高中離子反應教案
發(fā)表時間:2020-10-21高二化學《化學反應進行的方向》學案。
高二化學《化學反應進行的方向》學案一、教學內(nèi)容分析1、課標中的內(nèi)容《化學反應原理》主題2化學反應速率和化學平衡,第5點:能用焓變和熵變說明化學反應的方向。2、教材中的內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容介紹了"焓判據(jù)、熵判據(jù)及自由能(△G=△H-T△S)
"知識,有一定難度。人教版教材將本節(jié)內(nèi)容安排在學生學習了化學反應及其能量變化、化學反應速率、化學平衡之后以知識介紹的方式呈現(xiàn)出來,讓學生了解決定反應進行方向的因素不是單一的焓變,熵變也是決定因素之一。教材從學生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā),分四個層次就化學反應的方向進行了介紹。第一,以學生熟悉的自發(fā)進行的放熱反應為例,介紹化學反應有向能量降低的方向自發(fā)進行的傾向--焓判據(jù);以生活現(xiàn)象為例,說明混亂度(熵)增加是自然界的普遍規(guī)律,也是化學反應自發(fā)進行的一種傾向--熵判據(jù)。第二,用實例說明單獨運用上述判據(jù)中的任一種,都可能出現(xiàn)錯誤,都不是全面的。第三,要正確的判斷化學反應的方向,需要綜合考慮焓變和熵變的復合判據(jù)。第四,簡單介紹了自由能判據(jù)的結論性內(nèi)容。二、教學目標1、知識與技能: (1)理解化學反應方向判斷的焓判據(jù)及熵判據(jù); (2)能用焓變和熵變說明化學反應的方向。2、過程與方法:通過學生已有知識及日常生活中的見聞,使學生構建化學反應方向的判據(jù)。學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工,構建新知識。3、情感態(tài)度與價值觀:通過本節(jié)內(nèi)容的學習,使學生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約,要全面分析問題。三、教學的重點和難點焓減和熵增與化學反應方向的關系四、教學方法1、應用討論交流的方法調(diào)動學生的積極性,充分發(fā)揮學生的想象力;2、啟發(fā)學生學會歸納、概括,對信息進行加工,得出結論;3、注重從學生已有知識及日常生活的經(jīng)驗上構建新知識。五、教學過程[聯(lián)想、質(zhì)疑]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?[課的引入]上述問題是化學反應的方向的問題。反應進行的方向、快慢和限度是化學反應原理的三個重要組成部分。通過前三節(jié)的學習和討論,我們已經(jīng)初步解決了后兩個問題,即反應的快慢和限度問題,這節(jié)課我們來討論反應的方向的問題。[設問]根據(jù)生活經(jīng)驗,舉例說說我們見過的自發(fā)過程(在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程)。[學生討論]......[總結]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生銹,室溫下冰塊會融化,......這些都是自發(fā)過程,它們的逆過程是非自發(fā)的。科學家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于"最低"和由"有序"變?yōu)?無序"的自然現(xiàn)象,提出了互相關聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù),為反應方向的判斷提供了必要的依據(jù)。[板書]一、反應方向的焓判據(jù)。[交流討論]19世紀的化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱:放熱反應可以自發(fā)進行,而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎?結合曾經(jīng)學習的反應舉例說明。[學生討論交流]......[匯報交流結果]我們知道的反應中下列反應可以自發(fā)進行:NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(aq)△H=-56KJ/mol;2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g);Al(s)+HCl(aq)=AlCl3(aq)+H2(g);CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq)......[追問]上述反應是吸熱還是放熱?[學生回答后總結、板書]焓判據(jù):放熱反應過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向。[指出]多數(shù)自發(fā)進行的化學反應是放熱反應,但也有不少吸熱反應能自發(fā)進行。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,反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素,但不是唯一因素。[板書]二、反應方向的熵判據(jù)。[交流討論]我們知道,固體硝酸銨溶于水要吸熱,室溫下冰塊的溶解要吸熱,兩種或兩種以上互不反應的氣體通入一密閉容器中,最終會混合均勻,這些過程都是自發(fā)的,與焓變有關嗎?是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行?[閱讀思考]課本P37相關內(nèi)容。[匯報交流、自主學習成果]上述自發(fā)過程與能量狀態(tài)的高低無關,受另一種能夠推動體系變化的因素的影響,即體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。[總結、板書]熵判據(jù):體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)方向轉(zhuǎn)變的傾向。[釋疑]如何理解"熵"的含義?[板書]混亂度:表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。[指出]混亂度的增加意味著體系變得更加無序。[板書]熵:熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。[指出]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]熵值的大小判斷:(1)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)(2)與物質(zhì)的量成正比[板書]反應熵變△S=反應產(chǎn)物總熵-反應物總熵[講述]產(chǎn)生氣體的反應,氣體物質(zhì)的量增大的反應,△S通常為正值,為熵增加反應,反應自發(fā)進行。[學與問]發(fā)生離子反應的條件之一是生成氣體。試利用上面講的熵判據(jù)加以解釋,由此你對于理論的指導作用是否有新的體會。[指出]有些熵減小的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行,如:-10℃的液態(tài)水會自動結冰成為固態(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,反應熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素,但也不是唯一因素。[板書]三、焓變與熵變對反應方向的共同影響。[講述]在一定條件下,一個化學反應能否自發(fā)進行,既與反應焓變有關,又與反應熵變有關。研究表明,在恒溫、恒壓下,判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)是:[板書]體系自由能變化(△G、單位:KJ/mol):△G=△H-T△S[指出]體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響。[板書]△H-T△S0反應能自發(fā)進行;△H-T△S=0反應達到平衡狀態(tài);△H-T△S0反應不能自發(fā)進行。[展示][舉例]對反應CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.2KJ·mol-1△S=+169.6J·mol-1·K-1室溫下,△G=△H-T△S=178.2KJ·mol-1-298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1=128KJ·mol-10因此,室溫下反應不能自發(fā)進行;如要使反應自發(fā)進行,則應使△H-T△S0,則T△H/△S=178.2KJ·mol-1/0.1696KJ·mol-1·K-1=1051K。[知識應用]本節(jié)課一開始提出處理汽車尾氣的反應: 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),已知,298K、101KPa下,該反應△H=-113.0KJ·mol-1,△S=-143.5J·mol-1·K-1則△G=△H-T△S=-69.68KJ·mol-10因此,室溫下反應能自發(fā)進行。[指出]但該反應速率極慢,需要使用催化劑來加速反應。[總結]能量判據(jù)和熵判據(jù)的應用:1、由能量判據(jù)知∶放熱過程(△H﹤0)常常是容易自發(fā)進行;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判據(jù)去判斷同一個反應,可能會出現(xiàn)相反的判斷結果,所以我們應兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A)和熵判據(jù)組合成的復合判據(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發(fā)生和過程的速率;5、在討論過程的方向時,我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用,就可能出現(xiàn)相反的結果;6、反應的自發(fā)性也受外界條件的影響。[課堂練習]1.下列說法正確的是()A.凡是放熱反應都是自發(fā)的,由于吸熱反應都是非自發(fā)的;B.自發(fā)反應一定是熵增大,非自發(fā)反應一定是熵減少或不變;C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn);D.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)。2.自發(fā)進行的反應一定是()A.吸熱反應;B.放熱反應;C.熵增加反應;D.熵增加或者放熱反應。3.下列說法正確的是()A.放熱反應一定是自發(fā)進行的反應;B.吸熱反應一定是非自發(fā)進行的;C.自發(fā)進行的反應一定容易發(fā)生;D.有些吸熱反應也能自發(fā)進行。4.250C和1.01×105Pa時,反應2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol,自發(fā)進行的原因是()A.是吸熱反應;B.是放熱反應;C.是熵減少的反應;D.熵增大效應大于能量效應。5.下列過程屬于熵增過程的是()A.硝酸鉀溶解在水里面;B.氨氣和氯化氫反應生成氯化銨晶體;C.水蒸氣凝結為液態(tài)的水;D.(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨氣和水。6.以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是()A.硝酸銨自發(fā)地溶于水;B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol;C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol;D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol。[布置作業(yè)]廣州市教研室編的《高中化學基礎訓練》中《化學反應進行的方向》一節(jié)內(nèi)容。六、教學反思1.建構主義學習理論和建構主義學習環(huán)境強調(diào)以學生為中心,不僅要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構者;而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生主動建構意義的幫助者、促進者。本節(jié)課的授課應對這種思想有所體現(xiàn),學生已知道很多化學反應并了解反應的吸放熱情況,運用這些已知的知識,引導學生得出焓判據(jù)。這種以學生的"學"為中心的教學方式對有利于學生掌握和理解本節(jié)知識。2.相對于上一年的教材,這本書對能量判據(jù)通過例子進行了說明,且后面通過科學視野對綜合考慮了焓變和熵變的自由能變化作了介紹,有利于學生對化學反應方向判斷的理論根據(jù)的理解。在授課中如能對熵的概念作簡單介紹,利用簡單例子應用自由能變化判斷反應的方向?qū)⒏芗由顚W生對化學反應方向判斷的理論根據(jù)的理解。
延伸閱讀
高二化學化學反應進行的方向013
一位優(yōu)秀的教師不打無準備之仗,會提前做好準備,高中教師在教學前就要準備好教案,做好充分的準備。教案可以讓學生更好地進入課堂環(huán)境中來,使高中教師有一個簡單易懂的教學思路。所以你在寫高中教案時要注意些什么呢?以下是小編為大家收集的“高二化學化學反應進行的方向013”歡迎大家與身邊的朋友分享吧!
化學:2.4《化學反應進行的方向》學案(1)(新人教版選修4)
教學目標:
1、了解熵的基本涵義及能量判椐和熵判椐的基本內(nèi)容。
2、能說出化學反應的焓變與熵變對反應進行方向的影響。
教學難點、重點:能說出化學反應的焓變與熵變對反應進行方向的影響。
【教師導航】
1、化學反應發(fā)生與否的判斷依據(jù)有哪些?是如何影響的?
【我要學】
〖交流1〗你學過的自發(fā)的化學變化有哪些?
〖基礎要點1〗科學家根據(jù)體系的存在著使體系總能量趨向于,也就是⊿H0的趨勢,也存在使體系由有序向無序轉(zhuǎn)化(⊿S0)的自然現(xiàn)象,提出了焓判據(jù)和熵判據(jù)。
一、焓變與自發(fā)反應的關系
〖思考1〗是不是只要焓變小(放熱反應)的反應就是自發(fā)的反應?
〖思考2〗從上述的化學變化中,找出自發(fā)反應與焓變的關系?
〖思考3〗與下表對比,你找出的規(guī)律是否正確?
化學反應反應焓變(KJ/mol)⊿S
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)⊿H(298K)=-444.30
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)⊿H(298K)=37.30
CaCO3(s)=CaO(S)+CO2(g)⊿H(298K)=178.20
〖結論1〗焓變只是決定化學反應方向的。
二、熵變與自發(fā)反應的關系
〖基礎要點2〗熵指的是,用表示。作為固液氣三態(tài)的熵值比較大小順序為。
〖交流2〗為何物質(zhì)的溶解是自發(fā)過程?(請用熵變來解釋)
〖思考4〗為何發(fā)生離子反應的條件之一是生成氣體?
〖思考5〗是不是只要熵變大的反應就是自發(fā)的反應?
〖思考6〗從上述的化學變化中,找出自發(fā)反應與熵變的關系?
〖思考7〗與表2對比,看你找出的規(guī)律是否正確?
化學反應⊿S(KJ﹒mol—1﹒K—1)
2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)57.16
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)184
CaCO3(s)=CaO(S)+CO2(g)169.6
C(s,石墨)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)133.8
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)-39.35
〖結論2〗熵變只是決定化學反應方向的。
三、自發(fā)反應的判斷依據(jù)
〖基礎要點3〗焓變(焓判據(jù))只能判斷
熵變(熵判據(jù))只能判斷
因此二者的復合判據(jù)才是自以反應的判斷標準。
〖結論3〗請?zhí)顚懴铝斜砀瘢ㄓ米园l(fā)反應,非自發(fā)反應,不一定)
熵增大熵減小
焓變大
焓減小
〖拓展1〗二者對反應方向的影響存在著關系:
⊿H—T⊿S0正反應自發(fā)進行
⊿H—T⊿S0逆反應自發(fā)過行
〖交流3〗今天本節(jié)課你學到了什么?
練習:
1.下列過程吸熱還是放熱?體系的混亂度增大還是減?。?br>
(1)Fe(s)Fe(g)
(2)H2(g)+O2(g)H2O(l)
(3)NaOH(s)Na+(aq)+OH—(aq)
2.下列變化的熵變大于零的是
A.H2O(l)H2O(g)B.CO2(g)CO2(s)
C.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2OD.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
3.已知反應3O2(g)=2O3(g)的△H0、△S0,對此反應敘述正確的是
A.該反應在任何情況下均能自發(fā)進行B.該反應在任何情況下均不能自發(fā)進行
C.該反應在一定條件下能自發(fā)進行D.條件不足,無法判斷
4.吸熱反應一定是
A.非自發(fā)的化學反應B.釋放能量
C.貯存能量D.反應需要加熱
5.過程的自發(fā)性的作用是
A.判斷過程的方向B.確定過程是否一定會發(fā)生
C.判斷過程發(fā)生的速率D.判斷過程的熱效應
6.下列反應中,熵顯著增加的反應是
A.B.
C.D.
7.已知方程式△H=,則關于方程式“”的說法正確的是
A.方程式中化學計量數(shù)表示分子數(shù)B.該反應△H大于零
C.該反應△H=D.該反應可表示36g水分解時的熱效應
8.下列說法不正確的是
A.鐵生銹、氫燃燒均為自發(fā)放熱過程B.冰融化過程其熵值增加
C.無熱效應的自發(fā)過程是不存在的D.同一物質(zhì)固態(tài)時熵值最小
9.下列過程屬于熵增加的是
A.一定條件下,水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)B.高溫高壓條件下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石
C.D.散落的火柴的無序排列
10.下列對熵的理解不正確的是
A.同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大,固態(tài)時熵值最小
B.體系越有序,熵值越??;越混亂,熵值越大
C.與外界隔離的體系,自發(fā)過程將導致體系的熵減小
D.25℃、時,是熵增的反應
11.下列過程是非自發(fā)的是
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.室溫下水結成冰
12.碳銨在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣,對其說法中正確的是
A.碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體,使體系的熵增大
B.碳銨分解是因為外界給予了能量
C.碳銨分解是吸熱反應,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
13.已知反應的△H為正值,△S為負值。設△H和△S不隨溫度而變,下列說法中正確的是
A.低溫下是自發(fā)變化B.高溫下是自發(fā)變化
C.低溫下是非自發(fā)變化,高溫下是自發(fā)變化D.任何溫度下都是非自發(fā)變化
14.考察下述自然界的一些自發(fā)變化,可發(fā)現(xiàn)它們有一些共同的特點。下列說法不正確的是
A.都有一定的方向性,按某一物理量標度由高到低自發(fā)進行
B.都可以用來做功,自發(fā)過程一旦發(fā)生后體系做功的本領就會降低
C.有一定的進行限度,自發(fā)過程總是單向地趨向于非平衡狀態(tài)
D.有一定的數(shù)據(jù)差來判斷自發(fā)變化能否發(fā)生
15.往平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體,塞緊瓶塞。在木板上滴少量水,如圖所示,一會兒就會發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)固態(tài)物質(zhì)變成液體,瓶壁變冷,小木板上因少量水凍結,而被燒瓶粘住,這時找開瓶塞,出來的氣體有氨味。這是自發(fā)地發(fā)生了反應
下列結論中正確的是
A.自發(fā)反應一定是放熱反應B.自發(fā)反應一定是吸熱反應
C.有的吸熱反應也能自發(fā)進行D.吸熱反應不能自發(fā)進行
16.在溫度、壓強一定的條件下,化學反應方向的判據(jù)為:
(1)△H-T△S0,反應為___________。
(2)△H-T△S=0,反應為___________。
(3)△H-T△S0,反應為___________。
17.通過計算判斷反應在25℃時能不能自發(fā)進行。(已知,)
18.計算并判斷的分解反應在100℃時能否自發(fā)進行?(已知:在100℃,1大氣壓下,此反應的△H,△S=)
19.高爐煉鐵常用焦炭還原三氧化二鐵得到生鐵。請運用所學知識判斷用焦炭還原氧化鋁的可能性。已知298K下反應:
△S=
【學習反饋或反思】:
高二化學《化學反應進行的方向》教學設計
高二化學《化學反應進行的方向》教學設計
一、教學內(nèi)容分析1、課標中的內(nèi)容《化學反應原理》主題2化學反應速率和化學平衡,第5點:能用焓變和熵變說明化學反應的方向。2、教材中的內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容介紹了"焓判據(jù)、熵判據(jù)及自由能(△G=△H-T△S)"知識,有一定難度。人教版教材將本節(jié)內(nèi)容安排在學生學習了化學反應及其能量變化、化學反應速率、化學平衡之后以知識介紹的方式呈現(xiàn)出來,讓學生了解決定反應進行方向的因素不是單一的焓變,熵變也是決定因素之一。教材從學生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā),分四個層次就化學反應的方向進行了介紹。第一,以學生熟悉的自發(fā)進行的放熱反應為例,介紹化學反應有向能量降低的方向自發(fā)進行的傾向--焓判據(jù);以生活現(xiàn)象為例,說明混亂度(熵)增加是自然界的普遍規(guī)律,也是化學反應自發(fā)進行的一種傾向--熵判據(jù)。第二,用實例說明單獨運用上述判據(jù)中的任一種,都可能出現(xiàn)錯誤,都不是全面的。第三,要正確的判斷化學反應的方向,需要綜合考慮焓變和熵變的復合判據(jù)。第四,簡單介紹了自由能判據(jù)的結論性內(nèi)容。二、教學目標1、知識與技能:?。?)理解化學反應方向判斷的焓判據(jù)及熵判據(jù);?。?)能用焓變和熵變說明化學反應的方向。2、過程與方法:通過學生已有知識及日常生活中的見聞,使學生構建化學反應方向的判據(jù)。學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工,構建新知識。3、情感態(tài)度與價值觀:通過本節(jié)內(nèi)容的學習,使學生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約,要全面分析問題。三、教學的重點和難點焓減和熵增與化學反應方向的關系四、教學方法1、應用討論交流的方法調(diào)動學生的積極性,充分發(fā)揮學生的想象力;2、啟發(fā)學生學會歸納、概括,對信息進行加工,得出結論;3、注重從學生已有知識及日常生活的經(jīng)驗上構建新知識。五、教學過程[聯(lián)想、質(zhì)疑]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?[課的引入]上述問題是化學反應的方向的問題。反應進行的方向、快慢和限度是化學反應原理的三個重要組成部分。通過前三節(jié)的學習和討論,我們已經(jīng)初步解決了后兩個問題,即反應的快慢和限度問題,這節(jié)課我們來討論反應的方向的問題。[設問]根據(jù)生活經(jīng)驗,舉例說說我們見過的自發(fā)過程(在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程)。[學生討論]......[總結]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生銹,室溫下冰塊會融化,......這些都是自發(fā)過程,它們的逆過程是非自發(fā)的??茖W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)?無序"的自然現(xiàn)象,提出了互相關聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù),為反應方向的判斷提供了必要的依據(jù)。[板書]一、反應方向的焓判據(jù)。[交流討論]19世紀的化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱:放熱反應可以自發(fā)進行,而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎?結合曾經(jīng)學習的反應舉例說明。[學生討論交流]......[匯報交流結果]我們知道的反應中下列反應可以自發(fā)進行:NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(aq)△H=-56KJ/mol;2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g);Al(s)+HCl(aq)=AlCl3(aq)+H2(g);CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq)......[追問]上述反應是吸熱還是放熱?[學生回答后總結、板書]焓判據(jù):放熱反應過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向。[指出]多數(shù)自發(fā)進行的化學反應是放熱反應,但也有不少吸熱反應能自發(fā)進行。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,反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素,但不是唯一因素。[板書]二、反應方向的熵判據(jù)。[交流討論]我們知道,固體硝酸銨溶于水要吸熱,室溫下冰塊的溶解要吸熱,兩種或兩種以上互不反應的氣體通入一密閉容器中,最終會混合均勻,這些過程都是自發(fā)的,與焓變有關嗎?是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行?[閱讀思考]課本P37相關內(nèi)容。[匯報交流、自主學習成果]上述自發(fā)過程與能量狀態(tài)的高低無關,受另一種能夠推動體系變化的因素的影響,即體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。[總結、板書]熵判據(jù):體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)方向轉(zhuǎn)變的傾向。[釋疑]如何理解"熵"的含義?[板書]混亂度:表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。[指出]混亂度的增加意味著體系變得更加無序。[板書]熵:熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。[指出]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]熵值的大小判斷:(1)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)(2)與物質(zhì)的量成正比[板書]反應熵變△S=反應產(chǎn)物總熵-反應物總熵[講述]產(chǎn)生氣體的反應,氣體物質(zhì)的量增大的反應,△S通常為正值,為熵增加反應,反應自發(fā)進行。[學與問]發(fā)生離子反應的條件之一是生成氣體。試利用上面講的熵判據(jù)加以解釋,由此你對于理論的指導作用是否有新的體會。[指出]有些熵減小的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行,如:-10℃的液態(tài)水會自動結冰成為固態(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,反應熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素,但也不是唯一因素。[板書]三、焓變與熵變對反應方向的共同影響。[講述]在一定條件下,一個化學反應能否自發(fā)進行,既與反應焓變有關,又與反應熵變有關。研究表明,在恒溫、恒壓下,判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)是:[板書]體系自由能變化(△G、單位:KJ/mol):△G=△H-T△S[指出]體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響。[板書]△H-T△S0反應能自發(fā)進行;△H-T△S=0反應達到平衡狀態(tài);△H-T△S0反應不能自發(fā)進行。[展示][舉例]對反應CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.2KJ·mol-1△S=+169.6J·mol-1·K-1室溫下,△G=△H-T△S=178.2KJ·mol-1-298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1=128KJ·mol-10因此,室溫下反應不能自發(fā)進行;如要使反應自發(fā)進行,則應使△H-T△S0,則T△H/△S=178.2KJ·mol-1/0.1696KJ·mol-1·K-1=1051K。[知識應用]本節(jié)課一開始提出處理汽車尾氣的反應: 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),已知,298K、101KPa下,該反應△H=-113.0KJ·mol-1,△S=-143.5J·mol-1·K-1則△G=△H-T△S=-69.68KJ·mol-10因此,室溫下反應能自發(fā)進行。[指出]但該反應速率極慢,需要使用催化劑來加速反應。[總結]能量判據(jù)和熵判據(jù)的應用:1、由能量判據(jù)知∶放熱過程(△H﹤0)常常是容易自發(fā)進行;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判據(jù)去判斷同一個反應,可能會出現(xiàn)相反的判斷結果,所以我們應兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A)和熵判據(jù)組合成的復合判據(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發(fā)生和過程的速率;5、在討論過程的方向時,我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用,就可能出現(xiàn)相反的結果;6、反應的自發(fā)性也受外界條件的影響。[課堂練習]1.下列說法正確的是()A.凡是放熱反應都是自發(fā)的,由于吸熱反應都是非自發(fā)的;B.自發(fā)反應一定是熵增大,非自發(fā)反應一定是熵減少或不變;C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn);D.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)。2.自發(fā)進行的反應一定是()A.吸熱反應;B.放熱反應;C.熵增加反應;D.熵增加或者放熱反應。3.下列說法正確的是()A.放熱反應一定是自發(fā)進行的反應;B.吸熱反應一定是非自發(fā)進行的;C.自發(fā)進行的反應一定容易發(fā)生;D.有些吸熱反應也能自發(fā)進行。4.250C和1.01×105Pa時,反應2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol,自發(fā)進行的原因是()A.是吸熱反應;B.是放熱反應;C.是熵減少的反應;D.熵增大效應大于能量效應。5.下列過程屬于熵增過程的是()A.硝酸鉀溶解在水里面;B.氨氣和氯化氫反應生成氯化銨晶體;C.水蒸氣凝結為液態(tài)的水;D.(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨氣和水。6.以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是()A.硝酸銨自發(fā)地溶于水;B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol;C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol;D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol。[布置作業(yè)]廣州市教研室編的《高中化學基礎訓練》中《化學反應進行的方向》一節(jié)內(nèi)容。
化學反應進行的方向
選修四第二章第四節(jié)化學反應進行的方向
課前預習學案
一、預習目標:預習化學反應方向進行的判據(jù)
二、預習內(nèi)容
1科學家根據(jù)體系的存在著使體系總能量趨向于,也就是⊿H0的趨勢,也存在使體系由有序向無序轉(zhuǎn)化(⊿S0)的自然現(xiàn)象,提出了焓判據(jù)和熵判據(jù)。
2、熵是用來,用表示。作為固液氣三態(tài)的熵值比較大小順序為。
3、焓變(焓判據(jù))只能判斷
熵變(熵判據(jù))只能判斷
三、提出疑惑
同學們,通過你的自主學習,你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學案
一、學習目標
1、能用焓變和熵變說明化學反應的方向。
2、應用焓變和熵變解釋日常生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象
學習重難點:熵判據(jù)
二、學習過程
(一)、反應方向的焓判據(jù)
思考1、根據(jù)生活經(jīng)驗,舉例說說我們見過的自發(fā)過程(在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程)。
思考2、19世紀的化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱:放熱反應可以自發(fā)進行,而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎?結合曾經(jīng)學習的反應舉例說明。
所以,反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的因素,但不是因素。
(二)反應方向的熵判據(jù)
【交流討論】我們知道,固體硝酸銨溶于水要吸熱,室溫下冰塊的溶解要吸熱,兩種或兩種以上互不反應的氣體通入一密閉容器中,最終會混合均勻,這些過程都是自發(fā)的,與焓變有關嗎?是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行?
【閱讀思考】課本P36—37相關內(nèi)容。
熵判據(jù):;
混亂度:。
注意:1亂度的增加意味著體系變得更加無序。
2、體系的有序性越高,即混亂度越低,熵值就越,
有序變?yōu)闊o序——熵的過程。
3、熵值的大小判斷:氣態(tài)液態(tài)固態(tài)
【學與問】:發(fā)生離子反應的條件之一是生成氣體。試利用上面講的熵判據(jù)加以解釋,由此你對于理論的指導作用是否有新的體會。
探究:有些熵減小的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行,如:
-10℃的液態(tài)水會自動結冰成為固態(tài),就是熵減的過程(但它是放熱的);
所以,反應熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素,但也不是因素。只有將兩者組合而成的復合判據(jù),才能準確判定所有化學反應進行的方向。
練習:下列過程屬于熵增加的是()
A.固體的溶解過程
B.氣體擴散過程
C.水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水
D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
(三)反思總結
能量判據(jù)和熵判據(jù)的應用:
1、由能量判據(jù)知∶放熱過程(△H﹤0)常常是容易自發(fā)進行;
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判據(jù)去判斷同一個反應,可能會出現(xiàn)相反的判斷結果,所以我們應兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A)和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)將更適合于所有的反應過程;
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發(fā)生和過程的速率;
5、在討論過程的方向時,我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用,就可能出現(xiàn)相反的結果;
6、反應的自發(fā)性也受外界條件的影響。
(四)當堂檢測
1.能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是()
A.水總是自發(fā)的由高處往低處流
B.放熱反應容易自發(fā)進行,吸熱反應不能自發(fā)進行
C.有序排列的火柴散落時成為無序排列
D.多次洗牌后,撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大
2.已知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為:
C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)
△H=-393.5kJ/mol
C(金剛石,s)+O2(g)=CO2(g)
△H=-395.4kJ/mol
關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)進行的過程
B.金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進行的過程
C.石墨比金剛石能量低
D.金剛石比石墨能量低
3.下列說法中,正確的是()
A.自發(fā)反應一定是熵增大,非自發(fā)反應一定是熵減小或不變
B.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)
C.自發(fā)反應在任何條件下均能實現(xiàn)
D.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同
4、自發(fā)進行的反應一定是∶()
A、吸熱反應;B、放熱反應;
C、熵增加反應;D、熵增加或者放熱反應。
課后練習與提高
1、下列過程是非自發(fā)的是∶()
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、室溫下水結成冰。
2、下列說法中,正確的是()
A.化學反應總是伴隨著能量變化的
B.能夠自發(fā)進行的反應不一定都是放熱反應
C.只有放熱反應才能夠自發(fā)進行
D.能夠自發(fā)進行的反應就一定能夠發(fā)生并完成
3、水在273K、1.01×105Pa時可轉(zhuǎn)化為固態(tài),在373K時則又可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值,則下列表達式中,正確的是()
A.S(g)S(1)S(s)B.S(g)S(1)S(s)
C.S(g)S(1)=S(s)D.S(g)S(s)S(1)
4、已知反應2H2(g)+O2(g)==2H2O(1)H==—285.8kJmol-1,下列結論中,正確的是()
A.E(反應物)E(生成物)B.E(反應物)E(生成物)
C.反應放熱D.反應吸熱
5、下列關于化學反應的自發(fā)性敘述中正確的是()
A.焓變小于0而熵變大于0的反應肯定是自發(fā)的
B.焓變和熵變都小于0的反應肯定是自發(fā)的
C.焓變和熵變都大于0的反應肯定是自發(fā)的
D熵變小于0而焓變大于0的反應肯定是自發(fā)的
6、在25℃、1.01×105Pa條件下,反應2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)H==+56.7kJmol-1能夠自發(fā)進行。從能量上分析,生成物的總能量比反應物的總能量,從反應前后的熵值看,反應后的熵值(填“增加”、“減小”或“不變”)。
7、在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導致體系的增大,這個原理也叫做原理。在用來判斷過程的方向時,就稱為判據(jù)。不難理解,即使是同一物質(zhì),應該存在著時的熵值最大,時次之,時最小的這樣一種普遍規(guī)律。
答案
課前預習學案
預習內(nèi)容:1、降低﹤﹥
2、量度混亂(或有序)的程度S氣態(tài)﹥液態(tài)﹥固態(tài)
3、焓減小的反應熵增大的反應
課內(nèi)探究學案
(一)、反應方向的焓判據(jù)
思考1、自然界中水總是從高處往地處流;電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動;
室溫下冰塊自動融化。
思考2、不同意。2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.2kJ/mol
一個唯一
(二)反應方向的熵判據(jù)
【交流討論】:該自發(fā)過程與能量狀態(tài)的高低無關,受另一種能夠推動體系變化的因素的影響,即體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。
【閱讀思考】:體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)方向轉(zhuǎn)變的傾向;
表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。
注意:2、小,增
3、﹥﹥
探究:唯一練習:AB
(四)當堂檢測
1、A2、AB3、B4、D
課后練習與提高
1、D2、AB3、B4、AC5、A
6、增加增加
7、熵、熵增、熵、氣態(tài)、液、固
化學反應進行的方向預習案
第4節(jié)化學反應進行的方向預習案
1.復習第一章章引言和第一章第一節(jié)回答:
1)常見的放熱反應有;
放熱反應前后體系能量(升高或降低),焓變△H0;
2)常見的吸熱反應有;反應前后體系能量(升高或降低),焓變△H0;
2.閱讀教材第四節(jié)P34頁第一自然段談談你認為為何要研究化學反應進行的方向?
3.依據(jù)教材P34頁第二段下的反應方程式回答:
放熱反應過程中體系能量,因此具有的傾向??茖W家據(jù)此提出了用來判斷反應進行的傾向;但是有些反應也是自發(fā)的,所以只根據(jù)來判斷反應進行的方向是不全面的。
4.閱讀教材P35頁第一自然段回答:
1)熵是衡量體系的物理量;符號,構成物質(zhì)的微粒之間無規(guī)則排列的程度越大,體系的混亂度,熵值;化學反應中存在著熵變,符號;體系的混亂度增大ΔS0,體系的混亂度減小ΔS0
2)體系有自發(fā)地向混亂度的方向(熵)的方向轉(zhuǎn)變的傾向。
5.閱讀教材P35頁第二、三自然段回答:
1)和都與反應的自發(fā)性有關,又都不能地作為反應是否自發(fā)的判斷依據(jù),要判斷反應進行的方向,必須綜合考慮體系的和;
2)在討論過程的方向問題時,指的是沒有時體系的性質(zhì);過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的,不能確定過程是否和。
第4節(jié)化學反應進行的方向?qū)W案
一、建立自發(fā)過程與非自發(fā)過程的概念
1.判斷下列過程能否自發(fā)進行:
1)高處的水往低處流;
2)熱量由高溫物體傳向低溫物體;
3)電流由電勢高的地方流向電勢低的地方;
【小結】從能量角度來看,這些過程的共同點是:
都能進行(自發(fā)、非自發(fā)),且傾向于自發(fā)地由能量的狀態(tài)向能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。
二、判斷化學反應進行方向的依據(jù)
1.焓判據(jù)
判斷化學反應能否自發(fā)進行:
1)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJmol-1
2)Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s)△H=-181.75kJmol-1
3)2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=-636.1kJmol-1
4)鐵在潮濕的空氣中生銹:Fe(s)……Fe2O3(aq)△H=-790.7kJmol-1
【小結】從能量角度來看,這些反應的共同點是:
都是(自發(fā)、非自發(fā))反應,且都是(吸熱、放熱)反應,反應前后體系能量(升高、降低)。
【實驗設計】利用所給試劑和物品進行實驗驗證:
Ba(OH)2固體、NH4Cl固體、藥匙、保鮮袋、橡皮筋
實驗現(xiàn)象及結論:
請用語言概括焓變對化學反應自發(fā)進行方向的影響
2.熵判據(jù)
1)熵的定義:熵是衡量體系的物理量;符號,
構成物質(zhì)的微粒之間無規(guī)則排列的程度越大,體系的混亂度,熵值;
2)熵變:化學反應中存在著熵變,符號;體系的混亂度增大ΔS0,體系的混亂度減小ΔS0
3)熵判據(jù):化學反應有自發(fā)地向混亂度(熵)的方向轉(zhuǎn)變的傾向。
三、應用判據(jù)解決問題
根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗,分析下列過程的焓變、熵變與反應方向:
1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△S=+80.7Jmol-1K-1
△H0,△S0,該反應(自發(fā)或非自發(fā))
2)TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)△H=+161.9kJmol-1
△S=-38.4Jmol-1K-1
△H0,△S0,該反應(自發(fā)或非自發(fā))
3)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H=-176.9kJmol-1
△H0,△S0,該反應(自發(fā)或非自發(fā))
4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H0,△S0,該反應(自發(fā)或非自發(fā))
四、課堂小結
1)和共同影響著化學反應自發(fā)進行的方向,體系能量(△H0)和混亂度(△S0)都能促使反應自發(fā)進行。
2)△H<0且△S>0的反應一定自發(fā)進行
△H>0且△S<0的反應一定自發(fā)進行
五、方法提升與自主探究
證明法:
證偽法:
【自主探究】
對“△S0的反應能自發(fā)進行”這一觀點,利用所給試劑設計實驗進行證明和證偽。
試劑:CaCl2(aq)、HCl(aq)、Na2CO3(aq),書寫反應方程式并說出證明或證偽的理由。
證明:理由:
證偽:理由:
【拓展思考】
登錄一個有搜索功能的網(wǎng)站(如百度),鍵入“熵”字:加深和擴大你對“熵”的認識。
六、[隨堂練習]
1.下列說法不正確的是()
A.焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素,多數(shù)能自發(fā)進行的反應都是放熱反應。
B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大。
C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱
D.一個反應能否自發(fā)進行,與焓變和熵變的共同影響有關
2.以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是()
A.硝酸銨自發(fā)地溶于水
B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g);△H=+56.7kJ/mol
C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/mol
3.下列反應中,熵減小的是
A.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
C.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)D.2CO(g)=2C(s)+O2(g)
4.碳酸銨〔(NH4)2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣,對其說法中正確的是()
A.其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體,使體系的熵增大;
B.其分解是因為外界給予了能量;
C.其分解是吸熱反應,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。
5.25℃和1.01×105Pa時,反應2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);△H=+56.76kJ/mol,自發(fā)進行的原因是()
A.是吸熱反應B.是放熱反應
C.是熵減少的反應D.熵增大效應大于能量效應
6.下列說法不正確的是:
A.焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素,多數(shù)的能自發(fā)進行的反應都是放熱反應
B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大。
C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱
D.一個反應能否自發(fā)進行,與焓變和熵變的共同影響有關
7.自發(fā)進行的反應一定是∶
A.吸熱反應;B.放熱反應;
C.熵增加反應;D.熵增加或者放熱反應。