2019-2020年人教版選修4教案 第2章 第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向.doc

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2019-2020年人教版選修4教案 第2章 第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識與技能： 1.理解化學(xué)反應(yīng)方向判斷的焓判據(jù)及熵判據(jù)； 2.能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。 二、過程與方法：通過學(xué)生已有知識及日常生活中的見聞，使學(xué)生構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。學(xué)會運用比較、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工，構(gòu)建新知識。 三、情感態(tài)度與價值觀：通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問題。 【教學(xué)重點】焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系 【教學(xué)難點】焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系 【教學(xué)方法】 1.應(yīng)用討論交流的方法調(diào)動學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力； 2.啟發(fā)學(xué)生學(xué)會歸納、概括，對信息進(jìn)行加工，得出結(jié)論； 3.注重從學(xué)生已有知識及日常生活的經(jīng)驗上構(gòu)建新知識。 【教學(xué)用品】投影儀 【教學(xué)課時】1課時 【教學(xué)過程】 〖教學(xué)流程〗情景設(shè)疑 → 引出課題 → 討論與交流 → 得出結(jié)論 → 點評強化理解 → 教學(xué)評價。 （情景設(shè)疑）汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物，為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO（g）+ 2CO（g）= N2（g）+ 2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？ （導(dǎo)入）上述問題是化學(xué)反應(yīng)的方向的問題。反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢和限度是化學(xué)反應(yīng)原理的三個重要組成部分。通過前三節(jié)的學(xué)習(xí)和討論，我們已經(jīng)初步解決了后兩個問題，即反應(yīng)的快慢和限度問題，這節(jié)課我們來討論反應(yīng)的方向的問題。 〖板書〗第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 在我們討論問題之前，先來說兩個概念，自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)。 〖板書〗一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng) 1.自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進(jìn)行的過程。 2.自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，能自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的反應(yīng)。 3.非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。 （交流）根據(jù)生活經(jīng)驗，舉例說說我們見過的自發(fā)過程。 （總結(jié)）生活中的自發(fā)過程：①水由高處往低處流；②自由落體；③電流由電位高的地方向電位低的地方流；④鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹；⑤室溫下冰塊會融化；⑥香味的擴散；⑦蔗糖溶于水；⑧生石灰投入水中發(fā)熱生成熟石灰等。 （過渡）科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變?yōu)椤盁o序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)，為反應(yīng)方向的判斷提供了必要的依據(jù)。 （閱讀）P34了解焓判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)，這時體系會對外部做功或者釋放能量，由此總結(jié)而得的經(jīng)驗規(guī)律就是所謂的焾判據(jù)。 〖板書〗二、反應(yīng)方向的焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。ΔH＜0，即放熱反應(yīng)易于自發(fā)進(jìn)行。 （點評）多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。而且有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行，如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） 高溫 NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l）； CaCO3（s） CaO（s）+CO2（g） 因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個因素，但不是唯一因素。 （過渡）在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向，無序體系更加穩(wěn)定。 （閱讀）P35 了解熵判據(jù) 〖板書〗三、反應(yīng)方向的熵判據(jù) 1.混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。混亂度的增加意味著體系變得更加無序。 2.熵：表示混亂度大小的物理量。符號：S 單位：J/molK。 （1）體系的熵越大，混亂度就越大，體系就越無序。 （2）物質(zhì)熵大小的規(guī)律：①物質(zhì)的存在狀態(tài)：S（g）＞S（l）＞S（s）；②氣體的物質(zhì)的量越大，熵越大；③物質(zhì)組成越復(fù)雜其熵越大。一般地，組成物質(zhì)的原子種類相同時，一個分子中的原子數(shù)目越多，熵越大。 3.熵變：△S = S（產(chǎn)物）— S（反應(yīng)物） 4.熵判據(jù)：自發(fā)過程的體系趨向于從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增大，叫做熵增原理。△S＞0，熵增大，體系更加穩(wěn)定，反應(yīng)趨向于自發(fā)進(jìn)行。 （學(xué)與問）由于反應(yīng)中生成氣體是熵增大的原理，所以增大了反應(yīng)的自發(fā)性。 （點評）有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如：—10℃的液態(tài)水會自動結(jié)冰成為固態(tài)，就是熵減的過程（但它是放熱的）； 2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） △S = —39.35J/molK。 因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個因素，但也不是唯一因素。 〖板書〗四、復(fù)合判據(jù)：在一定條件下，一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)。 研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是：體系自由能（吉布斯自由能）變化（△G、單位：KJ/mol）：△G = △H─T△S 當(dāng)△H＜0，△S＞0，即△G＜0時反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行； 當(dāng)△G =△H─T△S = 0時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)； 當(dāng)△H＞0，△S＜0，即△G＞0時反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行； 當(dāng)△H＞0，△S＞0，或△H＜0，△S＜0時，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般低溫時焓變影響為主，高溫時熵變影響為主。 △H △S △G及反應(yīng)方向 反應(yīng)實例 －焓減 +熵增 －任何溫度下均自發(fā)，自由能減少 2H2O2（l）═2H2O(l) +O2(l) +焓增 －熵減 +任何溫度均不自發(fā)，自由能增加 3O2(g) == 2O3(g) +焓增 +熵增 +常溫不自發(fā)，－高溫自發(fā) N2O4 (g) == 2NO2 (g) －焓減 －熵減 －常溫自發(fā)，+高溫不自發(fā) N2(g) + 3H2 (g) == 2NH3 (g) 在討論過程的方向問題時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可以出現(xiàn)相反的結(jié)果。 （教學(xué)評價）1.下列說法正確的是（ ） A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的 B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變 C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn) D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn) 2.自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ） A.吸熱反應(yīng) B.放熱反應(yīng) C.熵增加反應(yīng) D.熵增加或者放熱反應(yīng) 3.下列說法正確的是（ ） A.放熱反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) B.吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的 C.自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生 D.有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 【課堂小結(jié)】能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用： 1.由能量判據(jù)知∶放熱過程（△H＜0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行； 2.由熵判據(jù)知∶許多熵增加（△S＞0）的過程是自發(fā)的； 3.很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)去判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（體系自由能變化：△G = △H - T△S）將更適合于所有的反應(yīng)過程； 4.過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程的速率； 5.在討論過程的方向時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果； 6.反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。 【作業(yè)設(shè)計】P36 1 2 【板書設(shè)計】第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 一、自發(fā)過程（spontaneous process）和自發(fā)反應(yīng) 二、反應(yīng)方向的焓判據(jù) 三、反應(yīng)方向的熵(entropy)判據(jù) 四、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響 【教學(xué)感悟】