資源簡介

新授課
第二章 化學反應速率與化學平衡
第13課時 化學反應的方向
【學習目標】
1.知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。 2.認識焓判據和熵判據的局限性，會用ΔH－TΔS判斷反應正向自發進行的趨勢。
【學習活動】
學習任務
目標一：知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。 任務1：閱讀教材p41內容，完成下列問題。 1.在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程,叫作自發過程。如:自然界中的水總是從高處往低處流,具有方向性。請結合學過的化學反應,舉例說明哪些過程是自發的,其逆過程是非自發的。 參考答案：(1)煤氣在空氣中點燃就能燃燒; (2)酸堿混合就發生中和反應; (3)鐵器暴露在潮濕空氣中容易生銹; (4)甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就能爆炸; (5)Zn與CuSO4溶液反應生成Cu和ZnSO4…… 2．觀察下列幾個自發進行的化學反應。 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)放熱反應是否都能自發進行？吸熱反應是否都不能自發進行？ 參考答案：否 多數放熱反應為自發進行的反應。否 有些吸熱反應能自發進行。 (2)能否僅用反應焓變來判斷反應能否自發進行？ 參考答案：不能 ΔH<0，有利于反應自發進行，但不能僅用反應焓變來判斷反應能否自發進行。 (3)反應焓變與反應方向的關系如何 參考答案：Ⅰ.能自發進行的化學反應多數是放熱反應。 Ⅱ.有些吸熱反應也能自發進行。 【知識小結】 (1)自發過程 ①含義:在一定條件下,不用借助外力就可以自動進行的過程。 ②特點:體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態(體系對外部做功或者釋放熱量)。在密閉條件下,體系有從有序自發轉變為無序的傾向。 (2)自發反應 在給定的一組條件下,一個反應可以自發地進行到顯著程度。 (3)自發反應與吸熱反應、放熱反應的關系 ①多數能自發進行的化學反應是放熱反應。 ②不少吸熱反應也能自發進行。 ③ΔH<0，有利于反應自發進行，但不能僅用反應焓變來判斷反應能否自發進行。 任務2：閱讀教材p42內容，完成下來問題。 1．請描述熵(S)和反應的熵變(ΔS)的概念？熵值大小與體系的無序程度有什么關系？ 參考答案：熵(S)是用來描述大量粒子組成體系的無序程度的物理量。反應的熵變是指在一定條件下，反應產物的總焓與反應物的總焓之差。 體系的無序程度越大，體系的熵值就越大。 2．對同一物質，熵值大小與其不同的狀態有何關系？總結哪些因素影響體系熵值的大小？ 參考答案：同一物質在三態時的熵值大小順序一般為氣態>液態>固態。 物質熵值的大小與物質的種類、數量、聚集狀態以及溫度、壓強等因素有關。 3．請觀察下列反應，思考以下問題。 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)判斷①～④的ΔS的正負，并解釋理由。 參考答案：①～④反應后生成氣體，熵增加，ΔS＞0。它們均產生氣體，體系的無序程度增大。 (2)熵增反應一定能自發進行嗎？熵減反應一定不能自發進行嗎？ 參考答案：熵增反應不一定能自發進行，如④在常溫下不能自發進行；有些熵減小的反應在一定條件下也可以自發進行，如反應⑤在高溫下能自發進行。 (3)判斷熵變ΔS與能否自發進行的關系？ 參考答案：ΔS＞0有利于反應自發進行，但不能僅用反應熵變來判斷反應能否自發進行
目標二：認識焓判據和熵判據的局限性，會用ΔH－TΔS判斷反應正向自發進行的趨勢。 任務1.閱讀教材p43內容，完成下列問題。 1.以下過程均為自發反應或自發過程： ①甲烷燃燒：CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氫氣與氧氣反應：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③鈉與水反應：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368.0 kJ·mol－1 ④硝酸銨溶于水要吸熱。 ⑤冰融化要吸熱。 ⑥兩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。 （1）對于自發反應①②③，從能量角度分析它們為什么可以自發？ 參考答案：①②③這三個化學反應都是放熱反應，ΔH＜0。 （2）對于自發過程④⑤⑥，這些過程都是自發的，與焓有關嗎？是什么因素決定它們能自發進行？ 參考答案：與焓無關。熵是用于描述體系無序程度的物理量，熵變是用來描述無序程度變化的物理量，④⑤⑥與熵變有關，體系由有序轉變為無序，ΔS＞0。 （3）綜合分析上述反應，得出判斷化學反應方向的依據是什么？ 參考答案：判斷化學反應的方向，需綜合考慮焓變和熵變。 2.化學反應體系焓變(ΔH)和熵變(ΔS)為何值時,有利于反應的自發進行 參考答案：(1)ΔH<0,ΔS>0,反應一定能自發進行; (2)ΔH>0,ΔS<0,反應一定不能自發進行; (3)當焓變和熵變相差懸殊時,可能某一個因素占主導地位。 3.反應是否自發與溫度有無關聯,它在復合判據中是如何體現的 參考答案：根據復合判據ΔH-TΔS分析,反應能否自發進行與溫度有關,一般低溫時以焓變影響為主,高溫時以熵變影響為主。 任務2：1.自由能變的表達式是什么 自由能變與反應自發性的關系是什么 參考答案：ΔG=ΔH-TΔS。 ΔG<0，反應正向能自發進行；ΔG>0，反應正向不能自發進行；ΔG=0，反應達到平衡狀態。 2.溫度與反應方向的關系如何 參考答案：可以用象限法進行判斷: 3.自發反應是否一定能夠實現顯著的反應 參考答案：不一定。因為ΔH-TΔS這個判據指在溫度、壓強一定的條件下,反應發生的可能性,并不能說明反應在該條件下一定能發生,還涉及化學反應速率的問題。
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2新授課
第二章 化學反應速率與化學平衡
第13課時 化學反應的方向
【學習目標】
1.知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。 2.認識焓判據和熵判據的局限性，會用ΔH－TΔS判斷反應正向自發進行的趨勢。
【學習活動】
學習任務
目標一：知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。 任務1：閱讀教材p41內容，完成下列問題。 1.在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程,叫作自發過程。如:自然界中的水總是從高處往低處流,具有方向性。請結合學過的化學反應,舉例說明哪些過程是自發的,其逆過程是非自發的。 2．觀察下列幾個自發進行的化學反應。 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)放熱反應是否都能自發進行？吸熱反應是否都不能自發進行？ (2)能否僅用反應焓變來判斷反應能否自發進行？ (3)反應焓變與反應方向的關系如何 【知識小結】 (1)自發過程 ①含義:在一定條件下,不用借助外力就可以自動進行的過程。 ②特點:體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態(體系對外部做功或者釋放熱量)。在密閉條件下,體系有從有序自發轉變為無序的傾向。 (2)自發反應 在給定的一組條件下,一個反應可以自發地進行到顯著程度。 (3)自發反應與吸熱反應、放熱反應的關系 ①多數能自發進行的化學反應是放熱反應。 ②不少吸熱反應也能自發進行。 ③ΔH<0，有利于反應自發進行，但不能僅用反應焓變來判斷反應能否自發進行。 任務2：閱讀教材p42內容，完成下來問題。 1．請描述熵(S)和反應的熵變(ΔS)的概念？熵值大小與體系的無序程度有什么關系？ 2．對同一物質，熵值大小與其不同的狀態有何關系？總結哪些因素影響體系熵值的大小？ 3．請觀察下列反應，思考以下問題。 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)判斷①～④的ΔS的正負，并解釋理由。 (2)熵增反應一定能自發進行嗎？熵減反應一定不能自發進行嗎？ (3)判斷熵變ΔS與能否自發進行的關系？
目標二：認識焓判據和熵判據的局限性，會用ΔH－TΔS判斷反應正向自發進行的趨勢。 任務1：閱讀教材p43內容，完成下列問題。 1.以下過程均為自發反應或自發過程： ①甲烷燃燒：CH4(g)＋2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氫氣與氧氣反應：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③鈉與水反應：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368.0 kJ·mol－1 ④硝酸銨溶于水要吸熱。 ⑤冰融化要吸熱。 ⑥兩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。 （1）對于自發反應①②③，從能量角度分析它們為什么可以自發？ （2）對于自發過程④⑤⑥，這些過程都是自發的，與焓有關嗎？是什么因素決定它們能自發進行？ （3）綜合分析上述反應，得出判斷化學反應方向的依據是什么？ 2.化學反應體系焓變(ΔH)和熵變(ΔS)為何值時,有利于反應的自發進行 3.反應是否自發與溫度有無關聯,它在復合判據中是如何體現的 任務2：1.自由能變的表達式是什么 自由能變與反應自發性的關系是什么 2.溫度與反應方向的關系如何 3.自發反應是否一定能夠實現顯著的反應
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
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