化学反应的方向--何俭坤.doc

化学反应进行的方向教案都匀二中 何俭坤教学目标1.知识与技能： （1）了解自发反应的含义。 （2）能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。2. 过程与方法： (1) 通过创设情境让学生明确研究化学反应的方向价值，激发学习兴趣。 （2）通过做每次概念提出后精心设计的题目理解概念，学会运用。 （3）通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发反应进行的两个因素。 （4）通过对学生最熟悉的场景学生安静与混乱、道路干净与脏乱等例子让学生轻松理解熵变这一难点 （5）通过学生在学习中亲身经历从现实生活中发现和提出问题并解决问题的过程,从中感受知识是怎样形成的。3.情感态度与价值观： (1) 通过学生阅读课本思培养学生的培养学思维能力，阅读，表达能力与自学能力。 (2) 通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。 (3) 体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，学会全面分析问题。教学重点焓减与熵增与化学反应方向的关系。教学难点 自发和非自发过程的概念；熵的概念。教学过程创设问题情景：汽车让我们享尽快捷便利的同时也带来了许多问题。汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染,有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理汽车尾气。判断人们提出的用上述反应治理汽车尾气是否可行？理论依据是什么？【过渡】在日常生活中为了解决问题我们经常会提出很多类似的猜想，如果都用实验慢慢探索，耗时耗力！有没有更便捷的办法呢？这节课我们所学的内容就是为了解决这样的问题。【板书】第四节 化学反应进行的方向【过渡】在自然界中有很多过程我们都知道他们进行的方向，人们常说水往低处流。【幻灯展示图片】【提问】如图就是水在往低处流，这是一个自发过程，那么水能不能从低处往高处流呢？在生活中你见过没有？【幻灯展示图片】【提问】这个过程是自发的吗？和水往低处流有何不同，如果中途我们关了抽水机会怎么样？【讲解】像这样在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程叫做自发过程。需要持续外力作用的过程叫做非自发过程。【板书】一、自发过程和自发反应 1、自发过程：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。 非自发过程: 在一定条件下，必须外界持续做功，才能进行的过程2、 自发反应：在一定条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。【练习】1、下列过程是非自发的是（ ）A 水由低处向高处流 B 室温下水结成冰 C 墨水扩散 D 氯化钠E 天然气的燃烧 F 碳酸钙分解 G 铁在潮湿空气中生锈 H 钠和水反应 I 电解水 J NaOH和HCl反应【讲解】天然气需要点燃，点燃是条件，不需要持续点燃，一旦引发就不会停止，直到完全反应，不再需要外力。碳酸钙分解我们必须持续的给它高温，一旦停止高温，反应不能继续进行。【提问】生活中这些过程你们都知道能否自发，你是怎么知道的？【过渡】你们说是根据生活经验判断的，理论就是从生活经验中找出规律。现在我们从我们熟悉的自发过程分析它们，究竟具有什么特点的过程才能自发进行？从能量的角度分析下面几个自发过程。【幻灯展示图片】 【学生讨论找出规律】高山流水与自由落体是体系的势能减少，后两个化学反应是放热反应，他们的共同点-能量由高到低【学生阅读】阅读课本第34页第二段并回答下列问题：【幻灯】下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-12Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1 【学生找规律】这些反应的焓变都小于零，都是放热反应【讲解】人们在日常生活中长期积累的经验表明，那些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系趋于从高能状态转变为低能状态。学习化学的经验告诉我们，化学反应中，放热反应常常容易发生。【板书】二、焓（H）判据体系有自发的向放热反应（H0）的方向转变的倾向。【复习巩固】我们学过的常见的有哪些类型的反应是放热反应的呢？1、常见的化合反应2、酸碱中和反应3、活泼金属与水或酸反应4、常见的燃烧反应【提问】是不是所有自发进行的反应都是放热的？【学生阅读】阅读课本第34页第三段并回答【预期学生回答】有的吸热反应也能自发进行，如书上所说的五氧化二氮的分解，碳铵的分解。【提问】除了这两个你还能想到哪些例子？（氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应）【老师总结】根据学生回答的给于评价，进一步巩固自发反应与非自发反应的概念辨析。【过渡】多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行，为什么吸热反应也能进行？【学生回答】说明除了焓变外还有其他因素在影响着反应的自发性。【学生阅读】阅读课本第35页第一，二段并回答下列问题：1.这几个过程有何规律？2.什么是熵？3.什么是熵变？【幻灯】【学生回答后评价并总结】 这几个反应的共同点是都从有序-无序，体系的混乱度在增加。科学家们用熵来量度这种混乱或者说无序的程度。熵变即反应前后熵的变化，如果混乱度增加则熵变大于零，混乱度减小则熵变小于零。在自然界中，体系有自发的像混乱度增加的方向转变的倾向。比如老师在教室，有老师这个外力很安静有序，老师不在时就开始吵闹，混乱度增加。我们的家走的道路不施加外力去打扫会怎么样？一片脏乱！无数的生活经验告诉我们，体系有从有序转变为无序的倾向。为了衡量无序的程度，也就是混乱度，科学家们提出了一个物理量-熵【板书】三、熵、熵变、熵判据1. 熵 量度混乱(无序)的程度的物理量。符号：S2. 熵变 反应前后体系熵的变化。符号：S3. 熵判据：体系有自发的向混乱度增加（熵增）的方向转变的倾向。【过渡】那么怎样判断反应前后反应是熵增还是熵减呢？【板书】常见的熵增现象1固态液态气态。2溶解、扩散。3气体物质的量增加的反应。【讲解】固体分子整齐排列形状不易改变，液体分子可以流动，气体分子在一定范围自由运动，混乱度增加。溶解扩散就相当于你们班和其他班相互串门，彼此互相进入对方所在区域，混乱度增加。三态中气体混乱度最大，所以气体物质的量增加，混乱度增加。【提问】现在我们回头来看看这几个能自发进行的吸热反应，解释他们为什么能自发进行？Ba(OH)28H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（s）+2NH3（g）+10H2O（l） H02N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g） H=+56.7J/mol(NH4)2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g） H=+74.9kJ/mol【提问】自发反应一定是熵增的反应吗？【讲解】熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)是熵减的反应，也能自发进行，为什么？【过渡】很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。【练习】2 在常温常压下，下列反应熵值的变化及可自发性(1)2KCIO3(s)=2KCl(s)+O2(g) H=78.03KJmol-1 s_0,能不能自发进行？(2)CO(g)=C(石墨,s)+ O2(g) H=+110.5KJ.mol-1 S_0,能不能自发进行?3)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) H=444.3KJmol-1 S_0,能否自发进行？【讲解】第一小题中熵判据告诉我们可以自发，焓判据也说可以自发，所以一定能自发。第二个反应中熵判据说不能自发，焓判据也说不能自发，所以一定不能自发。第三小题中熵判据说不能自发而焓判据说可以自发，它们自相矛盾了，怎么办？听谁的。【过渡】由焓判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程，自由能变化G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。【板书】三、复合判据 G=H-TS焓变熵变化学反应能否自发进行H0S0 一定自发 G0H0S0 一定非自发 G0H0S0低温自发H0S0高温自发【讲解】判断化学反应自发性，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。【呼应练习】汽车让我们享尽快捷便利的同时也带来了许多问题。汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染,有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理汽车尾气。已知在298K、100Pa下反应上述反应的H = 113.0 kJmol-1，S= 145.3Jmol-1K-1。请同学们经过计算判断人们提出的用上述反应治理汽车尾气是否可行？【讲解】H-TS = - 69.7 KJmol-1 0, 因此，室温下反应能自发进行【学生阅读】阅读课本第35页学与问以及最后一段【板书】注意：1反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。【讲解】1.例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题了。2.如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。【反馈练习】1：下列说法正确的是( )A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的。B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C、自发反应在恰当条件下才能实现。D、自发反应在任何条件下都能实现。2：碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是( )A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。3、下列说法正确的是( )A. 放热反应