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选修4  化学反应进行的方向 教学案

发布时间:2017-03-01 点击数: 字号:- 小 + 大【收藏】【打印文章】
 

第二章 化学反应速率和化学平衡

第四节  化学反应进行的方向   

一、学习目标

1、知识与技能:

1)理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据

2能用焓变和熵变说明化学反应的方向

2、过程与方法:

通过学生已有知识及日常生活中的见闻,使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工,构建新知识。

3、情感态度与价值观:

通过本节内容的学习,使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面分析问题。

二、教学的重点和难点

焓减和熵增与化学反应方向的关系

三、学习方法

1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性,充分发挥学生的想象力;

2、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。

四、学习过程

[引入]生活中的自发过程:1自然界中水总是从高处往低处流;

2、铁器暴露在潮湿空气中会生锈。

化学反应中的自发过程1、钠和水反应:Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g) H=184 kJ/mol

                    2、氢氧化钠溶液和盐酸反应:NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+ H2O(l)

                         H= 57.3 kJ/mol

3、氢气和氧气反应:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)   H=286 kJ/mol                                       

一、自发过程和自发反应

1.自发过程:                                                    

2.自发反应:                                 

二、化学反应进行方向的判据

1.焓判据(能量判据)

自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量),这一经验规律就是焓判据,是判断化学反应进行方向的判据之一。

说明:

1)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器;氢气燃烧可在内燃机中被利用来做功,还可设计为燃料电池。

2)非自发过程要想发生,则必须对它做功,如利用水泵可将水从低处流向高处,通电可将水分解性成氢气和氧气。

[思考与交流]吸热反应就一定不自发进行吗?                   

请举两例:                      ,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。

    多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行。如

4N2O5g= 4NO2g+ O2g   H = 56.7KJ/mol

(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)     H=+74.9 kJ/mol

因此,        判据不能作为决定反应能否自发进行的惟一因素

2.熵判据

对于自发过程还存在着另一种能够推动体系变化的因素:

观察下列自发过程的共同点?

两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中,最终会混合均匀;

固体物质如硝酸铵的溶解

归纳:在密闭条件下,体系有从        自发地转变为         的倾向。因为与有序体系相比,无序体系“更加稳定”,可以采取更多的存在方式。

1熵:科学家用熵(符号     ,单位J·mol1·K1)来量度体系的混乱的程度。

2)熵增原理:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵      ,即熵变(符号          

单位J·mol1·K1)大于零。

3)熵判据:熵增加的化学反应容易自发进行,这就是所谓的熵判据。

4物质熵大小规律

同一物质的熵值:                            

反应熵变与物质的量的关系:

a.气体分子数增大的反应,△S>0       b.气体分子数减小的反应,△S<0

判断:2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)  S   0

CO(g)C(s)1/2O2 (g)     S   0

[思考]体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,但是否是熵减的过程都不能自发进行呢?

如:1-10℃的液态水会自动结冰成为固态,就是熵减的过程(但它是放热的);

    22H2g +O2g=2H2Ol

综合以上,要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的        ,也就是综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,即考虑体系的自由能变化。

3.自由能判据

体系自由能变化:符号为△G,单位kJ/mol

数学表达式:△G=HTS

在温度、压强一定的条件下:

G

                   <0    反应自发进行

      > 0    反应不自发进行

H

S

G

反应在该状况下能否自发进行

<0

>0

 

 

>0

<0

 

 

>0

>0

 

 

<0

<0

 

 

注意:书P35

第一,在讨论过程的方向问题时,我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

第二,大量事实告诉我们,过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。

[课堂练习]

1、下列说法正确的是(  )

A.放热反应不一定是自发进行的反应        B 吸热反应一定是非自发进行的

C.自发反应一定是熵增大的反应,非自发反应一定是熵减小或不变的反应

D 反应速率快的一定是自发进行的

2、下列对熵的理解不正确的是(  )

A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小

B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大

C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小

D25℃、1.01×105 Pa时,2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)是熵增的反应

3、自发进行的反应一定是(  

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

4、碳酸铵在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法中正确的是

A.碳酸铵分解是因为生成易挥发的气体,使体系的熵增大

B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量

C.碳酸铵分解是吸热反应,根据焓判据不能自发分解

D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解

5、以下自发反应可用焓判据来解释的是(    )

A.硝酸铵自发地溶于水

B2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g)  H=+56.7kJ/mol

C(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)  H=+74.9 kJ/mol

D2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)   H=-571.6 kJ/mol

6250C1.01×105Pa反应2N2O5g=4NO2g+ O2g  H=56.76kJ/mol自发进行的原因是  

A.是吸热反应  B.是放热反应  C.是熵减少的反应   D.熵增大效应大于能量效应

7、下列过程属于熵增过程的是(  

A.硝酸钾溶解在水里面       B.氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体

C.水蒸气凝结为液态的水     D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水

(编辑:tzezwgl)

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