高二人教版化学选修四教案设计：2-4《化学反应进行的方向》-.docx

第四节 化学反应进行的方向

●课标要求
能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
●课标解读
1.了解熵变、焓变的含义。
2．了解焓判据、熵判据对化学反应方向推断的局限性。
3．理解综合判据推断化学反应方向。
●教学地位
在同学学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后，教材支配了难度较大的化学反应进行的方向的内容。通过日常生活中的见闻引导同学，使同学明确依据反应的焓变和熵变的大小，只能推断反应自发进行的可能性，不能打算反应是否确定发生或反应速率的大小。对于自由能学问，仅限于达到知道、了解的层次即可。

●新课导入建议

未涂防锈漆的钢制器件会生锈、香水会集中到空气中等，这些都是不用借助外力就可以自发进行的过程；用水泵把水从低水位升至高水位，高温高压可以使石墨转化为金刚石，这些是必需在外界对体系施加某种作用时才能实现的过程。化学反应为什么有的能够自发进行，不需要借助外力，而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢？
【提示】　体系趋向于从高能状态转变为低能状态的过程经常能够自发进行。
●教学流程设计
课前预习支配：(1)看教材P34页，完成【课前自主导学】中“学问1”；
(2)看教材P34～36页，完成【课前自主导学】“学问2”，并完成【思考沟通】。⇒步骤1：导入新课、分析本课时的教材地位。⇒步骤2：建议对【思考沟通】多提问几个同学，使80%以上的同学都能把握该内容，以利于下一步对该重点学问的探究。⇒步骤3：师生互动完成探究“推断进行化学反应方向的判据”可利用【问题导思】所设置的问题，由浅入深地进行师生互动、可利用【老师备课资源】为您供应的例题。
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步骤6：先让同学自主总结本课时学习的主要学问，然后对比【课堂小结】以明确把握已学的内容，并课下完成【课后知能检测】。⇐步骤5：在老师指导下由同学自主完成【变式训练】和【当堂双基达标】中的题目，验证同学对该部分内容的把握状况。⇐步骤4：老师通过【例题】和教材的讲解，对探究中的问题进行总结。
课　标　解　读
重　点　难　点
1.了解自发反应和非自发反应的含义。

2.了解熵的概念。

3.理解焓判据与熵判据。
1.熵的大小推断。焓判据及熵判据的局限性。(重点)
2.能依据化学反应利用焓变与熵变推断反应进行的方向。(难点)

自发过程和自发反应
1.自发过程
(1)含义：在确定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。
(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能
状态。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2．自发反应：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。

化学反应进行方向的判据
1.焓判据
放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来推断反应进行的方向。
2．熵判据
(1)熵
用来量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。
(2)熵增原理
在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)＞零。
(3)熵判据
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来推断反应进行的方向。

(1)某物质三态的熵值大小挨次如何？
(2)焓变ΔH>0的反应，确定不能自发进行吗？
(3)熵变ΔS<0的反应，确定不能自发进行吗？
【提示】　(1)S(g)> S(l)>S(s)
(2)、(3)都不愿定。

推断化学反应进行方向的判据
【问题导思】　
①分别用焓判据，熵判据在推断化学反应进行的方向时是否全面？[来源:学_科_网]
【提示】　不全面。
②反应是否自发与温度有关吗？
【提示】　有。
③在焓变与熵变共同组成的复合判据如何推断反应是否自发？
【提示】　利用ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔG<0，则自发；ΔG>0则非自发。
1．焓判据：化学反应能否自发进行与吸热、放热的关系
(1)多数放热反应是自发进行的，例如燃烧
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ/mol，
中和反应：NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol
(2)有些吸热反应(ΔH>0)也是自发的。例如
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ/mol
2．熵判据：熵变与反应方向的关系
(1)很多熵增的反应是自发的。例如，固＋固―→气：
2KClO32KCl＋3O2↑；固＋液―→气：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
(2)有些熵减的反应也可以自发进行。例如
Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)
综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。
3．复合判据：ΔG＝ΔH－TΔS
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自身进行的判据，ΔG＝ΔH－TΔS。
(1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行；
(2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行；
(3)当ΔH>0，ΔS>0，或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。

1．过程的自发性只能用于推断过程的方向，不能确定过程是否确定会发生和过程的速率。
2．在争辩过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。假如允许外界体系施加某种作用，就可能毁灭相反的结果。

　下列说法正确的是(　　)
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，能自发进行，缘由是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．由于焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的状况下，使用催化剂，可以转变化学反应进行的方向
【解析】　A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的缘由是要将二者综合起来即利用复合判据进行推断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能转变反应的方向。
【答案】　B[来源:Z|xx|k.Com]

　25 ℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1，自发进行的缘由是(　　)
A．是吸热反应　　　　　B．是放热反应
C．是熵削减的反应 D．熵增大效应大于能量效应
【解析】　吸热，熵变大，能自发，由于熵增大效应大于能量效应，选D。
【答案】　D
【老师备课资源】
关于复合判据与温度关系

　某化学反应其ΔH为－122 kJ·mol－1，ΔS为－231 J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种状况下可能自发进行(　　)
A．在任何温度自发进行
B．在任何温度下都不自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
【解析】　要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，代入数据可得：－122 kJ·mol－1－T×(－0.231 kJ·mol－1·K－1)<0，解得当T<528 K时，反应可自发进行，即反应仅在低温下自发进行，选D项。
【答案】　D

1．下列过程是非自发的是(　　)
A．水由高处向低处流　　B．煤炭的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰
【解析】　自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的溶化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。
【答案】　D[来源:学科网ZXXK]
2．下列说法中不正确的是(　　)
A．体系有序性越高，熵值就越低
B．自发过程可能导致体系的熵增大
C．吸热反应不行以自发进行
D．同种物质气态时熵值最大
【解析】　体系混乱度越高，熵值越大；同种物质气态时混乱度最大，熵值最大；吸热反应也有可能自发进行。
【答案】　C
3．能用能量判据推断下列过程方向的是(　　)
A．水总是自发地由高处往低处流
B．放热反应简洁自发进行，吸热反应不能自发进行
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大
【解析】　水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向；吸热反应也可以自发进行，例如，在25 ℃和1.01×105 Pa时，(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，不难看出，上述反应是吸热反应，又是熵增的反应，明显只依据焓变来推断反应进行的方向是不全面的；有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据；扑克牌的无序排列也属于熵判据。
【答案】　A
4．以下自发反应不行用熵判据来解释的是(　　)
A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)
B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
D．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
【解析】　熵判据是ΔS>0的反应自发进行。A、B、D选项中都有显著的熵增，可用熵判据解释。[来源:学。科。网Z。X。X。K]
【答案】　C
5．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。
该反应________(填“能”或“不能”)用于消退汽车尾气中的NO，理由为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】　ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.7 kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。
【答案】　能　该反应的ΔH－TΔS＝－69.7 kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以有可能用于消退汽车尾气中的NO