1、让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 学习目标学习目标 1.了解自发过程和化学反应的自发性。了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过通过“有序有序”和和“无序无序”的对比的对比,了解熵和熵变的了解熵和熵变的含义含义。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变能用焓变 和熵变说明化学反应的方向。和熵变说明化学反应的方向。 4.了解相关化学史实，提升科学素养；体会化学与生活了解相关化学史实，提升科学素养；体会化学与生活 的密切联系，认识事物的发展变化常受多种因素制约，的密切联系，认识事物的发展变化常受多种因素制约， 学会全面分析问题。学
2、会全面分析问题。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 科学史话科学史话 1791 1910 制备设想 钛的 制备 第第 一一 次次 发发 现现 钛钛 元元 素素 第一步：第一步： TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) 第二步：第二步： TiCl4(l)+2Mg(s)=Ti(s)+2MgCl2(s) 第一步反应在任何温度下都不能第一步反应在任何温度下都不能 正向进行正向进行,你想知道其中的原因吗？你想知道其中的原因吗？ 第第 一一 次次 制制 得得 纯纯 净净 的的 钛钛 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异
3、构异构 高能状态高能状态 低能状态低能状态 自发过程：在一定温度、压强下，不借助光、电等外自发过程：在一定温度、压强下，不借助光、电等外 力作用就可以自动进行的过程。力作用就可以自动进行的过程。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【小组合作、齐心协力】【小组合作、齐心协力】 化学反应方向与焓变化学反应方向与焓变 问题问题1: 从能量角度分析，放热反应为什么具有从能量角度分析，放热反应为什么具有 自发进行的倾向？自发进行的倾向？ 问题问题2: 为什么有些放热反应需要点燃或加热呢？为什么有些放热反应需要点燃或加热呢？ 2H2+O2 = 2H2O 点燃点燃 Fe+S = FeS 加热加
4、热 交流研讨交流研讨 温馨提示： 小组长组织有序讨论 讨论时间：3分钟 答案呈现：学案、分享 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 Ea |H |？ 释 放 的 能 量 活 化 能 持续加热持续加热 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 反应方向的焓判据反应方向的焓判据 放热反应使体系能量降低放热反应使体系能量降低, ,H 0有利于反应自发有利于反应自发 进行。进行。 吸热反应一定不能自发进行吗？请举例说明。吸热反应一定不能自发进行吗？请举例说明。 结论结论:有些吸热反应有些吸热反应(H 0)也能自发进行。也能自发进行。 只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。只根据焓变
5、来判断反应进行的方向是不全面的。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 为什么常温下，有些吸热反应也能自发进行呢？为什么常温下，有些吸热反应也能自发进行呢？ 化学反应中的化学反应中的“大气球大气球”熵熵 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H= +56.7kJ/mol (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H= +74.9kJ/mol 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 这些自发过程有什么共同特点？这些自发过程有什么共同特点？ H2 O2 氢气和氧气的混合氢气和氧气的混合 氯化钠的溶解氯化钠的溶解 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异
6、构异构 有序有序 无序无序 混 乱 度 增 大 混 乱 度 增 大 无序稳定无序稳定 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 新的物理量新的物理量熵熵 用来描述体系的混乱用来描述体系的混乱(或无序或无序)程度，符号用程度，符号用 S 表示，表示， 单位单位：J mol-1 K-1 。 a. 体系的混乱程度越大，熵值越体系的混乱程度越大，熵值越 ； b. 同一物质：同一物质：S(g) S(l) S(s)； c. 同一条件下，不同的物质熵值同一条件下，不同的物质熵值 ； 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 问题问题1：化学反应中存在化学反应中存在熵变，对于一个具体的熵变，对于一
7、个具体的 化学反应，如何计算其熵变化学反应，如何计算其熵变？ 【小组合作、齐心协力】【小组合作、齐心协力】 化学反应方向与熵变化学反应方向与熵变 交流研讨交流研讨 问题问题2：在物质熵值：在物质熵值未知未知的情况下，如何判断一个反应的情况下，如何判断一个反应 熵变的正负？熵变的正负？ 2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) CO (g)C(s)1/2O2(g) 问题 问题3：如何利用熵变判断反应的自发性？：如何利用熵变判断反应的自发性？ S = S(生成物 生成物) S(反应物 反应物) 熵增大（熵增大（S0）有利于反应的自发进行）有利于反
8、应的自发进行-熵判据熵判据 S0 S0 S0 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 利用熵判据解释，为什么金属钠能还原金属钾？利用熵判据解释，为什么金属钠能还原金属钾？ Na(l)+KCl(l) = NaCl(l)+K(g) 反应方向的熵判据反应方向的熵判据 自发反应一定是熵增反应吗？自发反应一定是熵增反应吗？请举例说明。请举例说明。 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S= -39.4Jmol-1K-1 结论结论:有些熵减小的反应有些熵减小的反应(S 0)也能自发进行。也能自发进行。 只根据熵变来判断反应方向也是不全面的。只根据熵变来判断反应方向也是不全
9、面的。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自由能变化自由能变化G I. 阅读课本阅读课本36页科学视野栏目，了解页科学视野栏目，了解反应进行方向的复合判据：反应进行方向的复合判据： G = HTS II.资料补充：资料补充：恒温恒压下，恒温恒压下，G 0， 反应不能自发进反应不能自发进行。行。 反应方向的复合判据反应方向的复合判据 科学视野科学视野 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 III. 依据复合判据，依据复合判据，判断以下反应能否自发进行？判断以下反应能否自发进行？ 化学反应化学反应 H S 自发性自发性 C(s,金刚石金刚石) = C(s,石墨石墨) H0
10、6CO2(g)+6H2O(l) = C6H12O6(s)+6O2(g) H0 S0 NH3(g)+HCl(g) = NH4Cl(s) H0 S0 S0 任何温度下任何温度下 均能自发进行均能自发进行 任何温度下任何温度下 均不能自发进行均不能自发进行 低温有利于低温有利于 自发进行自发进行 高温有利于高温有利于 自发进行自发进行 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 迁移应用迁移应用 已知制钛的第一步：已知制钛的第一步：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) H0 为什么为什么第一步反应第一步反应在任何温度下都不能正向进行在任何温度下都不能正向进行？如何改进？如
11、何改进？ 经过不断地研究和尝试，在经过不断地研究和尝试，在1910年，科学家终于解决了制钛年，科学家终于解决了制钛 的第一步反应，即在反应中适当加入石墨（的第一步反应，即在反应中适当加入石墨（C），发生反应：），发生反应： TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) H0 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 身边的化学身边的化学 汽车尾气中的主要污染物是汽车尾气中的主要污染物是 NO 和和 CO，为了减轻大，为了减轻大 气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车的尾气气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车的尾气: 2NO(g) + 2CO(g) = N2
12、(g) + 2CO2(g) 已知：在已知：在 298K、101kPa 下下: H= 746.8 kJmol-1， S= 197.5 Jmol-1 K-1。 请你判断该方案是否可行？并说明理由。请你判断该方案是否可行？并说明理由。 如果可行，还需要探究该反应的哪些方面？如果可行，还需要探究该反应的哪些方面？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢 化学反应的限度化学反应的限度 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 化 学 反 应 原 理 化 学 反 应 原 理 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 课堂小结课堂小结 化学反应的方向化学反应的
13、方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变 共同影响共同影响 吸热吸热 放热放热 熵增熵增 熵减熵减 温度温度 畅所欲言，请同学们谈一谈你的收获。畅所欲言，请同学们谈一谈你的收获。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 克劳修斯（德国）克劳修斯（德国） 玻尔兹曼（奥地利）玻尔兹曼（奥地利） 吉布斯（美国）吉布斯（美国） 首次在首次在表述第二定表述第二定 律过程中，提出熵律过程中，提出熵 的概念。的概念。 利用公式，建立了利用公式，建立了 熵与微观状态之间熵与微观状态之间 的定量关系。的定量关系。 提出了综合焓变与提出了综合焓变与 熵变的复合判据。熵变的复合判据。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 THANKS！
