2014年高中化学选修四教学案2-4 化学反应进行的方向

第四节 化学反应进行的方向课标要求能用焓变和熵变说明化学反应的方向。课标解读 1.了解熵变、焓变的含义。2了解焓判据、熵判据对化学反应方向判断的局限性。3理解综合判据判断化学反应方向。教学地位在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后，教材安排了难度较大的化学反应进行的方向的内容。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。对于自由能知识，仅限于达到知道、了解的层次即可。新课导入建议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？【提示】体系趋向于从高能状态转变为低能状态的过程常常能够自发进行。教学流程设计课前预习安排：(1)看教材P34页，完成【课前自主导学】中“知识1”；(2)看教材P3436页，完成【课前自主导学】“知识2”，并完成【思考交流】。步骤1：导入新课、分析本课时的教材地位。步骤2：建议对【思考交流】多提问几个学生，使80%以上的学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究。步骤3：师生互动完成探究“判断进行化学反应方向的判据”可利用【问题导思】所设置的问题，由浅入深地进行师生互动、可利用【教师备课资源】为您提供的例题。步骤6：先让学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容，并课下完成【课后知能检测】。步骤5：在老师指导下由学生自主完成【变式训练】和【当堂双基达标】中的题目，验证学生对该部分内容的掌握情况。步骤4：教师通过【例题】和教材的讲解，对探究中的问题进行总结。课标解读重点难点1.了解自发反应和非自发反应的含义。2.了解熵的概念。3.理解焓判据与熵判据。1.熵的大小判断。焓判据及熵判据的局限性。(重点)2.能根据化学反应利用焓变与熵变判断反应进行的方向。(难点)自发过程和自发反应1.自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2自发反应：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。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。2熵判据(1)熵用来量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。(2)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。(3)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。 (1)某物质三态的熵值大小顺序如何？(2)焓变H0的反应，一定不能自发进行吗？(3)熵变S S(l)S(s)(2)、(3)都不一定。判断化学反应进行方向的判据【问题导思】分别用焓判据，熵判据在判断化学反应进行的方向时是否全面？【提示】不全面。反应是否自发与温度有关吗？【提示】有。在焓变与熵变共同组成的复合判据如何判断反应是否自发？【提示】利用GHTS，若G0则非自发。1焓判据：化学反应能否自发进行与吸热、放热的关系(1)多数放热反应是自发进行的，例如燃烧H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJ/mol，中和反应：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol(2)有些吸热反应(H0)也是自发的。例如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/mol2熵判据：熵变与反应方向的关系(1)许多熵增的反应是自发的。例如，固固气：2KClO32KCl3O2；固液气：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2等。(2)有些熵减的反应也可以自发进行。例如Ca(OH)2(aq)CO2(g)=CaCO3(s)H2O(l)综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。3复合判据：GHTS体系的自由能变化(符号为G，单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自身进行的判据，GHTS。(1)当H0时，反应自发进行；(2)当H0，S0，S0，或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。1过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率。2在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。下列说法正确的是()A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能自发进行，原因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在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向【解析】A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。【答案】B25 和1.01105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1，自发进行的原因是()A是吸热反应B是放热反应C是熵减少的反应 D熵增大效应大于能量效应【解析】吸热，熵变大，能自发，因为熵增大效应大于能量效应，选D。【答案】D【教师备课资源】关于复合判据与温度关系某化学反应其H为122 kJmol1，S为231 Jmol1K1，则此反应在下列哪种情况下可能自发进行()A在任何温度自发进行B在任何温度下都不自发进行C仅在高温下自发进行D仅在低温下自发进行【解析】要使反应能够自发进行，则HTS0，代入数据可得：122 kJmol1T(0.231 kJmol1K1)0，解得当T0的反应自发进行。A、B、D选项中都有显著的熵增，可用熵判据解释。【答案】C5已知反应：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。该反应_(填“能”或“不能”)用于消除