《化学反应进行的方向》教案3(新人教选修4).docx

教 案课题：第四节 化学反响进行的方向授课班级课 时2教学目的知识与技能1、通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反响，让学算不了解放热反响的自发性和某些吸热过程的自发性2、通过“有序和“无序的比照，引出熵的概念3、通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反响的焓变和熵变的大小，只能判断反响自发进行的可能性，不能决定反响是否一定发生或反响速率的大小 。过程与方法 通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反响方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式，构建新知识情感态度价值观通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的。重 点熵判据难 点焓减与熵增与化学反响方向的关系知识结构与板书设计第四节 化学反响进行的方向一、自发过程spontaneous process和自发反响1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。2、自发反响：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反响3、非自发反响：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反响。二、反响方向的焓判据。焓判据：放热反响过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。假设H0，正向反响能自发进行；假设H0，正向反响不能自发进行，而逆向反响能自发进行。三、反响方向的熵(entropy)判据。1、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。2、混乱度：表示体系的不规那么或无序状态。3、熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。4、的大小判断： 1气态 > 液态 > 固态2与物质的量成正比5、反响熵变S=反响产物总熵-反响物总熵6、熵增的过程就是自发过程四、焓变与熵变对反响方向的共同影响。体系自由能吉布斯自由能变化G、单位：KJ/mol：G = H - TS吉布斯亥姆霍兹公式G = H - TS < 0 反响能自发进行；G =H - TS = 0 反响到达平衡状态；G =H - TS > 0 反响不能自发进行。教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动情景创设汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反响来处理汽车尾气：2NOg + 2COg = N2g + 2CO2g，你能否判断这一方案是否可行理论依据是什么引入上述问题是化学反响的方向的问题。反响进行的方向、快慢和限度是化学反响原理的三个重要组成局部。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了后两个问题，即反响的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反响的方向的问题。板书第四节 化学反响进行的方向讲在我们讨论问题之前，先来说两个概念，自发过程和自发反响板书一、自发过程spontaneous process和自发反响1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。2、自发反响：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反响3、非自发反响：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反响。问根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程。讲生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，这些都是自发过程。自发过程和自发反响可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与CuSO4溶液的反响可被设计成原电池。一般地，如果一个过程是自发的，那么其逆过程是非自发的。非自发的过程要想发生，那么必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。过科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低和由“有序变为“无序的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据，为反响方向的判断提供了必要的依据。板书二、反响方向的焓判据。思考与交流19世纪的化学家们曾认为决定化学反响能否自发进行的因素是反响热：放热反响可以自发进行，而吸热反响那么不能自发进行。你同意这种观点吗结合曾经学习的反响举例说明。投影 讲经验说明，那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系能量趋向于从高能态转变为低能状态，这时体系会对外部做功或者释放能量，由此总结而得的经验规律就是所谓的焾判据。如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。板书焓判据：放热反响过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。假设H0，正向反响能自发进行；假设H0，正向反响不能自发进行，而逆向反响能自发进行。讲多数自发进行的化学反响是放热反响，但也有不少吸热反响能自发进行。而且有一些吸热反响在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下那么能自发进行，如：N2O5g= 4NO2g+ O2g H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3s+ CH3COOHaq= CO2g+CH3COONH4aq+ H2Ol H = 37.3KJ/mol； 因此，反响焓变是与反响能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。板书三、反响方向的熵(entropy)判据。思考与交流同学们在相互探讨一下由“有序变“无序的自然现象，举例说明。密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽包括挥发性固体，会通过分子扩散自发形成均匀混合物。物质溶于水自发地向水中扩散，形成均匀的溶液等。讲为解释这一类与能量无关的过程的自发性，科学家提出了另一推动体系变化的因素：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。投影板书1、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。问如何理解“熵的含义板书2、混乱度：表示体系的不规那么或无序状态。问混乱度的增加意味着体系变得更加无序。板书3、熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。讲“熵是德国物理学家克劳修斯在年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就到达最大值。热力学第二定律告诉我们，能量转换只能沿着一个方向进行，总是从高能量向低能量转换，从有序到无序，人类利用这个过程让能量做功，同时系统的熵增加，熵是一个描述系统状态的函数。熵增加的过程，就意味着能量耗散了，从有用的能量转化向对人类无用的能量。小结体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序熵增的过程。板书4、熵的大小判断： 1气态 > 液态 > 固态2与物质的量成正比讲需要注意的是，一个体系的熵不能永远增加，最终会到达一个最大的无序状态，此时，体系呈现有确定的(不变的)性质，尽管分子水平上的变化仍在发生。我们讲的化学体系，当它具有不变的可观察的性质，就处在平衡状态，所以当一个体系到达它的最大熵时，即处于平衡状态 。板书5、反响熵变S=反响产物总熵-反响物总熵讲产生气体的反响，气体物质的量增大的反响，S通常为正值，为熵增加反响，反响自发进行。需大家特殊注意的是，两种气体的混合也是熵增加的过程。板书6、熵增的过程就是自发过程讲有些熵减小的反响在一定条件下也可以自发进行，如：-10的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程但它是放热的；2Als+ Fe2O3s= Al2O3s+ 2Fes S = -39.35J·mol-1·K-1。因此，反响熵变是与反响能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。板书四、焓变与熵变对反响方向的共同影响。讲在一定条件下，一个化学反响能否自发进行，既与反响焓变有关，又与反响熵变有关。研究说明，在恒温、恒压下，判断化学反响自发性的判据是：板书体系自由能吉布斯自由能变化G、单位：KJ/mol：G = H - TS吉布斯亥姆霍兹公式讲 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。板书 G = H - TS < 0 反响能自发进行；G =H - TS = 0 反响到达平衡状态；G =H - TS > 0 反响不能自发进行。投影小结类型HSG及反响方向反响实例1，焓减，熵增，任何温度下均自发，自由能减少2H2O2 l= 2H2O (l) +O2(l) 2+,焓增，熵减，任何温度均不自发，自由能增加3O2(g) = 2O3(g)3+,焓增，熵增+，常温不自发，高温自发N2O4 (g) = 2NO2 (g)4，焓减，熵减，常温自发，高温不自发N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)讲在这里我们还要注意的是，大量事实告诉我们，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如，涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器材，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但是只有后者可以实现。在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可以出现相反的结果。 总结能量判据和熵判据的应用：1、由能量判据知放热过程H0常常是容易自发进行；2、由熵判据知许多熵增加S0的过程是自发的；3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反响，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据以焓变为根底和熵判据组合成的复合判据体系自由能变化：G = H - TS将更适合于所有的反响过程；4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；6、反响的自发性也受外界条件的影响。随堂练习1、以下过程是非自发的是( )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2、碳酸铵 (NH4)2CO3 在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的选项是( )A、碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B、碳酸铵分解是因为外界给予了能量C、碳酸铵分解是吸热反响，根据能量判据不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解 3、以下说法正确的选项是( )A、但凡放热反响是自发的，吸热反响都是非自发的B、自发反响一定是熵增大，非自发反响一定是熵减小或不变C、自发反响在恰当条件下才能实现D、自发反响在任何条件下都能实现4、能用能量判据判断以下过程的方向的是( )A、水总是自发地由高处往低处流B、放热反响容易自发进行，吸热反响不能自发进行C、有序排列的火柴散落时成为无序排列D、屡次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大5、以下关于判断过程的方向的说法正确的选项是( )A、所有自发进行的化学反响都是放热反响B、高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反响C、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适于所有的过程D、同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同学生讨论交流DACAC教学回忆：