【教学设计】《化学反应进行的方向》（人教版）.docx

化学反应进行的方向 教材分析本节内容介绍了焓判据、熵判据及自由能（G=H-TS）知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。 教学目标【知识与能力目标】（1）通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，让学算不了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性；（2）通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念；（3）通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。【过程与方法目标】通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式，构建新知识。【情感态度价值观目标】（1）通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的。（2）通过化学实验，培养学生的动手操作能力以及观察思考能力。 教学重难点【教学重点】熵判据。【教学难点】焓变与熵变与化学反应方向的关系。 课前准备 多媒体课件。 教学过程未涂防锈漆的钢制器件会生锈、香水会扩散到空气中等,这些都是不用借助外力就可以自发进行的过程;用水泵把水从低水位升至高水位,高温高压可以使石墨转化为金刚石,这些是必须在外界对体系施加某种作用时才能实现的过程。化学反应为什么有的能够自发进行,不需要借助外力,而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢?预习1.自发过程与自发反应(1)自发过程和自发反应的比较。(2)自发过程的规律。自发过程的逆方向相同条件下不自发进行。体系趋向于从高能状态转变为低能状态。体系趋向于从有序体系转变为无序体系。2.化学反应进行方向的判据(1)焓判据。放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。局限性:有些吸热反应,也能自发进行。例如:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=+56.7 kJmol-1;(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJmol-1。(2)熵判据。熵:用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大,混乱程度越大。符号为S,单位为“J(molK)-1”。熵值大小的比较:同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号S)零。熵判据:体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。局限性:有些熵值减小的反应,在一定条件下也能自发进行。如:2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=-39.35 J(molK)-1。该反应是熵减过程,但在高温下能自发进行。(3)复合判据。研究表明,在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。若H0,反应一定能自发进行。若H0,S0,S0,反应能否自发进行与反应的温度有关。若H0,S0,反应一定不能自发进行。一、化学反应方向与焓变、熵变的关系1.化学反应方向与焓变的关系(1)能自发进行的反应多数放热(H0)。如2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)(3)有些吸热反应常温下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行(H0)。如CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)(4)结论:反应的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.化学反应方向与熵变的关系(1)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。如2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)(2)少数熵减的反应,在一定条件下也可以自发进行。如2Al(s)+Fe2O3(s) Al2O3(s)+2Fe(s)(3)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。如CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)C(s,石墨)+H2O(g) CO(g)+H2(g)(4)结论: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。二、化学反应进行的方向与自由能变化的关系1.自由能变化G的判断方法G=H-TSG0,反应逆向自发进行。2.注意几种情况(1)放热的熵增加的反应,能自发进行。H0,G0,S0(3)放热的熵减少的反应,降低温度,有利于反应自发进行。H0,S0,要保证G0,S0,要保证G0,T要升高得足够高。方法归纳可以用G=H-TS的数值判断反应能否自发进行。 【例1】 下列说法正确的是()A.CaCO3 CaO+CO2S0B.NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJmol-1能自发进行,原因之一是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.某反应H0;C项焓变、熵变均与反应的自发性有关,而反应能否自发进行是由二者共同决定的,即由H-TS的大小决定;D项若某反应H0,S0,故室温下反应不能自发进行。(2)该反应为熵增加反应,升高温度可使反应自发进行。