高中化学《化学反应原理》2_4化学反应进行的方向教案 新人教版选修4 2页

第四节 化学反应进行的方向 ‎【教学目标】‎ 1、 了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；‎ 2、 能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。‎ ‎【教学重难点】‎ ‎ 能够用熵增原理判断化学反应进行的方向 ‎【教学过程设计】‎ ‎〖引入〗水往低处流，而不会自发的向上流；一般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。那是否就意味着放热反应自发进行，吸热反应就是非自发进行呢？‎ ‎〖副板书〗在‎25℃‎和1．01×105Pa时，‎ ‎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〗不难看出，上述两个反应都是吸热反应，显然只根据反应热（焓变）来判断反应进行的方向是不全面的。那么究竟如何来判断反应的自发性呢？‎ 科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的能量判据和熵判据，为最终解决反应自发性问题提供了必要的依据。‎ ‎〖讲解〗除自发的化学反应外，还有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入的另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律的混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。科学家把这种因素称作熵。‎ ‎〖板书〗熵：‎ ‎1、概念：描述体系混乱度的物理量 ‎2、符号：S ‎3、单位：J•mol-1•K-1‎ ‎4、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。‎ ‎5、同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）>S（l）>S（s）‎ ‎6、熵变（∆S）：∆S==反应物总熵—生成物总熵 ‎7、反应进行方向的判断方法：‎ ‎∆H—T∆S<0 反应能自发进行 ‎∆H—T∆S=0 反应达到平衡状态 ‎∆H—T∆S>0 反应不能自发进行 ‎〖讲解〗在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H—T∆‎ S<0有所贡献，因此放热和熵增加有利于反应自发进行。‎ ‎〖补充习题〗‎ ‎1．下列说法中，正确的是 ( )‎ ‎ A．化学反应总是伴随着能量变化的 ‎ B．能够自发进行的反应不一定都是放热反应 ‎ C．只有放热反应才能够自发进行 ‎ D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成 ‎2．下列物质中，熵值(S)最大的是 ( )‎ ‎ A．金刚石 B．Cl2(1) C．I2(g) D．Cu(s)‎ ‎3．水在273 K、1．01×105Pa时可转化为固态，在373 K时则又可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是 ( )‎ A．S(g)S(1)>S(s)‎ C．S(g)>S(1)= S(s) D．S(g)>S(s)>S(1)‎ ‎4．已知反应2H2 (g) + O2 (g) == 2H2O (1) ∆H == 285．8 kJ·mol-1，下列结论中，正确的是 ( )‎ ‎ A．E(反应物)>E(生成物) B．E(反应物)