魯科版

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化學反應原理

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第2章化學反應的方向、限度與速率第1節

化學反應的方向核心素養發展目標證據推理與模型認知1.通過分析反應的焓變與反應的方向，了解反應焓變與反應方向有關，但不是唯一的影響因素；2.通過分析反應的熵變與反應的方向，了解反應熵變與反應方向有關，但也不是唯一的影響因素；3.通過分析關系式△H-T△S，分析反應焓變和反應熵變對反應方向的綜合影響。2021年6月17日9:22:27環節一：感受自發過程在等溫、等壓條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程為自發過程。請同學們聯系生活，列舉其他自動發生的過程。能量角度：體系趨向于從高能量狀態轉換為低能量狀態生活中的自發過程任務一：反應焓變與反應方向交流?研討

觀察以下能自發進行的化學反應的熱化學方程式，總結這些自發反應的共同點是什么?(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=－802.3kJ/mol(3)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)

ΔH=－444.3kJ/mol(4)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=－571.6kJ/mol共同點：

ΔH<0，放熱反應(5)2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH=－822.3kJ/mol(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

ΔH=－57.3kJ/mol據此得出什么結論？環節二：化學反應的方向任務一：反應焓變與反應方向

19世紀的化學家曾認為：

ΔH<0，反應自發進行

ΔH>0，反應不能自發進行”證明“：科學研究中，要證明一個假設成立，就是證明凡符合假設的所有情況都能得出結論，即列舉大量支持假設的實例?！弊C偽“：要證明一個假設不成立，只需舉出一個反例就可。

任務一：反應焓變與反應方向動手動腦實驗內容：實驗現象：實驗結論：NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反應產生刺激性氣味的物質，燒杯壁變涼NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反應為可自發進行的吸熱反應△H＜0，利于反應自發進行，但不絕對，吸熱反應也有能自發進行的。實驗小貼士注意規范操作小結(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH>0(4)(1)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl

(s)

=

BaCl2(aq)

+2NH3(g)+10H2O(l)

ΔH>0思考根據下列自發吸熱反應的共同特點判斷是什么“推動”了反應的進行？任務二：反應熵變與反應方向一個新的物理量——熵1.定義：描述體系無序程度的一個物理量?！朣，單位是J·mol-1·K-12.大小判據：無序程度越高,熵值越大。純物質的熵值的大小與物質的種類、數量、聚集狀態以及溫度、壓強等因素有關。例如，同一條件下，不同物質，熵值不同；

同一物質，S(g)>S(l)>S(s)；

物質的量越大，熵值越大。有序無序熵增原理比較熵變？類比?歸納常見熵ΔS>0增加的物理過程固體的溶解

水的汽化

墨水在水中的擴散

氣體的擴散化學反應存在著熵變（ΔS）ΔS=反應產物的總熵—反應物的總熵對于確定的化學反應，在一定條件下具有確定的熵變。ΔS>0反應體系混亂度增大ΔS<0反應體系混亂度減小判斷下列過程的熵變是大于零還是小于零？(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)(2)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)(3)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)(4)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)(5)Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)ΔS＞0ΔS＜0【針對訓練】ΔS＞0ΔS＜0ΔS＜0(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH>0(4)(1)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl

(s)

=

BaCl2(aq)

+2NH3(g)+10H2O(l)

ΔH>0任務二：反應熵變與反應方向ΔS＞0，利于反應自發進行思考下述過程的方向性，體會熵變與反應的自發性有何關系?交流?研討熵減少的反應，在一定條件下也可以自發進行是不是只有熵增（ΔS＞0）的反應才能自發進行？不是ΔS＞0的反應，利于反應自發進行，但不絕對，熵減小的反應也有能自發進行的。小結任務二：反應熵變與反應方向任務三：用焓變與熵變綜合判斷反應方向焓變熵變反應的自發性ΔS＜0ΔS＜0ΔS＞0ΔS＞0ΔH＜0ΔH＜0ΔH＞0ΔH＞0？反應能夠自發進行反應不能自發進行拓展?視野

吉布斯自由能（符號G）的定義式為G=H-TS?！鱃為反應的吉布斯自由能變△G＝△H－T△S，表示的是一個封閉體系在等溫、等壓條件下做最大非體積功的能力。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，反應的方向可依據△G來判斷?！鱃＝△H－T△S<0，反應正向能自發進行△G＝△H－T△S=0，反應到達平衡狀態△G＝△H－T△S>0，反應正向不能自發進行判斷下列反應進行的趨勢。(1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)(2)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)ΔH＜0ΔS＜0△G＝△H－T△S低溫自發進行ΔH＞0ΔS＞0△G＝△H－T△S高溫自發進行Δ任務三：用焓變與熵變綜合判斷反應方向任務三：用焓變與熵變綜合判斷反應方向焓變熵變反應的自發性反應能夠自發進行反應不能自發進行ΔS＜0ΔS＜0ΔS＞0ΔS＞0ΔH＜0ΔH＜0ΔH＞0ΔH＞0與溫度有關低溫利于自發進行高溫利于自發進行說明小貼士1反應可行性和反應現實性的區別反應方向的判據只能用于確定反應是否有自發進行的趨勢，不能確定反應是否一定會發生。2以上反應的討論，僅限于等溫等壓及除了體積功以外不做其他功條件下，人為的干預可以改變反應的方向。遷移應用汽車尾氣中主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它們是現代城市中的重要大氣污染物，依據所學知識提出治理的辦法并說明理論依據。NO(g)+CO(g)=？？

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在298K、100kPa下，ΔH＝－746.8kJ·mol－1，ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。ΔH－TΔS＝－746.8kJ·mol－1－298K×(－197.5×10－3kJ·mol－1·K－1)=-687.9kJ·mol－1＜0因此，室溫下反應能正向進行。治理的辦法之一：汽車排氣管安裝催化轉化器?？茖W改善生活化學反應的方向反應焓變反應熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減能量判據熵判據ΔH-TΔS<0反應正向能自發進行。ΔH-TΔS=0反應達到平衡狀態。ΔH-TΔS>0反應正向不能自發進行。模型建構思維建模本節收獲化學反應△H△S能否正向自發進行2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)-78.3kJ/mol494.4J/mol/KCO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)110.5kJ/mol-89.4J/mol/K4Fe(OH