第一篇：人教版高中化学选修4《化学反应原理》教案：4.1 原电池
§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
第二篇：高中化学选修4《化学反应原理》知识点总结
《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。 第一节 原电池 教学目标： 知识与技能： 1、了解原电池原理； 2、掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件； 3、理解铜锌原电池的原理与结构，初步学会制作水果电池。过程与方法： 1、培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学方法； 2、培养学生的观察能力； 3、培养学生的实验设计能力。情感态度与价值观： 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。教学重点：原电池原理 教学难点：原电池设计 实验准备： 铁片、锌片、铜片、稀硫酸、电流计、带夹子的导线若干、烧杯、试管、酒精、橘子、小灯泡、碳棒、CuSO4溶液。课时安排：1课时 教学方法： 利用演示实验，启发学生的思维 实验——思考——讨论——总结 教学过程： [引言]我们已经知道，铁是比较活泼的金属，能溶于稀硫酸；而铜是不活泼的金属，不能溶于稀硫酸，下面我们先来观察两组实验现象。 [实验演示]①把铁片与铜片分别插入盛有锈硫酸的烧杯中； ②把铁片与铜片用导线连接后，插入盛有稀硫酸的烧杯中，让学生观察回答现象。[学生回答]在烧杯中分别插入一根铁片或铜片后，铁片上有气泡产生，而铜片上没有； 把铁片与铜片连接后放入烧杯，铜片上有气泡放出，而铁片逐渐溶解，但无气泡。 [讨论]为什么铜片上会有气泡生成？ [学生回答]H在铜片上得到了电子。 [设问]同学们推测的非常正确，但我们必须清楚，H在铜片上得到的电子是铜本身提供的还是从铁丝上传过来的呢？这又是为什么呢？这一节我们就来揭穿其中的奥妙。[板书]第一节 原电池 [实验探究]下面请同学们做如下实验： ①将锌片与铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯里； ②用导线把锌片和铜片连接起来； ③在导线中间接入一个电流计，让学生认真观察，回答实验现象。[学生回答]①锌片逐渐溶解，且锌片上有气泡产生，铜片上无气泡产生； ②铜片上有气泡，而锌片上没有气泡，但锌片仍在溶解； ③电流计的指针发生偏转。 [教师]很好，电流计的指针发生偏转，说明导线中有电流通过。那么电流是如何产生的呢？我们来思考下面几个问题： [投影]①形成电流的条件是什么？ ②在该体系中，电子从哪里来，到哪里去？ ③锌片和铜片用导线连接后，插入稀硫酸中，Cu片上为什么有气泡产生？ ④锌片的质量有无变化？溶液中c(H)如何变化？ ⑤从能量变化的角度分析这是什么装置？写出锌片和铜片上变化的离子方程式。（分小组回答后教师板书补充） [讲述]以上实验早在1799年就被意大利物理学家伏打捕捉并加以研究，于是发明了世界上第一个原电池——伏打电池。 [板书] 1、原电池：将化学能转化为电能的装置 [过渡]那么原电池的正负极如何确定呢？首先同学们想一想常见的干电池哪一极是负极，哪一极是正极？ [学生回答]干电池是锌筒为负极，有铜帽的碳棒为正极。 [讲述]根据物理上的规定，电子流出的极是 极，电子流入的极是 极，那么正负极发生了什么反应？电子流向与电流方向是否一致？ + ++ 2 [讲述]由以上分析可以看出，原电池是通过氧化反应和还原反应分别在两极进行来实现化学能到电能的转化的。请同学们写出刚才用铜、锌和稀硫酸组成的原电池的两极反应式和电池的总反应方程式。 [学生练习]负极：Zn—2e=Zn 正极：2H+2e=H2↑ 总反应方程式：Zn+H= Zn+ H2↑ 请同学们讨论一下装置是否为原电池？ + 2+ — 2+ + — [引导]通过电流计指针偏转情况分析以上装置哪些可形成原电池，并结合所给装置图来分析组成原电池的条件和原理。（学生讨论后回答教师板书）[板书]原电池的形成条件 （1）有活泼性不同的两种金属（或一种是非金属导体，如石墨）作电极； （2）要有电解质溶液； （3）要形成闭合回路。 [投影练习]下列装置能形成原电池的是（） 答案：CD [讲述]具备了以上条件，就能构成原电池。我们可用梨、西红柿、铁丝、铝丝、铅笔等构成原电池，我们不妨自己试验一下。[思考]什么类型的化学反应可设计成原电池？ [小结]常温下可自发进行的氧化还原反应能设计成原电池。[练习]给出下列物质可设计出几组原电池？ Zn、Cu、C稀硫酸、AgNO3溶液 教学反思： 本节课充分利用实验，改教为导，变学为思，不仅可以加深学生对原电池的理解，而且可以促进学生主动思维，自求理解从而培养学生分析问题、解决问题的能力，活跃了课堂气氛，收到了较好的效果。 这是一节典型的实验探究课。通过实验产生一个奇怪的问题：铜的表面竟然出现了气泡，学生非常乐于思考这样的难题。他们绞尽脑汁，提出五花八门的“合理”假设：铜片不纯；硫酸中有杂质，杂质与Cu反应；锌失去的电子跑到铜上。当对这些假设进行讨论时，有赞成有反对，赞成派会陈述赞成的理由，反对派会提供反驳的证据，课堂气氛热烈，学生思维处于亢奋。经过一番交锋后，同学们的意见趋于一种最合理的假设，此时再放手让学生通过实验验证假设，学生情绪回落平静，个个静静地思考，一丝不苟地做实验。实验结果验证了假设的正确性。再通过问题串，步步引领学生揭开电流产生的秘密。 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)? 第一节 化学反应速率（第一课时） [教学目的] 1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法； 2.掌握化学反应速率的计算及化学反应速率的影响因素； 3.明确研究化学反应速率的意义。 [教学重点] 1．化学反应速率的涵义及简单计算 2．化学反应速率的影响因素 第一课时 [教学过程] [设问]假设你是某合成氨工厂的技术人员，请从化学的角度出发，如何提高工厂的生产效益？ [学生活动]思考讨论回答问题 [创设情境导入新课] [学生讨论后总结讲授]要考虑的问题很多方面，但应该研究解决的关键是： 1）改变条件，加快合成氨反应的速率； 2）改变条件，提高氨的产率。 如何解决这一关键问题呢？这就要研究有关化学反应的速率和化学平衡。[板书] 第二章 化学反应速率和化学平衡 [讲授提问] 初中物理学习了有关物体运动的知识。我们知道，不同的物体的运动快慢是不同的，有的物体运动相当快，而有的物体运动则相当慢。用什么物理量表示不同物体运动的快慢？这一物理量是如何定义的？常用的单位是什么？ [根据学生回答讲授并板书] 运动速率：单位时间内物体移动的距离；单位：m/s [提问] 同学们想一想，不同的化学反应快慢是否一样？ [指导学生完成演示实验] 实验2-1。观察放出气泡的量。[学生活动] 思考问题完成实验回答现象 [讲授] 由实验可知，CaCO3与盐酸反应产生气泡要明显比CaCO3与醋酸的快。也就是说，不同物质在反应时有快慢之分。在化学中用化学反应速率来表示反应的快慢。 [板书] 第一节 化学反应速率 [提问] 化学反应速率这一物理量是如何定义的？常用的单位是什么？ [指导学生阅读] 请阅读课本P20有关内容，回答上述问题。[根据学生回答讲授并板书] 一、化学反应速率 1、定义：单位时间内反应物浓度减少或生成物浓度增加的量（浓度） 用心 爱心 专心 2、表示：v=△C/△t；单位：mol/L·min或mol/L·s [提问] 请指出下列说法所表示的含义： 某物质在某一化学反应中的反应速率为0.50mol/L·min。 [讲述] 该说法表示该物质在参与反应时，1分钟内物质的量浓度减少(或增加)了为0.50mol/L.[练习] 在A+2B==C的反应中，已知其始时A的浓度为2mol/L，经过2分钟后，其浓度变为1mol/L，求该物质在2分钟内的反应速率。[巡视，了解学生答题情况，并讲授]（内容略） [设问] 在某一反应中，用不同物质表示该反应的速率时，其数值是否相同？ [指导学生完成下列练习] 合成氨的反应为：N2+3H2==2NH3。现往某2L的容器中充入2mol的N2和5mol的H2，反应5分钟后，容器中N2的物质的量减少为1mol。试求：（1）5分钟后容器中H2、NH3的物质的量。（2）5分钟内三者的反应速率各是多少？（3）三者速率是否相等？它们之间有何关系？ [针对学生完成情况讲评]（1）H2和NH3的物质的量依次为2mol、2mol（2）三者的速率依次为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L（3）不相等；三者之间的关系为V（N2）：V（H2）：V（NH3）=1：3：2 [小结并板书] 3、用不同反应物表示同一反应的反应速率时，其数值不一定相等；它们之间之比等于化学方程式的计量数之比。 [讲解] 对于化学反应速率，同学们还应注意；它用反应物浓度减小或生成物浓度增加来表示，不取负值；而且根据公式可知，所求得的值是指定时间内的平均值。还需注意的是，由于不同物质表示反应速率时，其数值会不同，因此必须指明是哪种物质。[板书] 4、（1）反应速率不取负值，且表示指定时间内的平均值。 （2）必须指明所对应的物质。[讨论]请同学们谈谈研究化学反应速率的意义。 [讨论后小结] 由于有的反应速率很慢，现实生产生活中要加快，如钢铁冶炼、合成橡胶；而有的反应速率很快，现实生产生活中要减慢，如钢铁生锈、橡胶老化。这对提高生产效益、减少浪费等都有现实意义。研究它们，就可以采用适当的方法来实现加快或减慢的目的，因此很有意义。 [归纳小结] 本节学习了化学反应速率的概念、表示方法及研究反应速率的意义。学习时，要重点掌握以下几点： 用心 爱心 专心（1）反应速率是表示反应快慢的物理量，用单位时间内浓度变化表示，单位为mol/L.s或mol/L.min； （2）用不同反应物表示反应速率时，其数值可能不相等；但数值之比等于化学方程式的计量数之比； （3）反应速率是一个平均值。[课堂练习] 1．往一容积为5L的密闭容器中充入2molN2、4molH2进行合成氨反应。该合成反应5分钟内的速率V（NH3）=0.02mol/L·min。试求反应进行5分钟时，容器中各物质的物质的量是多少。[针对学生完成情况讲评]（内容略） 2．根据下图填空： （1）反应物是________；生成物是_________（2）在2分钟内A、B、C三者的反应速率值各是多少？ 该反应的化学方程式是：__________________.[课外练习] 课本P21习题一 二 用心 爱心 专心 3 第一节 化学反应速率 （第二课时） [教学目的] 1、使学生深化对化学反应的本质认识； 2、使学生理解浓度、压强等外界条件对化学反应速率的影响； [教学重点]浓度对化学反应速率的影响 [教学难点]浓度对化学反应速率的影响的原因 第二课时 [教学过程] [提问] 从物质结构（化学键）的角度看，化学反应的本质是什么？ [学生思考并回答] [针对学生的回答总结] 化学反应的过程就是反应物组成微粒重新组合形成新物质的过程。也就是说，就是旧键断裂、新键形成的过程。例如，在2HBr+Cl2=2HCl+Br2反应中，H-Br、Cl-Cl断裂，形成H-Cl、Br-Br。 [提问]怎样加快或减慢化学反应？影响化学反应速率的因素是什么？ [板书] 二、外界条件对化学反应速率的影响 [引导学生完成实验2-2] [总结现象] 加入1mol/L盐酸的试管中有大量的气泡产生；而加入0.1mol/L盐酸的试管气泡很慢。 [提问] 根据这一现象，同学们可以得出什么结论？（学生思考并归纳） [讲解] 浓度大的盐酸与大理石反应的速率比浓度小的盐酸与大理石反应的速率大。因此，由此实验推知，反应物的浓度越大，反应速率越大。 [设问] 该结论是否适合所有的化学反应？请同学们继续完成下列实验。 补充实验：往装有1mL的0.05mol/LNa2S2O3溶液的两支试管中分别加入1mL0.10mol/L、0.50mol/L的H2SO4(尽量做到同时加入)（学生完成实验，并汇报现象） [讲解] 浓度大的硫酸与Na2S2O3混合后先有沉淀产生；而浓度小的硫酸与Na2S2O3混合时产生沉淀的现象要来得慢。由此可以证明，反应物的浓度越大，反应速率越大。[小结] 1、在其他条件不变时，反应物的浓度越大，反应速率越大。[提问] 为什么增大反应物浓度可以加快反应速率？（学生先思考、讨论） [讲解并板书] 原因：浓度增大，单位体积内活化分子数目增多，有效碰撞次数增加，反应速率加快。[思考] 某一密闭反应体系中有如下反应：N2+3H2==2NH3。现往体系中再充入一定量的N2、H2，用心 爱心 专心 该反应的速率将有何变化？（学生思考回答）[讲评]（内容略） [提问] 如果对上述反应体系进行压缩，反应速率是否回改变？为什么？ [讲解](此内容可放置在最后做拓展)压缩体积，使得反应体系内的压强增大。压强增大一倍，其体积将缩小至原来的一半，而体系内分子的数目保持不变，使得单位体积中的分子数增加一倍，换句话说，就是各物质的浓度增大一倍。浓度增大，反应速度也就增大。 [小结并板书] 2、在其他条件不变时，增大压强，反应速率增大。其实质是压强改变，引起浓度的改变。仅适用于体系中有气体物质的反应。 [讨论] 往上述反应体系中充入适量的He，体系的压强如何改变？反应速率是否改变？为什么？ （学生讨论，汇报答案） [讲评] 充入He，体系的压强增加。但是，体系压强的改变并未引起各物质浓度的改变，因此反应速率将不会发生改变。请同学们特别要注意：对于压强的改变，只有引起反应体系中物质浓度的变化才对反应速率产生影响。[演示2-3] H2O2 + MnO2 —— 我们可以看到，在H2O2中加入MnO2粉末时，立即有大量气泡产生，而在没有加入MnO2粉末的试管中只有少量气泡出现。可见催化剂MnO2使H2O2分解的反应加快了。 综上所述，许多实验和事实都证明，对于同一个化学反应来说，条件不同时，反应速率会发生变化。增大浓度、升高温度、使用催化剂化学反应速率增大。如果改变有气体参加反应的压强，同样能改变化学反应速率。另外，电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。[巩固练习] 1、在一固定体积的密闭体系中发生反应：N2+3H2==2NH3。现采取下列措施：（1）往体系中充入一定的氢气；（2）往体系中充入一定量的氮气；（3）往体系中充入一定量的He；（4）压缩容器使体积变小。哪些措施能够使反应速度增大？为什么？ 2、讨论：乙炔在空气中燃烧时火焰的温度较在氧气中燃烧时火焰的温度更低，原因是什么？ 作业：P21习题三 课外补充练习 用心 爱心 专心 5第三篇：高中化学《原电池》教案2 新人教版选修4
第四篇：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
第五篇：高中化学《化学反应速率》教案5 新人教版选修4
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