2.1化学反应的方向.doc

教学内容2.1 化学反应进行的方向时间9月21日课型新授课主备人刘丹教学目标知识与技能：1、通过日常所见所闻以及常见的化学反应，让学生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、通过日常生活见闻引导学生，使学生明确根据反应焓变和熵变的大小，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：通过学生已有知识及日常生活见闻，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工，构建新知识。情感态度价值观：通过日常生活中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。教学重点教学难点重点：熵判据难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系教辅、教具多媒体教学过程一次备课：情景创设汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？引入上述问题是化学反应的方向问题。反应进行的方向、限度和速率是化学反应原理的三个重要组成部分。我们已经初步了解后两问题，这节课来讨论反应方向的问题。板书第一节 化学反应进行的方向讲述在我们讨论问题之前，先来说两个概念，自发过程和自发反应板书一、自发过程和自发反应1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。2、自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应。提问根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程。讲述生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，这些都是自发过程。一般地，如果一个过程是自发的，则其逆过程是非自发的。非自发的过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。随堂练习1、下列过程是非自发的是( )A、水由高处向低处流 B、天然气的燃烧C、铁在潮湿空气中生锈 D、室温下水结成冰过渡科学家根据体系存在使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了相互关联的焓判据和熵判据，为反应方向的判断提供了必要的依据。板书二、反应方向的焓判据思考与交流19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。投影 讲述经验表明，那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系能量趋向于从高能态转变为低能状态，这时体系会对外部做功或者释放能量，由此总结的经验规律就是所谓的焾判据。板书焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。若H0，正向反应多数能自发进行； 讲述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。而且有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l） H = 37.3KJ/mol； 因此，反应焓变是决定反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。随堂练习2、碳酸铵 (NH4)2CO3 在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是( )A、碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B、碳酸铵分解是因为外界给予了能量C、碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解 板书三、反应方向的熵判据思考与交流同学们再相互探讨一下由“有序”变“无序”的自然现象，举例说明。密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽（包括挥发性固体），会通过分子扩散自发形成均匀混合物。物质溶于水自发地向水中扩散，形成均匀的溶液等。讲述为解释这一类与能量无关过程的自发性，科学家提出了另一推动体系变化的因素：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。投影板书1、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。提问如何理解“熵”的含义？板书2、混乱度：表示体系的不规则或无序状态。提问混乱度的增加意味着体系变得更加无序。板书3、熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。小结体系有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序熵增的过程。板书4、熵的大小判断： （1）同一物质：气态 液态 固态（2）与物质的量成正比讲述需要注意的是，一个体系的熵不能永远增加，最终会达到一个最大的无序状态，此时，体系呈现有确定的(不变的)性质，尽管分子水平上的变化仍在发生。我们讲的化学体系，当它具有不变的可观察的性质，就处在平衡状态，所以当一个体系达到它的最大熵时，即处于平衡状态 。板书5、反应熵变S=反应产物总熵-反应物总熵讲述产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。需大家特殊注意的是，两种气体的混合也是熵增加的过程。板书6、熵增的过程多数是自发过程讲述有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：-10的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）；2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） S = -39.35Jmol-1K-1。因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。3、下列说法正确的是( )A、凡是放热反应是自发的，吸热反应都是非自发的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 板书四、焓变与熵变对反应方向的共同影响。讲述在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：讲述化学反应的方向判断应综合考虑焓变和熵变的共同影响。板书 H - TS 0 反应不能自发进行。投影小结类型HSH - TS及反应方向反应实例1焓减，熵增，任何温度下均自发，2H2O2（l）= 2H2O (l) +O2(l) 2+,焓增，熵减，任何温度均不自发3O2(g) = 2O3(g)3+,焓增，熵增+，常温不自发，高温自发N2O4 (g) =2NO2 (g)4焓减，熵减，常温自发，高温不自发N2(g) + 3H2 (g) =2NH3 (g)讲述在这里我们还要注意的是，大量事实告诉我们，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发生的速率。在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可以出现相反的结果。 总结能量判据和熵判据的应用：1、由能量判据知多数放热过程（H0）容易自发进行；2、由熵判据知许多熵增加（S0）的过程是自发的；3、由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据（H - TS）将更适合于所有的反应过程；4、过程的自发性只用于判断过程方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；5、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。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；随堂练习4、能用能量判据判断下列过程的方向的是( )A、水总是自发地由高处往低处流B、放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C、有序排列的火柴散落时成为无序排列D、多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大5、下列关于判断过程的方向的说法正确的是( )A、所有自发进行的化学反应都是放热反应B、高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适于所有的过程D、同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同板书设计：第一节 化学反应进行的方向一、自发过程和自发反应1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。2、自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应。3、非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。二、反应方向的焓判据1、焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。2、若H0，正向反应能自发进行；若H0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。三、反应方向的熵判据1、熵判