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2019-2020年人教版高中化學選修四 2-4-1 化學反應進行的方向 教案1 【教學目標】 1.了解反應的自發(fā)性與反應過程中能量變化及熵值變化的關系； 2.能夠用熵增原理判斷化學反應進行的方向。 【教學重難點】[來源:] 能夠用熵增原理判斷化學反應進行的方向 【教學過程設計】 〖引入〗水往低處流，而不會自發(fā)的向上流；一般在室溫下，冰塊會融化，鐵器在潮濕空氣中會生銹，甲烷與氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過程都是自發(fā)的。這些不用借助于外力就可以自動進行的自發(fā)過程的共同特點是，體系會對外部做功或釋放熱量，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。那是否就意味著放熱反應自發(fā)進行，吸熱反應就是非自發(fā)進行呢？ 〖副板書〗在25℃和1．01105Pa時， 2N2O5(g)== 4NO2(g)+O2(g) ?H=56．7 kJ／mol (NH4)2CO3(s)== NH4 HCO3(s)+NH3(g) ?H=74．9 kJ／mol 〖分析〗不難看出，上述兩個反應都是吸熱反應，顯然只根據(jù)反應熱（焓變）來判斷反應進行的方向是不全面的。那么究竟如何來判斷反應的自發(fā)性呢？ 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)椤盁o序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關聯(lián)的能量判據(jù)和熵判據(jù)，為最終解決反應自發(fā)性問題提供了必要的依據(jù)。 〖講解〗除自發(fā)的化學反應外，還有一類自發(fā)過程，例如放在同一密閉容器中的氣體或液體物質(也包括能夠揮發(fā)的固態(tài)物質)的蒸汽，不需要外界的任何作用，氣態(tài)物質會通過分子的擴散自發(fā)地形成均勻混合物。這種現(xiàn)象可以推廣到相互接觸的固體物質體系，經過長期放置后，人們能夠找到通過擴散而進入的另一種固體中的原子或分子(這種現(xiàn)象可以作為純物質難以保存的最本質的解釋)。又如把硝酸銨溶于水雖然要吸熱，它卻能夠自發(fā)地向水中擴散。為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關的過程的自發(fā)性，人們提出在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素，即在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉變?yōu)闊o序的傾向。因為與有序體系相比，無序體系“更加穩(wěn)定”，可以采取更多的存在方式。以撲克牌為例，經過多次的洗牌之后，嚴格按照花色和序號排列的機會與花色序號毫無規(guī)律的混亂排列的機會相比，大概要相差幾十個數(shù)量級?？茖W家把這種因素稱作熵。 〖板書〗熵： 1、概念：描述體系混亂度的物理量 2、符號：S 3、單位：J?mol-1?K-1 4、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這個原理也叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時，就稱為熵判據(jù)。 5、同一物質的熵與其聚集狀態(tài)有關：S（g）>S（l）>S（s） 6、熵變（?S）：?S==反應物總熵—生成物總熵 7、反應進行方向的判斷方法： ?H—T?S<0 反應能自發(fā)進行 ?H—T?S=0 反應達到平衡狀態(tài) ?H—T?S>0 反應不能自發(fā)進行 〖講解〗在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向。放熱反應的焓變小于零，熵增加反應的熵變大于零，都對?H—T?S<0有所貢獻，因此放熱和熵增加有利于反應自發(fā)進行。 〖補充習題〗