學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精教案課題:第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向授課班級(jí)課時(shí)2教學(xué)目的知識(shí)與技能1、通過學(xué)生日常生活中所見所聞以及常見的化學(xué)反應(yīng)，讓學(xué)算不了解放熱反應(yīng)的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性2、通過“有序"和“無序”的對(duì)比，引出熵的概念3、通過日常生活中的見聞引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生明確根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變的大小,只能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性，不能決定反應(yīng)是否一定發(fā)生或反應(yīng)速率的大小。過程與方法通過學(xué)生已有知識(shí)及日常生活中的見聞，使學(xué)生構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加式，構(gòu)建新知識(shí)情感態(tài)度價(jià)值觀通過日常生活中的焓變和熵變的具體實(shí)例，讓學(xué)生明確化學(xué)與日常生活是息息相關(guān)的。重點(diǎn)熵判據(jù)難點(diǎn)焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系知識(shí)結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計(jì)第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向一、自發(fā)過程（spontaneousprocess）和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過程:在一定條件下，不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程.2、自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，能自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的反應(yīng)3、非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。二、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。若ΔH＜0,正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行.三、反應(yīng)方向的熵（entropy)判據(jù).1、熵判椐:在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向.2、混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。3、熵：熱力學(xué)上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。4、的大小判斷:（1)氣態(tài)〉液態(tài)>固態(tài)（2）與物質(zhì)的量成正比5、反應(yīng)熵變△S=反應(yīng)產(chǎn)物總熵-反應(yīng)物總熵6、熵增的過程就是自發(fā)過程四、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。體系自由能（吉布斯自由能）變化（△G、單位:KJ/mol）：△G=△H—T△S(吉布斯――亥姆霍茲公式)△G=△H—T△S<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；△G=△H—T△S=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；△G=△H—T△S〉0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。教學(xué)過程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法【情景創(chuàng)設(shè)】汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物，為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？【引入】上述問題是化學(xué)反應(yīng)的方向的問題。反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢和限度是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分.通過前三節(jié)的學(xué)習(xí)和討論,我們已經(jīng)初步解決了后兩個(gè)問題，即反應(yīng)的快慢和限度問題，這節(jié)課我們來討論反應(yīng)的方向的問題。【板書】第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【講解】在我們討論問題之前，先來說兩個(gè)概念,自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)【板書】一、自發(fā)過程（spontaneousprocess）和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。2、自發(fā)反應(yīng):在給定條件下,能自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的反應(yīng)3、非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地進(jìn)行,必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。【提問】根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，舉例說說我們見過的自發(fā)過程。【講解】生活中的自發(fā)過程很多，如：水由高處往低處流，自由落體，電流由電位高的地方向電位低的地方流,鐵器暴露于潮濕的空氣中會(huì)生銹，室溫下冰塊會(huì)融化,……這些都是自發(fā)過程.自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。如向下流動(dòng)的水可推動(dòng)機(jī)器,甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來做功，鋅與CuSO4溶液的反應(yīng)可被設(shè)計(jì)成原電池。一般地，如果一個(gè)過程是自發(fā)的，則其逆過程是非自發(fā)的。非自發(fā)的過程要想發(fā)生，則必須對(duì)它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。【過渡】科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低"和由“有序"變?yōu)椤盁o序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)，為反應(yīng)方向的判斷提供了必要的依據(jù)。【板書】二、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。【思考與交流】19世紀(jì)的化學(xué)家們?cè)J(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱:放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行.你同意這種觀點(diǎn)嗎？結(jié)合曾經(jīng)學(xué)習(xí)的反應(yīng)舉例說明.【投影】【講解】經(jīng)驗(yàn)表明，那些不用借助外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過程的共同特點(diǎn)是:體系能量趨向于從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài),這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或者釋放能量，由此總結(jié)而得的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是所謂的焾判據(jù).如水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。【板書】焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向.若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。【講解】多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行.而且有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)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，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。【板書】三、反應(yīng)方向的熵(entropy）判據(jù).【思考與交流】同學(xué)們?cè)谙嗷ヌ接懸幌掠伞坝行颉弊儭盁o序”的自然現(xiàn)象，舉例說明。密閉容器中的氣態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)蒸汽（包括揮發(fā)性固體)，會(huì)通過分子擴(kuò)散自發(fā)形成均勻混合物。物質(zhì)溶于水自發(fā)地向水中擴(kuò)散，形成均勻的溶液等.【講解】為解釋這一類與能量無關(guān)的過程的自發(fā)性,科學(xué)家提出了另一推動(dòng)體系變化的因素:在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向.【投影】【板書】1、熵判椐：在密閉條件下,體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。【提問】如何理解“熵”的含義？【板書】2、混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。【提問】混亂度的增加意味著體系變得更加無序。【板書】3、熵：熱力學(xué)上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù).【講解】“熵”是德國物理學(xué)家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對(duì)于我們所考慮的那個(gè)系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布,那么,這個(gè)系統(tǒng)的熵就達(dá)到最大值。熱力學(xué)第二定律告訴我們，能量轉(zhuǎn)換只能沿著一個(gè)方向進(jìn)行，總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換，從有序到無序，人類利用這個(gè)過程讓能量做功，同時(shí)系統(tǒng)的熵增加,熵是一個(gè)描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過程，就意味著能量耗散了，從有用的能量轉(zhuǎn)化向?qū)θ祟悷o用的能量.【小結(jié)】體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o序——熵增的過程。【板書】4、熵的大小判斷：（1)氣態(tài)〉液態(tài)〉固態(tài)(2)與物質(zhì)的量成正比【講解】需要注意的是，一個(gè)體系的熵不能永遠(yuǎn)增加，最終會(huì)達(dá)到一個(gè)最大的無序狀態(tài)，此時(shí)，體系呈現(xiàn)有確定的（不變的)性質(zhì)，盡管分子水平上的變化仍在發(fā)生。我們講的化學(xué)體系，當(dāng)它具有不變的可觀察的性質(zhì),就處在平衡狀態(tài),所以當(dāng)一個(gè)體系達(dá)到它的最大熵時(shí),即處于平衡狀態(tài).【板書】5、反應(yīng)熵變△S=反應(yīng)產(chǎn)物總熵—反應(yīng)物總熵【講解】產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，△S通常為正值，為熵增加反應(yīng)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。需大家特殊注意的是，兩種氣體的混合也是熵增加的過程。【板書】6、熵增的過程就是自發(fā)過程【講解】有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如：-10℃的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài),就是熵減的過程（但它是放熱的）；2Al（s）+Fe2O3（s）=Al2O3（s）+2Fe(s）△S=-39.35J·mol-1·K-1。因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不是唯一因素。【板書】四、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。【講解】在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān).研究表明,在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是：【板書】體系自由能（吉布斯自由能）變化（△G、單位：KJ/mol)：△G=△H—T△S(吉布斯――亥姆霍茲公式)【講]解】體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響。【板書]】△G=△H—T△S〈0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;△G=△H-T△S=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);△G=△H—T△S>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行.【投影】【小結(jié)】類型△H△S△G及反應(yīng)方向反應(yīng)實(shí)例1－,焓減＋,熵增－，任何溫度下均自發(fā)，自由能減少2H2O2（l）==2H2O(l）+O2(l）2+,焓增－，熵減＋，任何溫度均不自發(fā),自由能增加3O2(g）==2O3（g)3+,焓增＋,熵增+，常溫不自發(fā),－，高溫自發(fā)N2O4（g）==2NO2(g)4－，焓減－，熵減－,常溫自發(fā)＋，高溫不自發(fā)N2(g）+3H2（g)==2NH3（g)【講解】在這里我們還要注意的是,大量事實(shí)告訴我們，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率.例如，涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器材,其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但是只有后者可以實(shí)現(xiàn)。在討論過程的方向問題時(shí)，我們指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì).如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可以出現(xiàn)相反的結(jié)果。【總結(jié)】能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用：1、由能量判據(jù)知∶放熱過程（△H﹤0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行；2、由熵判據(jù)知∶許多熵增加（△S﹥0）的過程是自發(fā)的；3、很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果,所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（體系自由能變化:△G=△H—T△S)將更適合于所有的反應(yīng)過程；4、過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向,不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程的速率;5、在討論過程的方向時(shí)，我們指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果;6、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。【隨堂練習(xí)】1、下列過程是非自發(fā)的是（D)A、水由高處向低處流B、天然氣的燃燒C、鐵在潮濕空氣中生銹D、室溫下水結(jié)成冰2、碳酸銨（NH4）2CO3］在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說法正確的是（A)A、碳酸銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B、碳酸銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C、碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定,都能自發(fā)分解3、下列說法正確的是(C）A、凡是放熱反應(yīng)是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)4、能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是(A）A、水總是自發(fā)地由高處往低處流B、放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C、有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D、多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大5、下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是(C）A、所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B、高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C、由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適于所有的過程D、同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同學(xué)生討論交流教學(xué)回顧：課后習(xí)題第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【基礎(chǔ)知識(shí)】1．有關(guān)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的、、和化學(xué)反應(yīng)的是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分。2．科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于和由變?yōu)榈淖匀滑F(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的判據(jù)和判據(jù),為最終解決上述問題提供了必要的依據(jù)。3．在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)化為無序的傾向,因?yàn)榕c有序體系相比，無序體系更加穩(wěn)定，科學(xué)家用來量度這種混亂的程度。在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導(dǎo)致，即。這個(gè)原理也叫做。用來判斷過程的方向時(shí)，就稱為。同一種物質(zhì)，應(yīng)該存在著時(shí)的熵值最大、時(shí)次之、時(shí)最小.4．由判據(jù)和判據(jù)組合而成的判據(jù),將更適合于所有的過程。【鞏固練習(xí)】1．能用能量判斷下列過程的方向的是（）A．水總是自發(fā)地由高處往低處流B．放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行,吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C．有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D．多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排序的幾率大2．某反應(yīng)2AB(g）C(g）+3D（g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行,其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為（）A．ΔH<0，ΔS〉0 B．ΔH〈0,ΔS<0 C．ΔH〉0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS〈03．下列說法中正確的是（)A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,凡是吸熱的都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)熵一定增大,非自發(fā)反應(yīng)熵一定減小或不變C．自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D．自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)4．下列自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是（）A．硝酸銨自發(fā)地溶于水B．2N2O5（g)＝4NO2(g)+O2(g)ΔH＝＋56。7kJ/molC．（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s)+NH3（g） ΔH＝＋74。9kJ/molD．2H2(g）+O2(g）=2H2O（l） ΔH＝－285。8kJ/mol5．下列反應(yīng)常溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，并既能用能量判據(jù)又能用熵判據(jù)解釋的是（）A．HCl+NH3=NH4ClB．2KClO3=2KCl+3O2↑C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑D．Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+NH3+10H2O6．已知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C（s,石墨）+O2(g）＝CO2（g）ΔH＝－393.5kJ/molC(s，金剛石）+O2(g）＝CO2(g)ΔH＝－395.4kJ/mol關(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是（）A．石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的過程 B．金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)的過程C．石墨比金剛石能量低 D．金剛石比石墨能量低7．下列關(guān)于判斷過程方向的說法正確的是（）A．所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C．由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適合于所有過程D．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同8．下列反應(yīng)中，熵顯著增加的反應(yīng)是（）A．CO(g)+2H2（g)＝CH3OH（g) B．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2OC．C（s)+O2(g)＝CO2(g) D．2H2O2(l)＝2H2O(l)+O2（g)9．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的熵變的敘述正確的是（）A．化學(xué)反應(yīng)的熵變與反應(yīng)的方向無關(guān)B．化學(xué)反應(yīng)的熵變直接決定了反應(yīng)的方向C．熵值增大的反應(yīng)都是混亂度增大的反應(yīng)D．熵值