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2019-2020年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第四节 化学反

应进行的方向教案（1） 新人教版选修4

[导课]化学反应原理有三个重要组成部分，反应进行的方向、快慢（反应速率）、反应限度（化学平衡），后两个我们已经初步解决，今天我们解决，我们现在来学习第一个问题：反应进行的方向。

[板书]第四节 化学反应进行的方向

[问题]科学家是怎样根据什么原理来判断一个化学反应能否发生？（学生阅读相关内容后回答）

[回答]科学家根据体系存在着力图使自身能量“最低”和由“有序”变“无序”的自然现象，提出了相关联的能量判椐和熵判椐，为最终解决上述问题提供了依据。

[小组探讨]不借助外力自发进行的自发过程的特点。

[汇报1]体系趋于从高能态变为低能态（对外做功或释放热量）。 [投影]

[讲解]同学们所回答的就是所谓的能量判椐：体系趋于从高能态变为低能态（对外做功或释放热量）。

[板书]1、能量判椐：体系趋于从高能态变为低能态。

[问题]同学们在相互探讨一下由“有序”变“无序”的自然现象，举例说明。

[汇报2]密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽（包括挥发性固体），会通过分子扩散自发形成均匀混合物。物质溶于水自发地向水中扩散，形成均匀的溶液等。

[讲解]为解释这一类与能量无关的过程的自发性，科学家提出了另一推动体系变化的因素：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

[投影]

[板书]2、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

[讲解] “熵”是德国物理学家克劳修斯在１８５０年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考

虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。 热力学第二定律告诉我们，能量转换只能沿着一个方向进行，总是从高能量向低能量转换，从有序到无序，人类利用这个过程让能量做功，同时系统的熵增加，熵是一个描述系统状态的函数。熵增加的过程，就意味着能量耗散了，从有用的能量转化向对人类无用的能量。

[思考]气态、固态、液态三者熵值大小。 [板书] 熵值：气态>液态>固态。

[学与问]发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？

[回答] 根据熵判椐，在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序到无序方向进行。

[讲解] 早在一个世纪之前，在无数化学家的辛勤努力下，发现绝大多数放热的化学反应都能自发地进行。因此提出用反应的焓变（ΔH）作为判断反应自发性的依据。这样就得出：若ΔH＜0，正向反应能自发进行；若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。并进一步提出，ΔH的负值越大，放热越多，则反应越完全。因为反应进行时若放热，则体系的能量必然降低。放出的热量越多，则体系的能量降低得越多。因此，反应体系有趋向于最低能量状态的倾向。

[板书]3、焓变（ΔH）作为判断反应自发性的依据：若ΔH＜0，正向反应能自发进行；若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。

[讲解]但有些吸热反应在室温下也能自发进行，且熵值增大。如： 2N2O5（g）= 4NO2（g）+O2（g）；△H=56.7kJ/mol （NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）；△H=74.9kJ/mol

有些吸热反应在室温下虽不能自发进行，但当温度升高时却能自发进行。

另如298 K（25 ℃）时，CaCO3能长期稳定存在，若升温至1 106 K（833 ℃）时，反应立即自发地正向进行。碳酸钙的受热分解，是因为它能产生气体状态的二氧化碳分子，使体系的熵值增大。但该反应因外界输入能量，不属于自发进行的反应。

[板书] 熵值作为判断反应自发性的依据：在化学变化中，体系趋向于最大无序的方向进行。

[强调]过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程一定会发生和过程发生的速率。在实际的化学变化中，体系趋向于最低能量状态的倾向与体系趋向于最大无序的倾向有时会出现矛盾。判断某种变化是否能够自发进行，要权衡这两种倾向，有时可能是最低能量为主要因素，有时可能是最大无序起了主导作用，因此必须根据具体情况进行具体分 析，做出切合实际的结论。下表列入了反应的自发性的一些情况。 反应热 熵值 放热 放热 吸热 吸热 增大 减小 增大 减小 所属反应的自发性 任何温度都自发进行 较低温时自发进行 高温时自发进行 任何温度都不能自发进行 反应举例 2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g） N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） [板书]注意：判断某种变化是否能够自发进行，必须根据具体情况进行具体分 析，做出切合实际的结论。

[结束语]由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有过程，这些内容已远远超出初等化学的要求，无法用有限的篇幅来阐述、说明，只能给同学们留下言犹未尽的遗憾，希望同学们通过大学课程进一步学习。

[作业]P36 1、2

[板书计划] 第四节 化学反应进行的方向 1、能量判椐：体系趋于从高能态变为低能态。

2、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

3、能量判椐与焓变关系：一般情况下，若ΔH＜0，正向反应能自发进行；若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。

注意：判断某种变化是否能够自发进行，必须根据具体情况进行具体分析，做出切合实际的结论。

2019-2020年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第四节 化学反

应进行的方向教案（2） 新人教版选修4

[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。