高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 化学反应进行的方向学案

2.4  化学反应进行的方向  教学案

班级           姓名          小组________第____号   评价：_______ 

【学习目标】

1、了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。

【教学重点、难点】

重难点：会用焓变和熵变判断反应进行的方向

【学情分析】

在上节课中学习了化学平衡图像  等效平衡，本节课学习化学反应进行的方向。

【导学流程】

自主学习内容

一、回顾旧知

复习化学平衡图像  等效平衡。

二、基础知识感知：

 （一）、自发过程和自发反应

1.自发过程：在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：

(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是________(填字母)。

A.水由高处往低处流

B.气温升高冰雪融化

C.室温下，水自动结成冰

D.生锈的铁变光亮

(2)自发过程具有的特点

①能量角度

体系趋向于从     状态转变为    状态(体系对外部做功或者    热量)。

②混乱度角度

体系趋向于从    状态转变为    状态。

2.有下列化学反应：

①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是       ，属于放热反应的是          。

三、探究问题

（二）、化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系

1.化学反应进行的方向与焓变的关系

(1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系：

①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，ΔH  0，常温下  自发进行。

②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH   0，常温下能自发进行。

③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)   ΔH>0，该反应在常温下  发进行。

④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)   ΔH>0，该反应在常温下    自发进行，但在较高温度下   自发进行。

(2)自发反应与焓变的关系

多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

2.化学反应进行的方向与熵变的关系

(1)熵的概念

自发过程的体系趋向于由     转变为    ，体系的混乱度    。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的       程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的     越大。

(2)影响熵大小的因素

①同一条件下，不同的物质熵值    。

②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为

S(g)   S(l)   S(s)。

③气体物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越    。

(3)熵判据

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵    ，即熵变(符号ΔS)    零，这个原理叫

做        。在用     来判断过程的方向时，就称为熵判据。

①当ΔS>0时，反应为      反应，在一定条件下    自发进行。

②当ΔS<0时，反应为      反应，在一定条件下      自发进行。

(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)   ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。

归纳总结：

(1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。

(2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。

(3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。

四、基础知识拓展与迁移：

（三）、化学反应进行的方向与自由能变化的关系

1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向

(1)由焓判据知      反应是易进行的；由熵判据知熵值     是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。

(2)体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝         S。

2.已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·

mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。

该反应______(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_______________。

晨读

1.化学反应进行的方向与焓变的关系

2.化学反应进行的方向与熵变的关系

3.化学反应进行的方向与自由能变化的关系

请及时记录自主学习过程中的疑难：

请及时记录小组讨论学习过程中的疑难：

小组讨论问题预设:

1.化学反应进行的方向与焓变的关系

2.化学反应进行的方向与熵变的关系

提问展示预设：

1、板书展示：化学反应进行的方向与自由能变化的关系

 2、口头展示：（1）.化学反应进行的方向与焓变的关系

（2）.化学反应进行的方向与熵变的关系

课堂训练问题预设：

1.知道了某过程有自发性之后，则(    )

A.可判断过程的方向

B.可确定过程是否一定会发生

C.可预测过程发生完成的快慢

D.可判断过程的热效应

2.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(    )

A.化学反应的焓变与其反应的方向无关

B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行

D.焓变为负值的反应都能自发进行

3.下列说法完全正确的是(    )

A.自发进行的反应均是放热反应

B.ΔS为正值的反应均能自发进行

C.物质的量增加的反应，ΔS为正值

D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0

4.已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为

ΔH－TΔS<0  反应能自发进行

ΔH－TΔS＝0  反应达到平衡状态

ΔH－TΔS>0  反应不能自发进行

设反应A===D＋E  ΔH－TΔS＝(－4 500＋11T) J·mol－1，要防止反应发生，温度必须(    )

A.高于409 K

B.低于136 K

C.高于136 K而低于409 K

D.低于409 K

整理内化

1.课堂小结 

2.本节课学习过程中的问题和疑难