新授课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第13课时 化学反应的方向
【学习目标】
1.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。
【学习活动】
学习任务
目标一：知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 任务1：阅读教材p41内容，完成下列问题。 1.在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程,叫作自发过程。如:自然界中的水总是从高处往低处流,具有方向性。请结合学过的化学反应,举例说明哪些过程是自发的,其逆过程是非自发的。 参考答案：(1)煤气在空气中点燃就能燃烧; (2)酸碱混合就发生中和反应; (3)铁器暴露在潮湿空气中容易生锈; (4)甲烷和氧气的混合气体遇明火就能爆炸; (5)Zn与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4…… 2．观察下列几个自发进行的化学反应。 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·mol－1 ②2Na(s)＋2H2O(l) ==2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ·mol－1 ③2H2O2(l)==2H2(g)＋O2(g) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ④NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1 (1)放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？ 参考答案：否 多数放热反应为自发进行的反应。否 有些吸热反应能自发进行。 (2)能否仅用反应焓变来判断反应能否自发进行？ 参考答案：不能 ΔH<0，有利于反应自发进行，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 (3)反应焓变与反应方向的关系如何 参考答案：Ⅰ.能自发进行的化学反应多数是放热反应。 Ⅱ.有些吸热反应也能自发进行。 【知识小结】 (1)自发过程 ①含义:在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程。 ②特点:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。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 在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度。 (3)自发反应与吸热反应、放热反应的关系 ①多数能自发进行的化学反应是放热反应。 ②不少吸热反应也能自发进行。 ③ΔH<0，有利于反应自发进行，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 任务2：阅读教材p42内容，完成下来问题。 1．请描述熵(S)和反应的熵变(ΔS)的概念？熵值大小与体系的无序程度有什么关系？ 参考答案：熵(S)是用来描述大量粒子组成体系的无序程度的物理量。反应的熵变是指在一定条件下，反应产物的总焓与反应物的总焓之差。 体系的无序程度越大，体系的熵值就越大。 2．对同一物质，熵值大小与其不同的状态有何关系？总结哪些因素影响体系熵值的大小？ 参考答案：同一物质在三态时的熵值大小顺序一般为气态>液态>固态。 物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。 3．请观察下列反应，思考以下问题。 ①2H2O2(aq)===2 H2O(l)＋O2(g) ΔS1 ②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔS2 ③C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔS3 ④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔS4 ⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS5＝－39.4 J·mol－1·K－1 (1)判断①～④的ΔS的正负，并解释理由。 参考答案：①～④反应后生成气体，熵增加，ΔS＞0。它们均产生气体，体系的无序程度增大。 (2)熵增反应一定能自发进行吗？熵减反应一定不能自发进行吗？ 参考答案：熵增反应不一定能自发进行，如④在常温下不能自发进行；有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如反应⑤在高温下能自发进行。 (3)判断熵变ΔS与能否自发进行的关系？ 参考答案：ΔS＞0有利于反应自发进行，但不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行
目标二：认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 任务1.阅读教材p43内容，完成下列问题。 1.以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368.0 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 （1）对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发？ 参考答案：①②③这三个化学反应都是放热反应，ΔH＜0。 （2）对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ 参考答案：与焓无关。熵是用于描述体系无序程度的物理量，熵变是用来描述无序程度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关，体系由有序转变为无序，ΔS＞0。 （3）综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 参考答案：判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变。 2.化学反应体系焓变(ΔH)和熵变(ΔS)为何值时,有利于反应的自发进行 参考答案：(1)ΔH<0,ΔS>0,反应一定能自发进行; (2)ΔH>0,ΔS<0,反应一定不能自发进行; (3)当焓变和熵变相差悬殊时,可能某一个因素占主导地位。 3.反应是否自发与温度有无关联,它在复合判据中是如何体现的 参考答案：根据复合判据ΔH-TΔS分析,反应能否自发进行与温度有关,一般低温时以焓变影响为主,高温时以熵变影响为主。 任务2：1.自由能变的表达式是什么 自由能变与反应自发性的关系是什么 参考答案：ΔG=ΔH-TΔS。 ΔG<0，反应正向能自发进行；ΔG>0，反应正向不能自发进行；ΔG=0，反应达到平衡状态。 2.温度与反应方向的关系如何 参考答案：可以用象限法进行判断: 3.自发反应是否一定能够实现显著的反应 参考答案：不一定。因为ΔH-TΔS这个判据指在温度、压强一定的条件下,反应发生的可能性,并不能说明反应在该条件下一定能发生,还涉及化学反应速率的问题。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2新授课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第13课时 化学反应的方向
【学习目标】
1.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。
【学习活动】
学习任务
目标一：知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 任务1：阅读教材p41内容，完成下列问题。 1.在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程,叫作自发过程。如:自然界中的水总是从高处往低处流,具有方向性。请结合学过的化学反应,举例说明哪些过程是自发的,其逆过程是非自发的。 2．观察下列几个自发进行的化学反应。 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·mol－1 ②2Na(s)＋2H2O(l) ==2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ·mol－1 ③2H2O2(l)==2H2(g)＋O2(g) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ④NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1 (1)放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？ (2)能否仅用反应焓变来判断反应能否自发进行？ (3)反应焓变与反应方向的关系如何 【知识小结】 (1)自发过程 ①含义:在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程。 ②特点:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。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 在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度。 (3)自发反应与吸热反应、放热反应的关系 ①多数能自发进行的化学反应是放热反应。 ②不少吸热反应也能自发进行。 ③ΔH<0，有利于反应自发进行，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 任务2：阅读教材p42内容，完成下来问题。 1．请描述熵(S)和反应的熵变(ΔS)的概念？熵值大小与体系的无序程度有什么关系？ 2．对同一物质，熵值大小与其不同的状态有何关系？总结哪些因素影响体系熵值的大小？ 3．请观察下列反应，思考以下问题。 ①2H2O2(aq)===2 H2O(l)＋O2(g) ΔS1 ②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔS2 ③C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔS3 ④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔS4 ⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS5＝－39.4 J·mol－1·K－1 (1)判断①～④的ΔS的正负，并解释理由。 (2)熵增反应一定能自发进行吗？熵减反应一定不能自发进行吗？ (3)判断熵变ΔS与能否自发进行的关系？
目标二：认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 任务1：阅读教材p43内容，完成下列问题。 1.以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368.0 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 （1）对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发？ （2）对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ （3）综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 2.化学反应体系焓变(ΔH)和熵变(ΔS)为何值时,有利于反应的自发进行 3.反应是否自发与温度有无关联,它在复合判据中是如何体现的 任务2：1.自由能变的表达式是什么 自由能变与反应自发性的关系是什么 2.温度与反应方向的关系如何 3.自发反应是否一定能够实现显著的反应
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2
