1、让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 高中化学 人教版 选修4第二章 第4节 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 假设你是一名化工厂工程师，需要把一个化学反应投入 生产，针对化学反应而言，你需要考虑哪些问题？ 生产的可行性问题 生产的效率问题 产率问题 化学反应的速率 化学平衡 反应进行的方向 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【核心素养发展目标】【核心素养发展目标】 1.证据推理与模型认知证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据， 构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任科学态度与社
2、会责任：通过化身小小科学家探索三个判据的发 展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对研究化学反应自发性 重要意义的认识。 【学习目标】【学习目标】 1、了解自发反应和非自发反应的含义。 2、了解熵的大小判断方法；焓判据及熵判据的局限性。（重点、难点） 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 高 山 流 水 高 山 流 水 颜 色 扩 散 颜 色 扩 散 冰 雪 融 化 冰 雪 融 化 自 由 落 体 自 由 落 体 大自然是人类最好的老师！大自然是人类最好的老师！ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 1. 1.自发过程与自发反应自发过程与自发反应 自发过程自发过程 自发反
3、应自发反应 含 义 在一定条件下，_ ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以_ 进行到显著程度的化学反应。 特 征 具有_性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行， 而该过程逆方向在该条件下肯定_自发进行。 举 例 应 用 可被用来完成有用功，如H2燃烧可设计成原电池非自发过 程想要发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 不借助外力 方向 不能 高山流水、自由落体、 冰雪融化、墨水扩散等 酸碱中和、金属与酸、 铁器生锈、甲烷燃烧等 自发地 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 (1)水电解生成氢气和氧气属于自发反应( ) (2)氢气与氧气点燃生成水属于自发反应( ) (
4、3)自发反应一定会发生( ) (4)能自发进行的反应速率一定很大( ) (5)能自发进行的反应都是易发生的反应( ) 判断下列说法是否正确判断下列说法是否正确 注意： 有些自发反应需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 过程的自发性只能说明反应进行的方向，不能确定反应是否一定会 发生以及反应发生的难易和快慢。 【针对训练1】 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 2 2、熵（、熵（S S）：描述体系的混乱程度的物理量）：描述体系的混乱程度的物理量 单位：J mol-1.k-1 ( (1 1) )大小判据：大小判据： 体系混乱度越大，熵值_； 物质的三种状态：S(g)_ S(l
5、) _ S(s)。 一个化学反应中：气体化学计量数越大，S_； 克劳修斯克劳修斯 （德国）德国） (2)(2)熵变（熵变（S S）：）：S_0，熵增加的反应； S_0，熵减小的反应. 越大越大 越大越大 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 A A、2 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=(g)=2 2H H2 2O(l)O(l) B B、(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g) C C、Cu(s)+ClCu(s)+Cl2 2(g)=CuCl(g)=CuCl2 2(s)(s) D
6、 D、2NO(g)+2CO(g)=N2NO(g)+2CO(g)=N2 2(g)+2CO(g)+2CO2 2(g)(g) 判断下列反应的熵变（判断下列反应的熵变（S S）是大于零还是小于零？）是大于零还是小于零？ S0S0S0 S0S0 S0S0 解题点拨：解题点拨： 看物质的状态看物质的状态 【针对训练2】 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自发过程的共同点一：自发过程的共同点一： 自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流； 自由落体运动；自由落体运动； 电流总是从电位高的地方流向电位低的地方电流总是从电位高的地方
7、流向电位低的地方 共同特点一：共同特点一： _状态转变成状态转变成_状态，能量越状态，能量越_越稳定。越稳定。 猜想猜想1 1：反应的自发进行可能与：反应的自发进行可能与_有关有关 高能高能 低能低能 低低 焓变焓变 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 把打磨后的镁条放入稀盐酸中反应，用手触摸试管底部把打磨后的镁条放入稀盐酸中反应，用手触摸试管底部 ，感受温度的变化。，感受温度的变化。 再回忆我们熟悉的钠与水反应、中和反应、燃烧反应等再回忆我们熟悉的钠与水反应、中和反应、燃烧反应等 ，归纳出此类反应的共同特点。，归纳出此类反应的共同特点。 【实验探究【实验探究1】 【初步结论【初步
8、结论1 1】_反应过程中体系能量反应过程中体系能量_，因此具有，因此具有 自发进行的倾向。自发进行的倾向。 放热放热 降低降低 放热反应放热反应 判据一：焓判据判据一：焓判据( (能量判据）能量判据） 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 以下自发过程可用焓判据来解释的是以下自发过程可用焓判据来解释的是( )( ) A A、硝酸铵自发地溶于水（吸热）硝酸铵自发地溶于水（吸热） B B、2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)；H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/mol C C、(NH(NH4 4 ) )2 2COCO
9、3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g); (g); H=+74.9 kJ/molH=+74.9 kJ/mol D D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l); O(l); H=H=- -571.6 kJ/mol571.6 kJ/mol 【针对训练【针对训练3】 D D 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 深度思考深度思考1 1：自发反应都是放热反应吗？：自发反应都是放热反应吗？ 【结论1】H 0H 0有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要但自发反应不一定要H 0 H 0
10、 。 只根据焓变来判断反应方向是只根据焓变来判断反应方向是不全面不全面的。的。 【实验探究【实验探究2】 将5g Ba(OH)2 8H2 O晶体与5gNH4Cl晶体一起放入自封袋中， 用手快速搓动混合，感觉温度的变化，并得出结论。 吸热反应吸热反应 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自发过程的共同特点二：自发过程的共同特点二： 香水的扩散香水的扩散 火柴的散落；火柴的散落； 墨水的扩散；墨水的扩散； 食盐溶于水食盐溶于水 共同特点二：共同特点二：有序有序 混乱混乱 这类自发过程与能这类自发过程与能 量状态的高低无关量状态的高低无关 猜想二：自发反应的进行可能与体系的熵变有关猜想二
11、：自发反应的进行可能与体系的熵变有关 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 标出实验标出实验2的的反应中各物质的状态反应中各物质的状态，同时分析，同时分析 下列反应的熵变情况，得出结论。下列反应的熵变情况，得出结论。 2NH4Cl( )+Ba(OH)2 8 H2O( )=NH3( )+BaCl2( )+10H2O( ) H0 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.7 kJ mol-1 (NH4)2 CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ mol-1 【分析探究】【分析探究】 【初步结论【初步结论1 1】_反应过程中体系反应过程中体系
12、混乱度混乱度_，因此具，因此具 有自发进行的倾向。有自发进行的倾向。 熵增熵增 增大增大 判据二：熵判据判据二：熵判据( (熵增原理）熵增原理） 熵增反应熵增反应 s g l aq s 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 思考思考2 2：自发反应都是熵增反应吗？：自发反应都是熵增反应吗？ HCl(g)+NH3(g) =NH4Cl(s) 2Mg(s) + O2 (g) = 2MgO(s) Ag+ (aq)+ Cl(aq) = AgCl (s) 请举例说明：请举例说明： 【结论】S S 0 0有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要但自发反应不一定要S S 0 0
13、。 只根据熵变来判断反应方向是只根据熵变来判断反应方向是不全面不全面的。的。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，更适合于所 有的过程吉布斯自由能G G 判据三：判据三：复合判据（自由能复合判据（自由能G G） 阅读课本36页科学视野 CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g) 这个反应能否自发进行？这个反应能否自发进行？ 常温不反应，高温自发反应 与温度有关 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 H S 反应是否能自发进行 + + + + 判据三：判据三：复合判据（自由能复合判据（自由能G G） G=G=H H- -T TS
14、 S 当当G G0 0时，反应为时，反应为自发反应自发反应; ; 自发自发 当当G G0 0时，反应达到平衡状态时，反应达到平衡状态. . 当当G G0 0时，反应时，反应为为非自发反应非自发反应. . 非自发非自发 高温自发高温自发 低温自发低温自发 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是 ( ) A2O3(g)=3O2(g) H 0 CN2(g)3H2(g)=2NH3(g) H 0 【针对训练4】 B B 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【思维导图】 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 1自发进行的反应一定是（
15、） A吸热反应； B放热反应； C熵增加反应； D熵增加或者放热反应。 【当堂演练】 D D 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 2（2017信阳模拟）已知(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H =+74.9kJ/mol-1。下列说法正确的是（ ） A. 该反应中熵变小于0,焓变大于0 B. 该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行 C. 碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分 解一定自发进行 D. 判断反应能否自发进行需要根据H与S综合考虑 【当堂演练】 D D 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【高考重现】 3.判断下列说法是否
16、正确 A、（2015天津高考）Na与H2O的反应是熵增的放热反应 ，该反应能自发进行（ ） B、（2014天津高考）某吸热反应能自发进行，因此该反 应是熵增反应（ ） C、（2014江苏高考）2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常 温下能自发进行，则该反应的H0（ ） 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 假设你是一名化工厂工程师，你认为利用焦炭还原氧化铝 炼制金属铝这个方案在实际生产中可行吗？ 【学以致用】 已知：已知：2Al2O3(s)+3C(s)=4Al(s)+3CO(g) H=2171kJ/mol ; S=635.5J/(mol K) T3416K 当当G=G=H H- -T TS S0 0时，时， 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 大胆猜想！大胆猜想！ 敢于质疑！敢于质疑！ 勇于论证！勇于论证！ 教师寄语：教师寄语：
