第二单元 化学反应的方向和限度教学设计

第二单元化学反应的方向和限度

第一课时

化学反应的方向

【教学目标】

1、了解化学反应的可逆性，知识常见反应的方向。能初步利用焓变和熵变说明化学反应的方向。

2、通过生活中事例，培养学生归纳思维能力。

3、通过认识自发反应，感受化学对生活的影响。

【重难点】自发反应，利用焓变和熵变说明化学反应的方向。

【教学过程】

（讲解）在一定条件下，有些物质发生化学反应，而有此物质不能发生？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。

1、自然界中水总是从高处往低处流

2、电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动

3、室温下冰块自动融化

4、墨水扩散

5、食盐溶解于水

6、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。

一、化学反应的方向. 1.自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程. 2.自发反应：在一定的条件下无需外界帮助就能自动进行的反应. 【过渡】如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？

二、判断化学反应方向的依据

【交流与讨论】

1、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？

（讲解）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。

[讲解]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？

(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•K 。

【结论】

△S > O有利于反应自发进行,但自发反应不一定要△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）。

-1-1

△

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: △H 类型

任何温度都是

1 - + 永远是—

自发反应

任何温度下都是

2 + - 永远是+ 非自发反应

高温是非自发反应

3 - - 高温+ 低温—

低温是自发反应

高温是自发反应

4 + + 高温— 低温+ 低温是非自发反应

二、可逆反应：

相同条件下，反应即能向下反应方向，又向逆反应进行的方向的化学反应。

（讨论）下列反应在室温下能否自发进行。如能自发进行，请写出相应的化学方程式。

1、

水分解成氢气和氧气的反应。 2、氯气与溴化钾溶液的反应。

2、

乙烯与溴单质的反应。 3、

绿色植物的光合作用。

[典型例题] 1、判断下列说法是否正确。

（1）放热反应都是自发反应。 （2）自发反应都是放热反应

（3）吸热反应都是非自发反应。

（4）化学反应的正反应是放热反应，逆反应一定是吸热反应。

2、已知反应X+Y= M+N为放热反应,，对该反应的下列说法中正确的

△S △H—T△S

反应的自发性

A、

X的能量一定高于M B、

B、Y的能量一定高于N C、X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

D、因该反应为放热反应,故不必加热就可发生

3、由能量判据(以焓变为基础)(符号为ΔH,单位为kJ·mol)和熵判据(符号为ΔS,单位为J·mol·K)组合而成的复合判据,即体系自由能变化(符号为ΔG,单位为kJ·mol)将更适合于所有过程的自发性判断。公式为ΔG=ΔH-TΔS(T指开尔文温度)。若ΔG<0,反应自发进行。已知100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应:CaCO3(s)

-1-1-1-1-1-1-1CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.3 kJ·mol

ΔS=160.4 J·mol·K,试判断反应的自发性及自发性进行的最低温度。

【针对训练3-1】

下列关于化学反应的自发性叙述中,正确的是(

) A.焓变小于0,而熵变大于0的反应肯定是自发的 B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的 C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 D.焓变大于0,而熵变小于0的反应肯定是自发的 解析运用ΔH-TΔS的正负来判断。 答案A 【针对训练3-2】

氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。 已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g)

2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。该反应是放热还是吸热,判断并说明理由 。

答案：放热反应,ΔS<0且反应自发。

【板书设计】

1、自发反应

2、判断化学反应方向的依据

综合

1、依据一（焓判据）：H＜0 的反应有自发进行的倾向。

考虑 2、依据二（熵判据）：大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增加的倾向。

3、恒T恒P下

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

4、可逆反应