2015年人教版化学选修四：2.2.4《化学反应进行的方向》学案教案教学设计.DOCVIP

第四节　化学反应进行的方向 [学习目标定位]　了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。 1．根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题： (1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是(　　) A．水由高处往低处流 B．气温升高冰雪融化 C．室温下，水自动结成冰 D．生锈的铁变光亮 答案　AB (2)自发过程具有的特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是①④⑤，属于放热反应的是①③④⑤。 3．自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力作用就能自发进行的过程 在给定的一组条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下是肯定不能自发进行的举例 高山流水，自由落体运动 钢铁生锈应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 探究点一　化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 1．化学反应进行的方向与焓变的关系 (1)根据下图，回答有关问题。 ①图1表示的反应释放能量，为放热反应，体系能量由高到低，趋向稳定，该过程一般能自发进行。 ②图2表示的反应吸收能量，为吸热反应，体系能量由低到高，趋向不稳定，根据自发过程的特点，该反应一般不能自发进行。 (2)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系： ①NaOH(aq)＋HCl(aq)NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，ΔH0，常温下能自发进行。 ②2Na(s)＋2H2O(l)2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH0，常温下能自发进行。 ③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH0，该反应在常温下能自发进行。 ④CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　ΔH0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。 (3)自发反应与焓变的关系 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．化学反应进行的方向与熵变的关系 (1)熵的概念 自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的不规则或无序状态程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)影响熵大小的因素 ①同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。 (3)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，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。 ①当ΔS0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。 ②当ΔS0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行。 (4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。 [归纳总结] 从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应有呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 [活学活用] 1．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　) A．化学反应的焓变与其反应的方向无关 B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D．焓变为负值的反应都能自发进行 答案　C 解析　可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。 2．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一