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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(gòu)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(chǎn)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(jié)：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(jié)共同點和差異點。 2．小結(jié)：（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(zhuǎn)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(jīng)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(jié)：（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(zhì)，在氣態(tài)時熵最 ，液態(tài)時次 ，固態(tài)時最 。②與物質(zhì)的量成正比。 （3）反應熵變△S = 反應產(chǎn)物總熵 — 反應物總熵。產(chǎn)生氣體的反應，或氣體物質(zhì)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(jié)：（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(zhì)生成了穩(wěn)定物質(zhì) 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?、轀囟?、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(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿；而白錫結(jié)構(gòu)堅固，可以制造器皿。現(xiàn)把白錫制造的器皿放在0℃、101 kPa的室內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)容與結(jié)論相對應的是 (　　)。 選項 內(nèi)容 結(jié)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