2019-2020年高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案（1） 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案（1） 新人教版選修4 [導(dǎo)課]化學(xué)反應(yīng)原理有三個(gè)重要組成部分，反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢（反應(yīng)速率）、反應(yīng)限度（化學(xué)平衡），后兩個(gè)我們已經(jīng)初步解決，今天我們解決，我們現(xiàn)在來學(xué)習(xí)第一個(gè)問題：反應(yīng)進(jìn)行的方向。 [板書]第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 [問題]科學(xué)家是怎樣根據(jù)什么原理來判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生？（學(xué)生閱讀相關(guān)內(nèi)容后回答） [回答]科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量“最低”和由“有序”變“無序”的自然現(xiàn)象，提出了相關(guān)聯(lián)的能量判椐和熵判椐，為最終解決上述問題提供了依據(jù)。 [小組探討]不借助外力自發(fā)進(jìn)行的自發(fā)過程的特點(diǎn)。 [匯報(bào)1]體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對(duì)外做功或釋放熱量）。 [投影] [講解]同學(xué)們所回答的就是所謂的能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對(duì)外做功或釋放熱量）。 [板書]1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。 [問題]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。 [匯報(bào)2]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]2、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。 [講解] “熵”是德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，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。 [思考]氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)三者熵值大小。 [板書] 熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。 [學(xué)與問]發(fā)生離子反應(yīng)條件之一是產(chǎn)生氣體，利用熵判椐進(jìn)行解釋？ [回答] 根據(jù)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。氣態(tài)熵值大，反應(yīng)沿著從有序到無序方向進(jìn)行。 [講解] 早在一個(gè)世紀(jì)之前，在無數(shù)化學(xué)家的辛勤努力下，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)放熱的化學(xué)反應(yīng)都能自發(fā)地進(jìn)行。因此提出用反應(yīng)的焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)。這樣就得出：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。并進(jìn)一步提出，ΔH的負(fù)值越大，放熱越多，則反應(yīng)越完全。因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)行時(shí)若放熱，則體系的能量必然降低。放出的熱量越多，則體系的能量降低得越多。因此，反應(yīng)體系有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。 [板書]3、焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：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]但有些吸熱反應(yīng)在室溫下也能自發(fā)進(jìn)行，且熵值增大。如： 2N2O5（g）= 4NO2（g）+O2（g）；△H=56.7kJ/mol （NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）；△H=74.9kJ/mol 有些吸熱反應(yīng)在室溫下雖不能自發(fā)進(jìn)行，但當(dāng)溫度升高時(shí)卻能自發(fā)進(jìn)行。 另如298 K（25 ℃）時(shí)，CaCO3能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，若升溫至1 106 K（833 ℃）時(shí)，反應(yīng)立即自發(fā)地正向進(jìn)行。碳酸鈣的受熱分解，是因?yàn)樗墚a(chǎn)生氣體狀態(tài)的二氧化碳分子，使體系的熵值增大。但該反應(yīng)因外界輸入能量，不屬于自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。 [板書] 熵值作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：在化學(xué)變化中，體系趨向于最大無序的方向進(jìn)行。 [強(qiáng)調(diào)]過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。在實(shí)際的化學(xué)變化中，體系趨向于最低能量狀態(tài)的傾向與體系趨向于最大無序的傾向有時(shí)會(huì)出現(xiàn)矛盾。判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，要權(quán)衡這兩種傾向，有時(shí)可能是最低能量為主要因素，有時(shí)可能是最大無序起了主導(dǎo)作用，因此必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分 析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。下表列入了反應(yīng)的自發(fā)性的一些情況。 反應(yīng)熱 熵值 所屬反應(yīng)的自發(fā)性 反應(yīng)舉例 放熱 放熱 吸熱 吸熱 增大 減小 增大 減小 任何溫度都自發(fā)進(jìn)行 較低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行 高溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行 任何溫度都不能自發(fā)進(jìn)行 2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g） N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） [板書]注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分 析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。 [結(jié)束語(yǔ)]由能量判椐和熵判椐做出的復(fù)合判椐更適合于所有過程，這些內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出初等化學(xué)的要求，無法用有限的篇幅來闡述、說明，只能給同學(xué)們留下言猶未盡的遺憾，希望同學(xué)們通過大學(xué)課程進(jìn)一步學(xué)習(xí)。 [作業(yè)]P36 1、2 [板書計(jì)劃] 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。 2、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。 3、能量判椐與焓變關(guān)系：一般情況下，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。 注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。