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1、2022年高二化學(xué) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向及判斷依據(jù)教學(xué)案
教學(xué)目標(biāo)：
1、了解熵的基本涵義及能量判椐和熵判椐的基本內(nèi)容。
2、能說出化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變對反應(yīng)進行方向的影響。
教學(xué)難點、重點：能說出化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變對反應(yīng)進行方向的影響。
教學(xué)方法：查閱資料、討論、探究。
課時安排：1課時
教學(xué)過程：
[導(dǎo)課]化學(xué)反應(yīng)原理有三個重要組成部分，反應(yīng)進行的方向、快慢（反應(yīng)速率）、反應(yīng)限度（化學(xué)平衡），后兩個我們已經(jīng)初步解決，今天我們解決，我們現(xiàn)在來學(xué)習(xí)第一個問題：反應(yīng)進行的方向。
[板書]第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向
[問題]科學(xué)家是怎樣根據(jù)什么原理來判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生？
2、（學(xué)生閱讀相關(guān)內(nèi)容后回答）
[回答]科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量“最低”和由“有序”變“無序”的自然現(xiàn)象，提出了相關(guān)聯(lián)的能量判椐和熵判椐，為最終解決上述問題提供了依據(jù)。
[小組探討]不借助外力自發(fā)進行的自發(fā)過程的特點。
[匯報1]體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對外做功或釋放熱量）。
[講解]同學(xué)們所回答的就是所謂的能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對外做功或釋放熱量）。
[板書]1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。
[問題]同學(xué)們在相互探討一下由“有序”變“無序”的自然現(xiàn)象，舉例說明。
[匯報2]密閉容器中的氣態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)蒸汽（包括揮發(fā)性固體），會通過分子擴散
3、自發(fā)形成均勻混合物。物質(zhì)溶于水自發(fā)地向水中擴散，形成均勻的溶液等。
[講解]為解釋這一類與能量無關(guān)的過程的自發(fā)性，科學(xué)家提出了另一推動體系變化的因素：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
[板書]2、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
[講解] “熵”是德國物理學(xué)家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個術(shù)語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布，那么，這個系統(tǒng)的熵就達到最大值。
熱力學(xué)第二定律告訴我們，能量轉(zhuǎn)換只能沿著一個方向進行，總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換，從有序
4、到無序，人類利用這個過程讓能量做功，同時系統(tǒng)的熵增加，熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過程，就意味著能量耗散了，從有用的能量轉(zhuǎn)化向?qū)θ祟悷o用的能量。
[思考]氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)三者熵值大小。
[板書] 熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。
[學(xué)與問]發(fā)生離子反應(yīng)條件之一是產(chǎn)生氣體，利用熵判椐進行解釋？
[回答] 根據(jù)熵判椐，在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。氣態(tài)熵值大，反應(yīng)沿著從有序到無序方向進行。
[講解] 早在一個世紀(jì)之前，在無數(shù)化學(xué)家的辛勤努力下，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)放熱的化學(xué)反應(yīng)都能自發(fā)地進行。因此提出用反應(yīng)的焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)。這樣就得出：若ΔH＜0，正向反應(yīng)
5、能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。并進一步提出，ΔH的負(fù)值越大，放熱越多，則反應(yīng)越完全。因為反應(yīng)進行時若放熱，則體系的能量必然降低。放出的熱量越多，則體系的能量降低得越多。因此，反應(yīng)體系有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。
[板書]3、焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。
[講解]但有些吸熱反應(yīng)在室溫下也能自發(fā)進行，且熵值增大。如：
2N2O5（g）= 4NO2（g）+O2（g）；△H=56.7kJ/mol
（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）；△
6、H=74.9kJ/mol
有些吸熱反應(yīng)在室溫下雖不能自發(fā)進行，但當(dāng)溫度升高時卻能自發(fā)進行。
另如298 K（25 ℃）時，CaCO3能長期穩(wěn)定存在，若升溫至1 106 K（833 ℃）時，反應(yīng)立即自發(fā)地正向進行。碳酸鈣的受熱分解，是因為它能產(chǎn)生氣體狀態(tài)的二氧化碳分子，使體系的熵值增大。但該反應(yīng)因外界輸入能量，不屬于自發(fā)進行的反應(yīng)。
[板書] 熵值作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：在化學(xué)變化中，體系趨向于最大無序的方向進行。
[強調(diào)]過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。在實際的化學(xué)變化中，體系趨向于最低能量狀態(tài)的傾向與體系趨向于最大無序的傾向有時會出現(xiàn)矛盾
7、。判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，要權(quán)衡這兩種傾向，有時可能是最低能量為主要因素，有時可能是最大無序起了主導(dǎo)作用，因此必須根據(jù)具體情況進行具體分
析，做出切合實際的結(jié)論。下表列入了反應(yīng)的自發(fā)性的一些情況。
反應(yīng)熱
熵值
所屬反應(yīng)的自發(fā)性
反應(yīng)舉例
放熱
放熱
吸熱
吸熱
增大
減小
增大
減小
任何溫度都自發(fā)進行
較低溫時自發(fā)進行
高溫時自發(fā)進行
任何溫度都不能自發(fā)進行
2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）
CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）
[板書]注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，必須根據(jù)
8、具體情況進行具體分
析，做出切合實際的結(jié)論。
[結(jié)束語]由能量判椐和熵判椐做出的復(fù)合判椐更適合于所有過程，這些內(nèi)容已遠遠超出初等化學(xué)的要求，無法用有限的篇幅來闡述、說明，只能給同學(xué)們留下言猶未盡的遺憾，希望同學(xué)們通過大學(xué)課程進一步學(xué)習(xí)。
[作業(yè)]P47 1
[板書計劃] 化學(xué)反應(yīng)進行的方向
1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。
2、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
3、能量判椐與焓變關(guān)系：一般情況下，若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。
注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進行，必須根據(jù)具體情況進行具體分析，做出切合實際的結(jié)論。
2022年高二化學(xué) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向及判斷依據(jù)教學(xué)案
