苏教版-选修四-专题2 化学反应速率与化学平衡-第二单元 化学反应的方向和限度

《化学反应的方向和限度》导学案一、课堂引入自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验举例说明．自然界中水总是从高处往低处流电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动室温下冰块自动融化墨水扩散食盐溶解于水火柴棒散落化学反应中镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧、锌与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。二、教学过程【过渡】如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？【交流与讨论】酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？△H<O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H<O有利于反应自发进行。1．焓判据(能量判据)。体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量～△H﹤0）【设问】自发反应一定要△H<O？NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37．30kJ/mol【结论】△H<O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<O．焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，科学家们提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→熵。2．熵判据(1)熵：体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的混乱度。符号：S单位：J•mol-1•K-1体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。(2)熵变：反应前后体系熵的变化。同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（△S＞0），为熵增加反应。【设问】火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？从混乱度变化角度分析它们为什么可以自发？自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据．(3)熵判据:混乱度越大越稳定，△S>0有利于反应自发进行【设问】CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=+178．2KJ•mol，△S(298K)=169．6J•mol-1•K-1【结论】△S>O有利于反应自发进行,自发反应不一定要△S>O。熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。3．复合判据（自由能变化）．△G=△H—T△S当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不自发进行当△G=0时，平衡状态温度对反应自发性的情况:类型△H△S△H—T△S反应的自发性1-+永远是—任何温度都是自发反应2+-永远是+任何温度下都是非自发反应3--高温+低温—高温是非自发反应低温是自发反应4++高温—低温+高温是自发反应低温是非自发反应【注意点】(1)反应的自发性只能用于判断反应发生的方向，不能确定反应是否一定会发生和反应发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。(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．如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结。如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。完成P42表2－5。三、课堂练习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，对其说法中正确的是（）A．其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B．其分解是因为外界给予了能量C．其分解是吸热反应，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3．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的B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变C．自发反应在恰当条件下才