化学反应进行的方向及判据.doc

化学反应进行的方向一、教学目标1了解自发反应的含义2了解焓变、熵变与反应方向的判断3学会利用反应方向的判据G=H- TS二、教学重点与难点焓减和熵增与化学反应方向的关系三、教学方法1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性，充分发挥学生的想象力；2、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论；3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。四、教学过程设问上新课之前，请同学们根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程（在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程）。学生讨论总结生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，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，它们的逆过程是非自发的。导入与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。例如Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，这节课我们来讨论化学反应的方向问题。板书化学反应进行的方向交流与讨论讨论下列反应在室温下能否自发进行，如能自发进行请写出相应的化学方程式1、水分解成氢气和氧气的反应。 2、氯气与溴化钾溶液的反应。3、乙烯与溴单质的反应。 4、氮气和氧气生成一氧化氮的反应。板书自发反应：在一定温度和压强下不需外界帮助，能自动进行的反应称为自发反应。过渡究竟如何判断某个反应进行的方向或者说反应是否自动进行？分析与讨论下列反应都能自发进行，分析其可能的原因3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s) H = -1118.4 kJmol-1C(s) + O2(g) = CO2(g) H = -393.509 kJmol-1CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H = -890.36 kJmol-1讲述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。的确，很多放热反应，(rHm0) 在298.15K、标准态下是自发的。而且反应放出热量越多，体系能量降低得也越多，反应也越完全结论：自发过程都由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 板书判断化学反应方向的依据一（焓判据）：DH0 的反应有自发进行的倾向。分析有人曾试图以反应的焓变(H)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当H 0时：化学反应不能自发进行，但是，实践表明：有些吸热过程(H0)亦能自发进行。例如，NH4NO3溶于水是吸热过程，但在标准态下能自发进行： NH4NO3(s) =NH4+(aq) + NO3-(aq)； H = 14.7 kJmol-1又如，CaCO3的分解反应是吸热反应(H 0) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)； H = 178.32 kJmol-1 在298.15K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K时，CaCO3的分解反应就变成自发过程，而此时反应的焓变仍近似等于178.32kJmol-1,(温度对焓变影响甚小)。由此可见，把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因此除了反应焓变以外，肯定有其它因素的的制约。设问为什么有些吸热过程能自发进行呢？解释下面以NH4NO3的溶解为例说明之。例如，NH4NO3晶体中的NH4+和NO3-，在晶体中的排列是整齐、有序的。NH4NO3晶体投入水中后，形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4NO3溶液中，无论是NH4+(aq)、NO3-(aq)还是水分子，它们的分布情况比NH4NO3溶解前要混乱得多。结论体系混乱度的增加和温度的改变，也是许多化学和物理过程自发进行的影响因素。由此可见，自然界中的物理和化学的自发过程一般都朝着混乱程度(简称混乱度)增大的方向进行。体系内组成物质粒子运动的混乱程度，在热力学中用另一个物理量“熵”来表示(其符号为“S”)。板书 判断化学反应方向的依据二（熵判据）：大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增加的倾向分析一定条件下处于一定状态的物质及整个体系都有其各自确定的熵值。因此，熵是描述物质混乱度大小的物理量，物质(或体系)的混乱度越大，对应的熵值就越大，反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变，用S表示。拓展物质的聚集状态不同其熵值不同，同种物质的(g)(1)(s)。物质的熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力的增大而减小。分析熵与焓一样，化学反应的熵变(S)与反应焓变(H)的计算原则相同，只取决于反应的始态和终态，而与变化的途径无关。板书变化前后体系的混乱度增大，此过程S 0, S越大，越有利于反应的自发进行；变化前后体系的混乱度减少，此过程S0，S越小，不利于反应的自发进行。问题解决下列情况的熵变是增大的还是降低的：1、H2O(S)H2O(l)H2O（g）； 2、2NaHCO3（S）= Na2CO3(S)+H2O(g)+CO2（g）；3、NaOH=Na+（aq）+OH-（aq） 4、N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)由此可见，判断反应能否自发进行，必须从焓变与熵变两个角度进行分析板书三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。讲述在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：板书体系自由能变化（H - TS）强调 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。板书在一定温度和压强下： H - TS 0 反应不能自发进行。S展示H 五、板书设计 化学反应的方向1、自发反应：在一定温度和压强下不需外界帮助，就能自动进行的反应，称为自发反应。2、判断化学反应方向的依据：（1）依据一（焓判据）：DH0 的反应有自发进行的倾向（2）依据二（熵判据）：大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增加倾向3、焓变与熵变对反应方向的共同影响 在一定温度和压强下：H - TS 0 反应不能自发进行。25 x 20 = 500