第一篇：高中化学《化学反应原理》2.4化学反应进行的方向教案 新人教版选修4
第四节 化学反应进行的方向
【教学目标】
1、了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；
2、能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。【教学重难点】
能够用熵增原理判断化学反应进行的方向 【教学过程设计】
〖引入〗水往低处流，而不会自发的向上流；一般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。那是否就意味着放热反应自发进行，吸热反应就是非自发进行呢？
〖副板书〗在25℃和1．01×105Pa时，2N2O5(g)== 4NO2(g)+O2(g)∆H=56．7 kJ／mol(NH4)2CO3(s)== NH4 HCO3(s)+NH3(g)∆H=74．9 kJ／mol 〖分析〗不难看出，上述两个反应都是吸热反应，显然只根据反应热（焓变）来判断反应进行的方向是不全面的。那么究竟如何来判断反应的自发性呢？
科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的能量判据和熵判据，为最终解决反应自发性问题提供了必要的依据。
〖讲解〗除自发的化学反应外，还有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入的另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向。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。以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律的混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。科学家把这种因素称作熵。〖板书〗熵：
1、概念：描述体系混乱度的物理量
2、符号：S
3、单位：J•mol-1•K-1
4、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，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
5、同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）>S（l）>S（s）
6、熵变（∆S）：∆S==反应物总熵—生成物总熵
7、反应进行方向的判断方法： ∆H—T∆S<0 反应能自发进行 ∆H—T∆S=0 反应达到平衡状态 ∆H—T∆S>0 反应不能自发进行
〖讲解〗在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H—T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加有利于反应自发进行。
〖补充习题〗
1．下列说法中，正确的是()A．化学反应总是伴随着能量变化的 B．能够自发进行的反应不一定都是放热反应 C．只有放热反应才能够自发进行
D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成 2．下列物质中，熵值(S)最大的是()A．金刚石 B．Cl2(1)C．I2(g)D．Cu(s)3．水在273 K、1．01×105Pa时可转化为固态，在373 K时则又可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是()A．S(g) 5．下列热化学方程式中，放出的热量最多的是()A．CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(1)△H B．2CH4(g)+4O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(1)△H C．CH4(g)+2O2(g)== CO2(g)+2H2O(g)△H D．2CH4(g)+4O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(g)△H 6．在25℃、1．01×105 Pa条件下，反应2N2O5(g)== 4NO2(g)+O2(g)∆H== +56．7 kJ· mol-1能够自发进行。从能量上分析，生成物的总能量比反应物的总能量，从反应前后的熵值看，反应后的熵值(填“增加”、“减小”或“不变”)。〖提高题〗 7．已知：298 K、1．01×105Pa下： 石墨：△H===0．0 kJ·mol- 1、S== 5．74 J·mol-1·K-1； 金刚石：△H== 1．88 kJ·mol- 1、S== 2．39 J·mol-1·K-1。 下列叙述中，正确的是()A．根据焓和熵的观点，石墨比金刚石稳定 B．根据焓和熵的观点，金刚石比石墨稳定 C．根据熵的观点，石墨比金刚石稳定，但根据焓的观点，金刚石比石墨稳定 D．根据焓的观点，石墨比金刚石稳定，但根据熵的观点，金刚石比石墨稳定 8．某化学反应其△H== —122 kJ·mol-1，∆S== 231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A．在任何温度下都能自发进行 B．在任何温度下都不能自发进行 C．仅在高温下自发进行 D．仅在低温下自发进行 9．煤中含有硫，燃烧时会产生有害的SO2，用生石灰可以消除SO2，减少污染，其反应为 CaO(s)+SO2(s)== CaSO3(s)298 K、1．01×1．01×10Pa时，此反应的△H== —402．0 kJ·mol，∆S== 345．7 -1J·mol-1·K-1，在室温下自发进行。则保持此反应自发进行的最高炉温是多少(焓变△H及熵变∆S受温度的影响可忽略)? §4.1 原电池 二、探究重点 初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、探究难点 通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。 四、教学过程 §4.1 原电池 一、原电池实验探究 （1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。 在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？ +2+ Zn+2H=Zn+H2↑ 为什么会产生电流呢？ 其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。 （2）实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。 问：那么这个过程是怎样实现的呢？我们来看原电池原理的工作原理。 （3）原理：（负氧正还） 问：在锌铜原电池中哪种物质失电子？哪种物质得到电子？ 学生：活泼金属锌失电子，氢离子得到电子 问：导线上有电流产生，即有电子的定向移动，那么电子从锌流向铜，还是铜流向锌？ 学生：锌流向铜 讲：当铜上有电子富集时，又是谁得到了电子？ 学生：溶液中的氢离子 讲：整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，形成电流，同时氢离子在正极上得到电子放出氢气，这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。 讲：我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反，所以电流的方向是从铜到锌，在电学上我们知道电流是从正极流向负极的，所以，锌铜原电池中，正负极分别是什么？ 学生：负极（Zn）正极（Cu） 实验：我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确！讲：我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，所以可表示为： 2＋ 负极（Zn）：Zn－2e＝Zn（氧化） ＋ 正极（Cu）：2H＋2e＝H2↑（还原） 讲：其中负极上发生的是氧化反应，正极上发生的是还原反应，即负氧正还。注意：电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡 +2+ 总反应是：Zn+2H=Zn+H2↑ 讲：原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。 转折：可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液，及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢？ 学生：当然能，生活中有形形色色的电池。过渡：也就是构成原电池要具备怎样的条件？ 二、原电池的构成条件 1、活泼性不同的两电极 2、电解质溶液 3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液 4、自发的氧化还原反应(本质条件)思考：锌铜原电池的正负极可换成哪些物质？保证锌铜原电池原理不变，正负极可换成哪些物质？（C、Fe、Sn、Pb、Ag、Pt、Au等）问：锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗？ 判断是否构成原电池，是的写出原电池原理。 （1）镁铝/硫酸；铝碳/氢氧化钠；锌碳/硝酸银 ；铁铜在硫酸中短路；锌铜/水；锌铁/乙醇；硅碳/氢氧化钠 （2）[锌铜/硫酸（无导线）；碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升，另一个产生气体5.6升，判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克？设原硫酸的浓度是1mol/L，体积为3L，求此时氢离子浓度。 （3）银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中，滴入硫酸铜，问是否平衡？（银圈下沉） （4）Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥（充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂） （5）铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中 镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中 思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？ 2+2+请将氧化还原反应 Zn + Cu = Cu + Zn设计成电池： 硫s硫酸铜 硫酸 硫酸铜 此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。其中，用到了盐桥 什么是盐桥？ 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥的作用是什么？ 可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。 盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 三、原电池的工作原理： 正极反应：得到电子（还原反应）负极反应：失去电子（氧化反应）总反应：正极反应+负极反应 想一想：如何书写复杂反应的电极反应式？ 较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式 例：熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合0物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在650C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式： • 负极反应式为：2CO+2CO3-4e-=4CO2 2-正极反应式为：2CO2+O2+4e-=2CO3 电池总反应式：2CO+O2=2CO2 四、原电池中的几个判断 1.正极负极的判断： 正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极 思考：这方法一定正确吗？ 2.电流方向与电子流向的判断 电流方向：正→负 电子流向：负→正 电解质溶液中离子运动方向的判断 阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动 练习：下列哪些装置能构成原电池？ 练习： 某原电池的总反应的离子方程式为： 3+2+ 2Fe+Fe == 3Fe，不能实现该反应的原电池组成是（） A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液 练习： 宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（）A．H2为正极，O2为负极 -B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH -C．电极反应（负极）：2H2+4OH=4H2O-4e-D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应 练习： 下列关于原电池的叙述正确的是（） A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B、原电池是将化学能转变为电能的装置 C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原 D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 《化学反应原理》知识点总结 第一章：化学反应与能量变化 1、反应热与焓变：△H=H(产物)-H(反应物) 2、反应热与物质能量的关系 3、反应热与键能的关系 △H=反应物的键能总和-生成物的键能总和 4、常见的吸热、放热反应 ⑴常见的放热反应： ①活泼金属与水或酸的反应 ②酸碱中和反应 ③燃烧反应 ④多数的化合反应⑤铝热反应 ⑵常见的吸热反应 ①多数的分解反应 ②2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2+2NH3+10H2O ③ C(s)+ H2O(g)CO+H2 ④CO2+ C2 CO 5、反应条件与吸热、放热的关系：反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系，而取决与反应物和产物具有的总能量（或焓）的相对大小。 6、书写热化学方程式除了遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几点： ①放热反应△H为“-”，吸热反应△H为“+”，△H的单位为kJ/mol ②反应热△H与测定条件（温度、压强等）有关，因此应注意△H的测定条件；绝大多数化学反应的△H是在298K、101Pa下测定的，可不注明温度和压强。 ③热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是分数或小数。必须注明物质的聚集状态，热化学方程式是表示反应已完成的数量，所以方程式中化学式前面的计量数必须与△H相对应；当反应逆向进行时，反应热数值相等，符号相反。 7、利用盖斯定律进行简单的计算 8、电极反应的书写： 活性电极：电极本身失电子 ⑴电解：阳极：（与电源的正极相连）发生氧化反应 惰性电极：溶液中阴离子失电子（放电顺序：I->Br->Cl->OH-） 阴极:（与电源的负极相连）发生还原反应，溶液中的阳离子得电子 （放电顺序：Ag+>Cu2+>H+） 注意问题：①书写电极反应式时，要用实际放电的离子来表示 ②电解反应的总方程式要注明“通电” ③若电极反应中的离子来自与水或其他弱电解质的电离，则总反应离子方程式中要用化学式表示 ⑵原电池：负极：负极本身失电子，M→Mn+ +ne- ① 溶液中阳离子得电子 Nm++me-→N 正极： 2H++2e-→H2↑ ②负极与电解质溶液不能直接反应：O2+4e-+2H2O→4OH-（即发生吸氧腐蚀）书写电极反应时要注意电极产物与电解质溶液中的离子是否反应，若反应，则在电极反应中应写最终产物。 9、电解原理的应用： ⑴氯碱工业：阳极(石墨):2Cl-→Cl2+2e-(Cl2的检验：将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近出气口，试纸变蓝，证明生成了Cl2)。 阴极：2H++2e-→H2↑（阴极产物为H2、NaOH。现象（滴入酚酞）：有气泡逸出，溶液变红）。⑵铜的电解精炼：电极材料：粗铜做阳极，纯铜做阴极。电解质溶液：硫酸酸化的硫酸铜溶液 ⑶电镀：电极材料：镀层金属做阳极（也可用惰性电极做阳极），镀件做阴极。电解质溶液是用含有镀层金属阳离子的盐溶液。 10、化学电源 ⑴燃料电池：先写出电池总反应（类似于可燃物的燃烧）； 再写正极反应（氧化剂得电子，一般是O2+4e-+2H2O→4OH-（中性、碱性溶液）O2+4e-+4H+→2H2O(酸性水溶液)。负极反应=电池反应-正极反应（必须电子转移相等） ⑵充放电电池：放电时相当于原电池，充电时相当于电解池（原电池的负极与电源的负极相连，做阴极，原电池的正极与电源的正极相连，做阳极），11、计算时遵循电子守恒，常用关系式：2 H2~ O2~2Cl2~2Cu~4Ag~4OH-~4H+~4e- 12、金属腐蚀：电解阳极引起的腐蚀>原电池负极引起的腐蚀>化学腐蚀>原电池正极>电解阴极 钢铁在空气中主要发生吸氧腐蚀。负极：2Fe→2Fe 2++4e- 正极：O2+4e-+2H2O→4OH- 总反应：2Fe + O2+2H2O＝2Fe(OH)2 第二章：化学反应的方向、限度和速度 1、反应方向的判断依据：△H-T△S<0,反应能自发进行；△H-T△S=0，反应达到平衡状态 △H-T△S>0反应不能自发。该判据指出的是一定条件下，自发反应发生的可能性，不能说明实际能否发生反应（计算时注意单位的换算）课本P40T3 2、化学平衡常数： ①平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，平衡常数越大，说明反应进行的越完全。②纯固体或纯溶剂参加的反应，它们不列入平衡常数的表达式 ③平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，单位与方程式的书写形式一一对应。对于给定的化学反应，正逆反应的平衡常数互为倒数 ④化学平衡常数受温度影响，与浓度无关。温度对化学平衡的影响是通过影响平衡常数实现的。温度升高，化学平衡常数增大还是减小与反应吸放热有关。 3、平衡状态的标志：①同一物质的v正=v逆 ②各组分的物质的量、质量、含量、浓度（颜色）保持不变 ③气体的总物质的量、总压强、气体的平均分子量保持不变只适用于△vg≠0的反应④密度适用于非纯气体反应或体积可变的容器 4、惰性气体对化学平衡的影响 ⑴恒压时充入惰性气体，体积必增大，引起反应体系浓度的减小，相当于减压对平衡的影响 ⑵恒容时充入惰性气体，各组分的浓度不变，速率不变，平衡不移动 ⑶对于△vg=0的可逆反应，平衡体系中加入惰性气体，恒容、恒压下平衡都不会移动 5、⑴等效平衡：①恒温恒压，适用于所有有气体参加的可逆反应，只要使转化后物质的量之比与最初加入的物质的量之比相同，均可达到等效平衡；平衡时各组分的百分含量相同，浓度相同，转化率相同。②恒温恒容，△vg=0的反应，只要使转化后物质的量之比与最初加入的物质的量之比相同，均可达到等效平衡；平衡时各组分的百分含量相同，转化率相同。 ⑵等同平衡：恒温恒容，适用于所有有气体参加的可逆反应，只要使转化后物质的量与最初加入的物质的量相同，均可达到等同平衡；平衡时各组分的物质的量相同，百分含量相同，浓度相同。 6、充气问题：以aA(g)+bB(g)cC(g)⑴只充入一种反应物，平衡右移，增大另一种反应物的转化率，但它本身的转化率降低 ⑵两种反应物按原比例充，恒容时相当于加压，恒压时等效平衡 ⑶初始按系数比充入的反应物或只充入产物，平衡时再充入产物，恒容时相当于加压，恒压时等效平衡 化学反应速率: 速率的计算和比较；浓度对化学速率的影响（温度、浓度、压强、催化剂）； V-t图的分析 第三章 物质在水溶液中的行为 1、强弱电解质： ⑴强电解质：完全电离，其溶液中无溶质分子，电离方程式用“＝”，且一步电离；强酸、强碱、大多数盐都属于强电解质。 ⑵弱电解质：部分电离，其溶液中存在溶质分子，电离方程式用“”，多元弱酸的电离方程式分步写，其余的弱电解质的电离一步完成；弱酸、弱碱、水都是弱电解质。 ⑶常见的碱：KOH、NaOH、Ca(OH) 2、Ba(OH)2是强碱，其余为弱碱； 常见的酸：HCl、HBr、HI、HNO3、H2SO4是强酸，其余为弱酸； 注意：强酸的酸式盐的电离一步完成，如：NaHSO4=Na++H++SO42-，而弱酸的酸式盐要分步写，如：NaHCO3=Na++HCO3-, HCO3-CO32-+H+ 2、电离平衡 ⑴ 电离平衡是平衡的一种，遵循平衡的一般规律。温度、浓度、加入与弱电解质相同的离子或与弱电解质反应的物质，都会引起平衡的移动 ⑵ 电离平衡常数（Ka或Kb）表征了弱电解质的电离能力，一定温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大。Ka或Kb是平衡常数的一种，与化学平衡常数一样，只受温度影响。温度升高，电离常数增大。 3、水的电离： ⑴ H2OH++OH-，△H>0。升高温度、向水中加入酸、碱或能水解的盐均可引起水的电离平衡的移动。 ⑵ 任何稀的水溶液中，都存在，且[H+]·[OH-]是一常数，称为水的离子积（Kw）；Kw是温度常数，只受温度影响，而与H+或OH-浓度无关。 ⑶ 溶液的酸碱性是H+与OH-浓度的相对大小，与某一数值无直接关系。 ⑷ 当溶液中的H+ 浓度≤1mol/L时，用pH表示。 无论是单一溶液还是溶液混合后求pH，都遵循同一原则：若溶液呈酸性，先求c(H+);若溶液呈碱性，先求c(OH-),由Kw求出c(H+)，再求pH。 ⑸向水中加入酸或碱，均抑制水的电离，使水电离的c(H+)或c(OH-)<10-7mol/L，但 c(H+)H2O=c(OH-)H2O。如某溶液中水电离的c(H+)=10-13mol/L，此时溶液可能为强酸性，也可能为强碱性，即室温下，pH=1或13 向水中加入水解的盐，促进水的电离，使水电离的c(H+)或c(OH-)>10-7mol/L，如某溶液中水电离的c(H+)=10-5mol/L，此时溶液为酸性，即室温下，pH=5，可能为强酸弱碱盐溶液。 4、盐的水解 ⑴在溶液中只有盐电离出的离子才水解。本质是盐电离出的离子与水电离出H+或OH-结合生成弱电解质，使H+或OH-的浓度减小，从而促进水的电离。 ⑵影响因素：①温度：升温促进水解 ②浓度：稀释促进水解 ③溶液的酸碱性④ 同离子效应 ⑷水解方程式的书写： ①单个离子的水解：一般很微弱，用，产物不标“↑”“↓”；多元弱酸盐的水解方程式要分步写 ②双水解有两种情况：Ⅰ水解到底，生成气体、沉淀，用＝，标出“↑”“↓”。Ⅱ部分水解，无沉淀、气体，用，产物不标“↑”“↓”； ⑸ 盐类水解的应用：①判断溶液的酸碱性 ②判断盐溶液中的离子种类及其浓度大小 ③判断离子共存 ④加热浓缩或蒸干某些盐溶液时产物的判断，如AlCl3溶液 ⑤某些盐溶液的保存与配制，如FeCl3溶液 ⑥某些胶体的制备，如Fe(OH)3胶体 ⑦解释生产、生活中的一些化学现象，如明矾净水、化肥的施用等。（解释时规范格式：写上对应的平衡-----条件改变平衡移动-----结果） 5、沉淀溶解平衡： ⑴ Ksp:AmBnmAn++nBm-,Ksp=[An+]m[Bm-]n。 ①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，不改变Ksp。②对于阴阳离子个数比相同的电解质，Ksp越大，电解质在水中的溶解能力越强。⑵ Q>Ksp,有沉淀生成；Q=Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态；Q ⑶ 一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。如锅垢中Mg(OH)2的生成，工业中重金属离子的除去。 6、离子反应： ⑴ 与量有关的离子方程式的书写：设量少的物质物质的量为1mol，与另一过量的物质充分反应。⑵ 离子共存推断题解答时应注意：①判断一种离子存在后，一定注意与之不共存的离子一定不存在；②前面加入的试剂对后面的鉴定是否有影响。 ⑶ 离子（或物质）检验的一般步骤：取少量——加试剂——观现象——定结论。 第四节 化学反应进行的方向 教学目标： 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。 过程与方法： 通过已有知识及日常生活中的见闻，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。 情感态度与价值观： 通过本节内容的学习，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。 教学重点、难点： 焓减和熵增与化学反应方向的关系 课时安排：1课时 教学方法： 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、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论； 3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。 教学过程： 【联想、质疑】汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+ 2CO（g）= N2（g）+ 2CO2（g），你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？ 【课的引入】上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了后两个问题，即反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反应的方向的问题。 【设问】根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程（在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程）。【学生讨论】„„ 【总结】生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，„„这些都是自发过程，它们的逆过程是非自发的。 科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据，为反应方向的判断提供了必要的依据。【板书】 一、反应方向的焓判据。 【交流讨论】19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。 【学生讨论交流】„„ 【汇报交流结果】我们知道的反应中下列反应可以自发进行： NaOH（aq）+ HCl（aq）= NaCl（aq）+ H2O（aq）△H =-56KJ/mol； 2Na（s）+ 2H2O（l）= 2NaOH（aq）+ H2（g）； Al（s）+ HCl（aq）= AlCl3（aq）+ H2（g）； CaO（s）+ H2O（l）= Ca（OH）2（aq）„„ 【追问】上述反应是吸热还是放热？ 【学生回答后总结、板书】焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。 【指出】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： N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g）△H = ＋56.7KJ/mol； NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l）△H = ＋37.3KJ/mol； 因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。【板书】 二、反应方向的熵判据。 【交流讨论】我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，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，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？ 【阅读思考】课本P34—35相关内容。 【汇报交流、自主学习成果】上述自发过程与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 【总结、板书】熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。【释疑】如何理解“熵”的含义？ 【板书】混乱度：表示体系的不规则或无序状态。【指出】混乱度的增加意味着体系变得更加无序。【板书】熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。 【指出】体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序——熵增的过程。【板书】熵值的大小判断：（1）气态 > 液态 > 固态（2）与物质的量成正比 【板书】反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵 【讲述】产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。 【学与问】发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释，由此你对于理论的指导作用是否有新的体会。 【指出】有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如： -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）； -1-12Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s）△S =-39.35J·mol·K。 因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。【板书】 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。 【讲述】在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是： 【板书】体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G = △HT△S < 0 反应能自发进行； △HT△S > 0 反应不能自发进行。 【举例】对反应CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g） -1-1-1△H = + 178.2 KJ·mol △S = +169.6 J·mol·K -1-3-1-1-1室温下，△G =△H-T△S =178.2KJ·mol–298K×169.6×10KJ·mol·K =128 KJ·mol>0 因此，室温下反应不能自发进行； 如要使反应自发进行，则应使△H113.0 KJ·mol，△S =-143.5 J·mol·K -1 则△G =△H-T△S =T△S）将更适合于所有的反应过程； 4、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的速率； 5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果； 6、反应的自发性也受外界条件的影响。【课堂练习】 下列过程是非自发的是∶（） A、水由高处向低处流； B、天然气的燃烧； C、铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。2 碳酸铵〔（NH4）2CO3〕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、其分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大； B、其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。 3、下列说法正确的是∶（） A、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的； B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变； C、自发反应在恰当条件下才能实现； D、自发反应在任何条件下都能实现。 4、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。教学反思 1．建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。本节课的授课应对这种思想有所体现，学生已知道很多化学反应并了解反应的吸放热情况，运用这些已知的知识，引导学生得出焓判据。这种以学生的“学”为中心的教学方式对有利于学生掌握和理解本节知识。 2．本节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。 教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。 选修4第二章《化学反应速率和化学平衡》第4节教学设计 《化学反应进行的方向》 高平一中实验学校 杨 倩 一、教学内容分析 1、课标中的内容 《化学反应原理》主题2 化学反应速率和化学平衡，第 5点：能用焓变和熵变说明化学反应的方向。 2、教材中的内容 本节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。 教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。 二、教学目标 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。 三、教学的重点和难点 焓减和熵增与化学反应方向的关系 四、教学方法 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、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论； 3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。 五、教学过程 [联想、质疑]我向上跳，可以飞起来吗？科比弹跳性好，他能跳起来吗?为什么？学生回答万有引力。 [课的引入]上述问题是过程是否自发的问题。反应进行的方向、快慢和限度是化 第 1 页 学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了后两个问题，即反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反应的方向的问题。[设问]根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程（在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程）。[学生讨论]„„ [总结]生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，„„这些都是自发过程，它们的逆过程是非自发的。 科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据，为反应方向的判断提供了必要的依据。 [板书] 一、反应方向的焓判据。 [交流讨论]19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。[学生讨论交流]„„ [汇报交流结果]我们知道的反应中下列反应可以自发进行： NaOH（aq）+ HCl（aq）= NaCl（aq）+ H2O（aq）△H =-56KJ/mol； 2Na（s）+ 2H2O（l）= 2NaOH（aq）+ H2（g）； Al（s）+ HCl（aq）= AlCl3（aq）+ H2（g）； CaO（s）+ H2O（l）= Ca（OH）2（aq）[追问]上述反应是吸热还是放热？ [学生回答后总结、板书]焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。 [指出]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： N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g）△H = ＋56.7KJ/mol； NH4HCO（+ CH3COOH（aq）= CO（+CH3COONH（+ H2O（l）△H = ＋37.3KJ/mol； 3s）2g）4aq）因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。[板书] 二、反应方向的熵判据。 [交流讨论]我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，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，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？ [阅读思考]课本P37相关内容。[汇报交流、自主学习成果]上述自发过程与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 [总结、板书]熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。[释疑]如何理解“熵”的含义？ [板书]混乱度：表示体系的不规则或无序状态。[指出]混乱度的增加意味着体系变得更加无序。[板书]熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。 [指出]体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序——熵增的过程。 [板书]熵值的大小判断： 第 2 页 （1）气态 > 液态 > 固态（2）与物质的量成正比 [板书]反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵 [讲述]产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。 [学与问]发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释，由此你对于理论的指导作用是否有新的体会。 [指出]有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如： -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）； -12Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s）△S =-39.35J·mol·K-1。 因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。 [板书] 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。 [讲述]在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是： [板书]体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G = △HT△S < 0 反应能自发进行； △HT△S > 0 反应不能自发进行。 [展示] [举例]对反应CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g） △H = + 178.2 KJ·mol-1 △S = +169.6 J·mol-1·K-1 室温下，△G =△H-T△S =178.2KJ·mol-1–298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1 =128 KJ·mol-1>0 因此，室温下反应不能自发进行； 如要使反应自发进行，则应使△H113.0 KJ·mol-1，△S =-143.5 J·mol-1·K-1 则△G =△H-T△S =T△S）将更适合于所有的反应过程； 4、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的速率； 5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果； 6、反应的自发性也受外界条件的影响。[课堂练习] 1．下列说法正确的是（） A．凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的； B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变； C．自发反应在恰当条件下才能实现； D．自发反应在任何条件下都能实现。2．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。 3．下列说法正确的是（） A．放热反应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．自发进行的反应一定容易发生； D．有些吸热反应也能自发进行。4．250C和1.01×105Pa时，反应2N2O（=4NO（+ O（△H=＋56.76kJ/mol，5g）2g）2g）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。5．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。6．以下自发反应可用能量判据来解释的是()A．硝酸铵自发地溶于水； B．2N2O5(g)= 4NO2(g)+ O2(g)△H=+56.7kJ/mol； C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9 kJ/mol； D．2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6 kJ/mol。[布置作业] 温故新知识，做导学案83至85页题。 第 4 页 六、教学反思 1．建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。本节课的授课应对这种思想有所体现，学生已知道很多化学反应并了解反应的吸放热情况，运用这些已知的知识，引导学生得出焓判据。这种以学生的“学”为中心的教学方式对有利于学生掌握和理解本节知识。 2．相对于上一年的教材，这本书对能量判据通过例子进行了说明，且后面通过科学视野对综合考虑了焓变和熵变的自由能变化作了介绍，有利于学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。在授课中如能对熵的概念作简单介绍，利用简单例子应用自由能变化判断反应的方向将更能加深学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。 第 5 页第二篇：人教版高中化学选修4《化学反应原理》教案：4.1 原电池
第三篇：高中化学选修4《化学反应原理》知识点总结
第四篇：化学反应进行的方向教案
第五篇：化学反应进行的方向教案
点击咨询 