专题2 第二单元 化学反应的方向和限度
[教学目标]
1、知识与技能：（1）理解熵的概念
（2）能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向
2、过程与方法：通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发
反应进行的两个因素。
3、情感态度与价值观：通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。 [教学重点] 自发反应与反应方向的判断。 [教学难点] 熵变与焓变的理解。 [教学过程]
【引导】我们知道，水总是由高处往低处流，这一过程能自发进行，而低水高流现象能否自发发生？低水高流要实现可采取什么办法？在低水高流过程中外界停止做功，过程还能否实现？ 【板书】：一、自发过程与自发反应
1、自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。 讨论 请尽可能多地列举你熟知的自发过程。如：NaCl溶于水、室温下冰融化成水、热由高温物体传向低温物体、铁器暴露在潮湿空气中会生锈、可燃性气体在空气中遇明火就会燃烧等等。
总结：自发过程的特点：自发过程具有方向性，且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。
叙述：与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。
板书：2、自发反应：在一定条件下（一定温度和压强下）不需外界帮助，就能自
动进行的反应，称为自发反应。如：Zn和CuSO4反应。
交流与讨论P42：讨论下列反应在室温下能否自发进行。如能自发进行，请写出相
应的化学方程式。
1、水分解成氢气和氧气的反应。 2、氯气与溴化钾溶液的反应。 3、乙烯与溴单质的反应。 4、氮气和氧气生成一氧化氮。 过渡：究竟如何判断一个反应是否能自动进行？
板书：二、判断化学反应方向的依据
分析与讨论： 下列反应都能自发进行，分析其可能的原因 3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s) △H = -1118.4 kJ·mol-1 C(s) + O2(g) = CO2(g) △H = -393.509 kJ·mol-1 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = -890.36 kJ·mol-1
学生寻找规律 得出结论：放热反应，体系的能量降低，自然界的过程有着趋
于向能量较低方向进行的趋势，放热有利反应自发，它是自发反应的一个内在推动力。
板书：<结论>1、判断化学反应方向的依据一（焓判据）：?H＜0 的反应有自发进行的倾向。
提出问题：“放热反应可以自发进行，吸热反应不能自发进行”，你同意这种观点
吗？
探究实验：学生观察现象并得出结论
NH4Cl晶体+氢氧化钡晶体反应 现象: 温度降低，锥型瓶和木板间结冰。 得出结论: 有些吸热过程或没有热效应的过程也可能自发进行，所以?H＜0 不是
判断反应是否自发的唯一依据。
追问：是什么因素促使吸热反应也能自发进行呢？ 继续探究： 学生动手实验
1、有序的火柴棒散落；2、蔗糖溶于水。
得出结论: 自发过程取向于最大混乱度的倾向。
板书：<结论>2、判断化学反应方向的依据二（熵判据） ：大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增加的倾向
引入新概念：（1）熵 衡量一个体系混乱度的物理量。 符号： S 构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大。
熵变：反应前后体系熵的变化，符号：ΔS ΔS>0体系的混乱度增大，有利于反应自发进行； ΔS<0 体系的混乱度减小，不利于反应自发进行。
分析与讨论：判断下列过程的熵变大于零还是小于零
① H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
② NaOH（s）==Na+(aq)+OH-(aq) ③ N2(g)+3H2（g）高温 2NH3(g)
④ CaCO3(s) == CaO3(s) + CO2(g) 归纳：（2）导致混乱度增加的因素
1、 同一物质在气态时熵值 最大 ，液态 较小 ，固态时 最小 。 2、 固体的溶解过程、墨水 扩散 过程和气体的 扩散 过程。 3、 产生气体的反应和气体的物质的量 增加 的反应。
小结：综上所述,体系能量减小和混乱度增加都能促使反应自发进行,焓变和熵变
共同制约着化学反应进行的方向。
跟踪练习： 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向
焓变 熵变 反应方向 ①NH3（g）+ HCl（g）= NH4Cl（s）
加热
②高温分解石灰石
得出结论： 反应是否自发还与温度有关 知识的归纳：要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反
应的焓变△H和熵变△S，由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更适合于所有的过程。
[拓展视野]对于一个化学反应能否自发进行，可用体系自由能的变化（△G）来判断。 ＜ 0 ，一定能自发进行
△G = △H－T△S ＝ 0 ，达到平衡状态
＞ 0 ，一定不能自发进行
恒T恒P
焓变 ?H＜0 ?H＞0 ?H＜0 ?H＞0
需要注意：
熵变 ?S＞0 ?S＜0 ?S＜0 ?S＞0 化学反应能否自发进行 一定自发 一定非自发 低温自发 高温自发 (1)很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。
(2)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。
例如:涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。 知识的运用：
1、解决提出的问题：已知在298K、100Pa下反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H = —113.0 kJ·mol-1，△S= —145.3J·mol-1·K-1。请同学们经过计算判断人们提出的用上述反应治理汽车尾气是否可行？
2、解释以下两种自发现象： ①室温时冰融化 ②－10℃时水结冰 知识的巩固：
1、下列说法正确的是：（ B ）
A．凡是放热反应都是自发的。 B．铁在潮湿空气中生锈是自发过程 C．自发反应都是熵增大的反应。 D．电解池的反应是属于自发反应 2、下列过程属于自发过程的是（ A C ）
Ａ，水由高处往低处流 Ｂ，水分解成氢气和氧气
Ｃ，甲烷和氧气的混合气体遇明火就会燃烧 Ｄ、CO气体分解生成C和氧气
3、下列属于熵增加过程的是（ D ） Ａ，硝酸钾从溶液中析出
Ｂ，氨气和氯化氢气体生成氯化铵晶体 Ｃ，水蒸气凝结成液态水
Ｄ，碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳、氨气和水蒸气 4、下列说法中正确的是（ C ）
Ａ，熵增加的反应一定能自发进行 Ｂ，自发进行的反应一定能迅速发生 Ｃ，在一定条件下，吸热反应可自发进行 Ｄ，吸热反应一定不能自发进行 5、下列反应一定能自发进行的是（ D ） Ａ，熵增加的反应 Ｂ，放热反应 Ｃ，吸热反应 Ｄ，放热的熵增加的反应
6、下列说法中正确的是（ D ）
A．某反应低温条件下能自发进行，那么高温条件下也一定能自发进行 B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低温条件下也不能自发进行 C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反应温度无关 D．温度有可能对反应的方向起决定性的作用
高中化学选修四：专题二化学反应方向及判断依据
