化学反应的方向 教学设计 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1+.docxVIP

教学设计

课程基本信息

学科

高中化学

年级

高二

学期

(秋季)

课题

(第三节化学反应的方向)

教科书

书名：选择性必修1：化学反应原理

教学目标

1.知道化学反应是有方向的；知道化学反应的方向与反应焓变和熵变有关。

2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向。

教学内容

教学重点：

化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。

教学难点：

化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。

教学过程

提出疑问：1791年，人们在矿物中发现了钛元素，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百多年。为什么？

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)失败

TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)成功

任务一自发过程和自发反应

自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。

自发过程：不需借助外力就可以自动进行的过程称为自发过程。

自发反应：在一定条件（温度、压强）下不需外界帮助，就能自动进行的反应。

比如钠与水的反应、铁与硫酸铜反应，其他放热反应也是自发发应事实。

任务二反应焓变和自发反应

问题1：为什么这些放热反应能自发进行？

放热反应反应物能量高，生成物能量低，放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定。

即体系趋向于从高能状态转变为低能状态（即更稳定的状态）。

问题2：能自发进行的反应都是放热反应？

焓判据：△H0有利于反应自发进行

回顾一个课堂实验2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

是吸热反应，但在常温下能自发进行

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)?H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)?H=+74.9kJ/mol

是吸热反应，也是自发反应

得出结论：焓判据并不是判断反应自发进行的唯一因素

任务三反应熵变和自发反应

问题3：是什么因素“推动”了吸热反应也能自发进行？

德国科学家克劳修斯（R.Clausius）最早提出了另一个推动体系变化的因素，并称之为“熵”。

熵:用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量。用S表示。体系越混乱（无序）,熵值越大。生活中就有很多有序变无序的过程是自发进行的。如有序的火柴变成无序是自发的，整齐的房间变凌乱也是自发的。

熵增过程！

熵变（△S）：△S=S(生成物）-S(反应物）

熵判据：△S0有利于反应自发进行

问题4：同一物质（H2O）不同状态下熵值相等吗？

请判断下列反应中的熵变（△S）大小：

(1)Br2(l)→Br2(g)

(2)Ag+(aq)+Cl-(aq)==AgCl(s)

(3)CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)

(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

结论：有气体生成的体系或气体物质的量增加的体系，熵增大。

问题5：能自发进行的反应都是熵增反应？

有些熵减(△S0)的反应也可以自发进行。

乙烯聚合为聚乙烯

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)

结论：自发反应的方向与焓变、熵变有关。

判断反应自发进行的方向，需综合考虑体系的焓变和熵变。

解决问题2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

是吸热反应，是熵增反应，熵增效应大于焓变效应

任务四自由能和自发反应

判断下列反应能否自发进行：

(1)2O3(g)=3O2(g)△H＜0△S0自发反应

(2)C（石墨）1070K=C（金刚石）△H0△S＜0非自发反应

(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H0△S0

(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0△S＜0

焓与熵对过程自发性影响不一致时，如何判断？

举例：冰和水的相互转化：冰变成水：高温自发，水变成冰：低温自发

焓与熵对过程自发性影响不一致时，可能取决于温度。

【资料卡片】自由能与化学反应的方向

在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响。

复合判据：自由能ΔG＝ΔH－TΔS，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。

当ΔG0，反应能自发进行；

当ΔG＝0，反应处于平衡状态；

当ΔG0，反应不能