选修4第二章第四节 化学反应进行的方向

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1、【课题】4化学反应进行的方向【教学目标】1、理解能量判据、熵的概念2、利用能量判据判断反应进行的方向3、利用熵变判断反应进行的方向【教学重点】焓减与熵增与化学反应方向的关系【教学过程】【板书】4化学反应进行的方向【引言】化学反应原理的三个重要组成部分。化学反应进行的快慢----——化学反应速率化学反应的限度--------——化学平衡化学反应进行的方向——能量判据和熵判据【阅读】课本36页学生举例：1、生活中的自发过程：(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程

2、都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性——其中是否蕴藏了一定的科学原理？2、化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－802.3kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=－571.6KJ/mol共同点——放热反应E反>E生一、自发过程与能量判据1、自发过程：在一定条件下不需要

3、外力作用就能自动进行的过程。☆共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态2、能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用能量判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO

4、3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/mol二、熵与熵判据1．在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。2、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，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据——熵判据。3．同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。¡物质由有序变得无序，即有序程度降低，混乱度增加。¡熵：表示物质混乱度。熵越大混乱度越大。¡熵变△S：生成物熵与反应物熵之差。三、能量判据和熵判据的应用能量判据中，自发过程取向于最低能量状态的

5、倾向熵判据中，自发过程取向于最大混乱度的倾向很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程。注意：1．过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例

6、如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。【阅读】“科学视野”反应自发进行的判断¡△H–T△S<0自发进行¡△H–T△S=0平衡状态¡△H–T△S>0非自发进行【小结】一、化学反应进行方向的判据1．能量判据：自发过程趋向于最低能量状态的倾向。放热过程常常是容易进行的。2．熵判据：自发过程趋向最大混乱度的倾向。若干熵增的过程是自发的。二、理解熵的含义和熵的变化1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等……2、吸热的自发

7、过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。4、由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据（△G）将更适合于所有的过程。5、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会期发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。6、若一个变化的正向能自发进行，则逆向是非自发反应。7、反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在1273K

8、时，这一反应就是自发的反应。规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。2、吸热的自发过程是熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。板书设计：巩固练