普通高中课程标准实验教科书--化学选修4[江苏版] 第二单元 化学反应的方向和限度教案11(2-2-1:化学反应的方向及判断依据)
教学目标
1.了解自发反应的含义
2.了解焓变、熵变与反应方向的判断
3.学会利用反应方向的判据ΔG=ΔH- TΔS判断反应方向 重点 自发反应与反应方向的判断。 难点 熵变与焓变的理解。 教学方法 阅读讨论法 教学过程 (一)自主探究
一、什么是自发反应?
P39 (交流与讨论一): 写出方程式
1 2 3 4 二、放热反应大都是自发反应吗? (P40你知道吗)
理由 . 三、所有自发反应都是放热反应吗?
学生探究实验:(P40观察与思考)
1.硝酸铵溶于水 现象: 结论:
2.NH4Cl晶体+消石灰 现象: 结论:
反应发生的原因 。 熵
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 ,熵 . 四、导致混乱度增加的因素有哪些?
1. 同一物质在气态时熵值 ,液态 ,固态时 。 2. 固体的 过程、墨水 过程和气体的 过程。 3. 产生气体的反应和气体的物质的量 的反应。 反应的熵变
熵变: 。 ΔS>0体系的混乱度 ,有利于反应自发进行; ΔS<0 体系的混乱度 ,不利于反应自发进行。
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 恒T恒P ΔH<0,ΔS>0
ΔH>0,ΔS<0 ΔH>0,ΔS>0 ΔH<0,ΔS<0 (二)总结
1.自发反应 这种在一定条件下不需外界帮助,(一经引发)就能自动进行的反应,称为自
发自发反应。
在研究各种体系的变化过程时,人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方
向进行。显然,能量越低,体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。的确,很多放热反应,(ΔrHm<0) 在298.15K、标准态下是自发的。而且反应放出热量越多,体系能量降低得也越多,反应也越完全 2.判断化学反应方向的依据
(1)化学反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一,
此有人曾试图以反应的焓变(ΔH)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下,当 ΔH < 0时:化学反应自发进行, ΔH> 0时:化学反应不能自发进行 但是,实践表明:有些吸热过程(ΔH>0)亦能自发进行。例如,水的蒸发,NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等都是吸热过程,但在298.15K、标准态下均能自发进行:
-1
NH4Cl(s) ─→ NH4+(aq) + Cl-(aq); △H = 14.7 kJ·mol
-1
Ag2O(s) ─→ 2Ag(s) + 1/2O2(g); △H = 31.05 kJ·mol 又如,CaCO3的分解反应是吸热反应(ΔH >0)
-1
CaCO3(s) ─→ CaO(s) + CO2(g); △H = 178.32 kJ·mol
在298.15K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K时,CaCO3的分解反应就变成自发过程,而此时反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变影响甚小)。由此可见,把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因此除了反应焓变以外,肯定有其它因素的的制约。
为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?下面以NH4C1的溶解和Ag2O的分解为例说明
之。例如,NH4Cl晶体中的NH4+和Cl-,在晶体中的排列是整齐、有序的。NH4C1晶体投入水中后,形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中,无论是
+-NH4(aq)、Cl(aq)还是水分子,它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。 体系混乱度的增加和温度的改变,也是许多化学和物理过程自发进行的影响因素。 由此可见,自然界中的物理和化学的自发过程一般都朝着混乱程度(简称混乱度)增大的方向进行。
体系内组成物质粒子运动的混乱程度,在热力学中用另一个物理量──“熵”来表示(其符号为“S”)。 (2)化学反应的熵变
一定条件下处于一定状态的物质及整个体系都有其各自确定的熵值。因此,熵是描述
物质混乱度大小的物理量,物质(或体系)的混乱度越大,对应的熵值就越大,反应前 后体系熵的变化叫做反应的熵变,用△S表示。
物质的聚集状态不同其熵值不同, 同种物质的(g)>(1)>(s)。物质的熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力的增大而减小。熵与焓一样,化学反应的熵变(ΔS)与反应焓变(ΔH)的计算原则相同,只取决于反应的始态和终态,而与变化的途径无关。
变化前后体系的混乱度增大,此过程△S >0, △S越大,越有利于反应的自发进行;变化前后体系的混乱度减少,此过程△S<0,△S越小,不利于反应的自发进行。 由此可见,判断反应能否自发进行,必须从焓变与熵变两个角度进行分析 (3)判断反应能否自发进行
恒温恒压时:
各种情况 ΔH的符号 ΔS 的符号 反应情况
1 (-) (+) 任何温度下均为自发反应 2 (+) (-) 任何温度下均为非自发反应 3 (+) (+) 常温下为非自发反应 高温下为自发反应
4 (-) (-) 常温下为自发反应 高温下为非自发反应
[交流与讨论]课本第42页
[补充]从吉布斯公式来表示规律:
ΔH-TΔS:<0,自发进行;>0,非自发进行;=0,平衡状态
高中化学 《化学反应的方向及判断依据》教案1 苏教版选修4
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