第二单元 化学反应的方向和限度教案和课堂实录

《化学反应的方向和限度》教学设计

化学反应的方向

一、教学内容：化学选修四——《化学反应原理》专题2.2《化学反应的方向和限度》第一节

二、教材分析：

三、教学目标：

知识与技能目标：

1.理解熵的概念

2.能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向

过程与方法目标：

通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发反应进行的两个因素。

情感态度价值观目标：

通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。

四、教学重、难点：

重点：自发反应与反应方向的判断。

难点：熵变与焓变的理解

五、教学过程：

【自主梳理】

[启发] 自然界发生的过程都有一定的方向性。例如水总是自动地从高处向低处流，而不会自动地反方向流动。又如铁在潮湿的空气中易生锈，而铁锈决不会自发地还原为金属铁；盐酸和NaOH(aq)混合后就能自发反应生成氯化钠和水，而氯化钠和水就不可能自发地变成盐酸和氢氧化钠，这是什么道理呢？

学点1化学反应的方向

１．化学反应具有方向性

[交流与讨论]课本42页

２．自发反应

在一定条件下不需外界帮助，（一经引发）就能自动进行的反应。

说明：自发过程的特征：都有方向性，且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力

[你知道吗]课本43页

自发反应的焓变多数_________________零，是____________反应。

[小结]

在研究各种体系的变化过程时，人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。显然，能量越低，体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。因此，很多放热反应在一定条件下是自发的。而且反应放出热量越多，体系能量降低得也越多，反应也越完全

学点2 判断化学反应方向的判断依据

1．能量判断依据：H 0 的反应有自发进行的倾向。

[提出问题]“放热反应可以自发进行，吸热反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？

[观察与思考]课本43页

（1）硝酸铵溶于水 现象: 固体扩散到水中，温度降低，结论:

（2）NH4Cl晶体+消石灰 现象:锥型瓶和木板间结冰，温度降低，结论:

反应发生的原因

。

[小结]大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度 的倾向

[新概念]：熵 ，符号：

构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度 ，熵 . 熵变： ，符号：

ΔS 0体系的混乱度增大，有利于反应自发进行； ΔS 0 体系的混乱度减小，不利于反应自发进行。

2．熵判断依据：S 0 的反应有自发进行的倾向。

[提出问题]导致混乱度增加的因素有哪些？

1、

同一物质在气态时熵值

最大

，液态 较小

，固态时

最小

。

2、

固体的溶解过程、墨水

扩散

过程和气体的 扩散

过程。

3、

产生气体的反应和气体的物质的量 增加 的反应。

[问题解决]课本45页

[小结]：综上所述,体系能量 和混乱度 都能促使反应自发进行,焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向。

3．综合判断依据： [拓展视野]对于一个化学反应能否自发进行，可用体系自由能的变化（△G）来判断。 ＜ 0 ，一定能自发进行

△G = △H－T△S ＝ 0 ，达到平衡状态

＞ 0 ，一定不能自发进行

恒T恒P 焓变

H＜0 H＞0 H＜0 H＞0 熵变

S＞0 S＜0 S＜0 S＞0 化学反应能否自发进行

【典题精析】

〖例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

〖变式题l〗下列说法正确的是（

）

A.凡是放热反应都是自发的，凡是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

〖例2〗试判断下列体系的熵变是大于0，还是小于0。

（1）水蒸气冷凝成水；

（2）CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)；

(3)乙烯聚合成聚乙烯；

（4）N2O4（g）====2NO2(g)。

〖变式题2〗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，将更适合于所有的过程

D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同

【基础巩固】

1.有关化学反应的说法，正确的是（ ）

A.自发反应都是放热反应 B.自发反应都是熵增大的反应

C.自发反应一定能实现 D.非自发反应在一定条件下能实现

2.以下自发反应可用ΔH判据来解释的是（

）

A.硝酸铵自发地溶于水

B.2N2O5(g)====4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+56.7 kJ·mol-1

C.(NH4)2CO3(s)====NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH=+74.9 kJ·mol-1

D.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)

ΔH=-285.8 kJ·mol-1

3.下列反应一定能自发进行的是（ ）

A、放热反应 B、熵增加的反应

C、熵增加的吸热反应 D、熵增加的放热反应

4.下列变化过程中，ΔS<0的是（ ）

A．氯化钠溶于水中 B．NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl(s) C．干冰的升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g) 答案：A

【能力提高】

5.下列反应中，一定不能自发进行的是（

）

A.2KClO3(s)====2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.03 kJ·mol-1

ΔS=1 110 J·mol-1·K-1

B.CO(g) ====C(s,石墨)+1O2(g) 2ΔH=110.5 kJ·mol-1

ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ====4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·mol-1

ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1

D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) ====CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH=37.301 kJ·mol-1

ΔS=184.05 J·mol-1·K-1

6.汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们提出通过2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)来处理，已知在298K、100Pa下反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H = —113.0 kJ·mol-1，△S= —145.3J·mol-1·K-1。请同学们经过计算判断人们提出的用上述反应治理汽车尾气是否可行？

7.解释以下两种自发现象：

①室温时冰融化

②－10℃时水结冰

六、评价与反思

这部分内容比较抽象，因而设计时从日常生活中的实例引申到具体的化学反应中，降低了学生的学习难度。从正、反两个方面多角度地让学生去讨论发现化学反应自发性的依据，从实际和理论两方面去理解知识，这样学生学习的积极性比较高，让学生在学习中发现规律，掌握规律，收到了良好的效果。