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1、2022年高二化學(xué) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(shuō)出化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向的影響。
教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)：能說(shuō)出化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向的影響。
教學(xué)方法：查閱資料、討論、探究。
課時(shí)安排：1課時(shí)
教學(xué)過(guò)程：
[導(dǎo)課]化學(xué)反應(yīng)原理有三個(gè)重要組成部分，反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢（反應(yīng)速率）、反應(yīng)限度（化學(xué)平衡），后兩個(gè)我們已經(jīng)初步解決，今天我們解決，我們現(xiàn)在來(lái)學(xué)習(xí)第一個(gè)問(wèn)題：反應(yīng)進(jìn)行的方向。
[板書(shū)]第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
[問(wèn)題]科學(xué)家是怎樣根據(jù)什么原理來(lái)判斷一個(gè)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(wú)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(wèn)題提供了依據(jù)。
[小組探討]不借助外力自發(fā)進(jìn)行的自發(fā)過(guò)程的特點(diǎn)。
[匯報(bào)1]體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)（對(duì)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(duì)外做功或釋放熱量）。
[板書(shū)]1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。
[問(wèn)題]同學(xué)們?cè)谙嗷ヌ接懸幌掠伞坝行颉弊儭盁o(wú)序”的自然現(xiàn)象，舉例說(shuō)明。
[匯報(bào)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(huì)通過(guò)分子擴(kuò)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(kuò)散，形成均勻的溶液等。
[講解]為解釋這一類與能量無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性，科學(xué)家提出了另一推動(dòng)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(wú)序的傾向。
[板書(shū)]2、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o(wú)序的傾向。
[講解] “熵”是德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，他用它來(lái)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(duì)于我們所考慮的那個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能量完全均勻地分布，那么，這個(gè)系統(tǒng)的熵就達(dá)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(gè)方向進(jìn)行，總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換，從有序
4、到無(wú)序，人類利用這個(gè)過(guò)程讓能量做功，同時(shí)系統(tǒng)的熵增加，熵是一個(gè)描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過(guò)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(wú)用的能量。
[思考]氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)三者熵值大小。
[板書(shū)] 熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。
[學(xué)與問(wèn)]發(fā)生離子反應(yīng)條件之一是產(chǎn)生氣體，利用熵判椐進(jìn)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(wú)序的傾向。氣態(tài)熵值大，反應(yīng)沿著從有序到無(wú)序方向進(jìn)行。
[講解] 早在一個(gè)世紀(jì)之前，在無(wú)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(jìn)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(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。并進(jìn)一步提出，ΔH的負(fù)值越大，放熱越多，則反應(yīng)越完全。因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)行時(shí)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(shū)]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(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
[講解]但有些吸熱反應(yīng)在室溫下也能自發(fā)進(jìn)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(jìn)行，但當(dāng)溫度升高時(shí)卻能自發(fā)進(jìn)行。
另如298 K（25 ℃）時(shí)，CaCO3能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，若升溫至1 106 K（833 ℃）時(shí)，反應(yīng)立即自發(fā)地正向進(jìn)行。碳酸鈣的受熱分解，是因?yàn)樗墚a(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(jìn)行的反應(yīng)。
[板書(shū)] 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(wú)序的方向進(jìn)行。
[強(qiáng)調(diào)]過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。在實(shí)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(wú)序的傾向有時(shí)會(huì)出現(xiàn)矛盾
7、。判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，要權(quán)衡這兩種傾向，有時(shí)可能是最低能量為主要因素，有時(shí)可能是最大無(wú)序起了主導(dǎo)作用，因此必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分
析，做出切合實(shí)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(jìn)行
較低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行
高溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行
任何溫度都不能自發(fā)進(jìn)行
2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）
CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）
[板書(shū)]注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，必須根據(jù)
8、具體情況進(jìn)行具體分
析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。
[結(jié)束語(yǔ)]由能量判椐和熵判椐做出的復(fù)合判椐更適合于所有過(guò)程，這些內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出初等化學(xué)的要求，無(wú)法用有限的篇幅來(lái)闡述、說(shuō)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(guò)大學(xué)課程進(jìn)一步學(xué)習(xí)。
[作業(yè)]P47 1
[板書(shū)計(jì)劃] 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(wú)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(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
注意：判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。
2022年高二化學(xué) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向及判斷依據(jù)教學(xué)案
