新苏教版高中化学选择性必修1教学设计2：2.2.1 化学反应的方向

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第1课时化学反应的方向教学目标：1．使学生了解自发反应及判断依据。2．使学生理解焓变、熵变的概念。教学重点：自发反应与反应方向的判断。教学难点：熵变与焓变的理解。教学方法：阅读讨论法教学过程：[启发]自然界发生的过程都有一定的方向性。例如水总是自动地从高处向低处流，而不会自动地反方向流动。又如铁在潮湿的空气中易生锈，而铁锈决不会自发地还原为金属铁。[交流讨论]列举诸类自发进行的例子[板书]化学反应的方向1.自发反应：这种在一定条件下不需外界帮助，（一经引发）就能自动进行的反应，称为自发自发反应。[交流讨论]室温下能否自发进行的反应课本55页[分析与讨论]下列投影中的反应能否自发进行，分析其原因3Fe(s)+2O2(g)─→Fe3O4(s)ΔH=－1118.4kJ·mol-1C(s)+O2(g)─→CO2(g)ΔH=－393.509kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)─→CO2(g)+2H2O(l)ΔH=－890.36kJ·mol-1[小结]在研究各种体系的变化过程时，人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。显然，能量越低，体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。的确，很多放热反应(ΔH<0)在298.15K、标准态下是自发的。而且反应放出热量越多，体系能量降低得也越多，反应也越完全。[板书]2.判断化学反应方向的依据（1）化学反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一[举例]3Fe(s)+2O2(g)─→Fe3O4(s)ΔH=－1118.4kJ·mol-1C(s)+O2(g)─→CO2(g)ΔH=－393.509kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)─→CO2(g)+2H2O(l)ΔH=－890.36kJ·mol-1[分析]有人曾试图以反应的焓变(ΔH)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当ΔH<0时：化学反应自发进行，ΔH>0时：化学反应不能自发进行。但是，实践表明：有些吸热过程(ΔH>0)亦能自发进行。例如，水的蒸发，NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等都是吸热过程，但在298.15K、标准态下均能自发进行：NH4Cl(s)─→(aq)+Cl－(aq)ΔH=14.7kJ·mol-1Ag2O(s)─→2Ag(s)+O2(g)ΔH=31.05kJ·mol-1

又如，CaCO3的分解反应是吸热反应(ΔH>0)CaCO3(s)─→CaO(s)+CO2(g)ΔH=178.32kJ·mol-1在298.15K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K时，CaCO3的分解反应就变成自发过程，而此时反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1(温度对焓变影响甚小)。由此可见，把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因此除了反应焓变以外，肯定有其它因素的制约。[分析]为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?下面以NH4C1的溶解和Ag2O的分解为例说明之。例如，NH4Cl晶体中的和Cl－，在晶体中的排列是整齐、有序的。NH4C1晶体投入水中后，形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中，无论是(aq)、Cl－(aq)还是水分子，它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。[结论]体系混乱度的增加和温度的改变，也是许多化学和物理过程自发进行的影响因素。由此可见，自然界中的物理和化学的自发过程一般都朝着混乱程度(简称混乱度)增大的方向进行。体系内组成物质粒子运动的混乱程度，在热力学中用另一个物理量──“熵”来表示(其符号为“S”)。[板书]（2）化学反应的熵变[分析]一定条件下处于一定状态的物质及整个体系都有其各自确定的熵值。因此，熵是描述物质混乱度大小的物理量，物质(或体系)的混乱度越大，对应的熵值就越大，反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变，用ΔS表示。[拓展]物质的聚集状态不同其熵值不同，同种物质的(g)>(1)>(s)。物质的熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力的增大而减小。[分析]熵与焓一样，化学反应的熵变(ΔS)与反应焓变(ΔH)的计算原则相同，只取决于反应的始态和终态，而与变化的途径无关。[板书]变化前后体系的混乱度增大，此过程ΔS>0，ΔS越大，越有利于反应的自发进行；变化前后体系的混乱度减少，此过程ΔS<0，ΔS越小，不利于反应的自发进行。[举例]如Ag2O的分解过程，从其分解反应式表明，反应前后对比，不但物质的种类和“物质的量”增多，更重要的是产生了热运动自由度很大的气体，整个物质体系的混乱程度增大了，此时ΔS>0。[讲述分析]下列情况的熵是增大的还是减小的：A.物质从气态变为液态，再变为固态；B.反应前后气体的物质的量增加的反应；C.反应前后气体的种类增加的反应；D.晶体溶于水；E.气体的压强变大的变化。由此可见，判断反应能否自发进行，必须从焓变与熵变两个角度进行分析。[板书]（3）判断反应能否自发进行恒温恒压时：各种情况ΔH的符号ΔS的符号反应情况1

（－）

（+）

任何温度下均为自发反应2

（+）

（－）

任何温度下均为非自发反应3

（+）

（+）

常温下