列說法正確的是(　　) ①鐵在潮濕空氣中生銹是自發(fā)過程?、贜H4HCO3受熱分解是由于由不穩(wěn)定物質生成了穩(wěn)定物質 ③反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素 ④自發(fā)過程中，熵值都是增大的　⑤溫度、壓強一定時，放熱且熵增加的反應一定能自發(fā)進行?、薨袰O2通入到Na2SiO3溶液中之所以生成白色沉淀是因為由強酸能制取弱酸 A．①②③④⑤⑥ B．①②⑤⑥ C．③④ D．④⑤⑥ 3．下列反應在任意溫度下一定能自發(fā)進行的是(　　) A．2NaCl＋2H2O=2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ B．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)　ΔH＜0 C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0 D．X2Y2(g)===X2(g)＋Y2(g)　ΔH＜0 4．灰錫結構松散，不能用于制造器皿；而白錫結構堅固，可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制造的器皿放在0℃、101 kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用(　　) (已知在0℃、101 kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應，焓變和熵變分別為ΔH＝－2 180.9 Jmol－1，ΔS＝－6.61 Jmol－1K－1 A．會變 B．不會變 C．不能確定 D．升高溫度才會變 5．反應CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某溫度下自發(fā)向右進行，若反應|ΔH|＝17 kJmol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJmol－1，則下列正確的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0 6．下列內容與結論相對應的是 (　　)。 選項 內容 結論 A H2O(g)變成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸銨溶于水可自發(fā)進行 因為ΔS>0 C 一個反應的ΔH>0，ΔS>0 反應一定不自發(fā)進行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－271 kJmol－1 ΔS＝8 Jmol－1K－1 反應在任意外界條件下均可自發(fā)進行