鲁科-选修4-第二章第一节化学反应的方向1

（鲁科版）化学 4《化学反应原理（选修）》
第2章化学反应的方向、限度与速率
第1节化学反应的方向（第1课时）
教学目标：
1. 通过分析反应的焓变与反应的方向，使学生了解反应焓变与反应方向有关，但
不是惟一的影响因素。

2. 通过介绍熵变的概念，使学生知道化学反应存在熵变。

3. 通过分析反应的熵变与反应的方向，使学生了解反应熵变与反应方向有关，但也
不是惟一的影响因素。

教学重点：
理解焓变与熵变对反应方向的影响
教学过程
【师导入】播放城市公路上，成群结队的汽车图片，讲解并提出问题。

随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐进入家庭。

汽车的大量使用，造成了城市中的大气污染。

汽车尾气中的主要污染物是NO和燃料不完全燃烧所产生的CO，它们是现代城市中大气污染物的重要来源。

为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来进行尾气处理：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) 。

这一方案是否可行？理论依据是什么？通过本节内容的学习，同学们对这个问题会有一个更清晰的认识。

【师】说明研究化学反应方向的意义
【师】一个化学反应在某种条件下能否自发进行，在什么条件下有可能按预期方向进行，我们可以寻求一种客观的依据来判断。

那么，在一定条件下决定化学反应能否自发进行的因素有哪些呢？这是我们这节课要学习的内容。

【师讲解】在一定条件下，不用借助外部力量就能自动进行的过程称为自发过程。

例如：水的流向高处低处
热的传递高温低温
室温下冰会熔化，常温下铁生锈等。

【师】我们知道化学反应有的放热、有的吸热，有些反应向着体系能量增加的方向进行，有些反应向着降低反应体系能量的方向进行。

化学变化是否和自然界的许多变化一样，能自发地向着减少反应体系能量的方向进行？吸热反应是否都不是自发的？
【师】19世纪的化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热（反应焓变），放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能。

你同意这种观点吗？能否举例说明？
【师生交流】与同学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. 把锌片插入硫酸铜溶液中
2. 水分解为氢气和氧气的反应
3. 把金属钠投入盛有水的烧杯中
【师】复习第1章的一个热力学物理量——焓
【师板书】（投影）焓：描述物质所具有的能量的物理量符号H单位：kJ· mol-1反应的焓变（△H）：△H = H（反应产物）—H（反应物）
△H>0，即反应产物的总焓大于反应物的总焓，说明反应是吸收能量的，为吸热反应；△H<0，即反应产物的总焓小于反应物的总焓，说明反应是放出能量的，为放热反应。

【生】讨论、举例
【师】下列反应在一定条件下都能自发进行，通过表中提供的数据你能得出什么结论？
【生】交流讨论，得出结论
1. 多数能自发进行的化学反应是放热反应
2. 有不少吸热反应也能自发进行
【结论】反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是惟一因素。

【师】使学生形成以下观点：
1. 反应放热有利于反应自发进行
2. 反应吸热也有可能自发，说明还有其他因素在起作用
【师归纳板书】
一、反应焓变与反应方向
1. 多数能自发进行的化学反应是放热反应
2. 有不少吸热反应也能自发进行
3. 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是惟一因素。

【师】NH4NO3(s)、NaOH(s)、NaC1(s)和蔗糖溶解过程的热效应如何？它们的溶解过程都是自发过程，它们的溶解过程与焓变有关吗？请同学们动手做个实验。

【学生分组实验】NH4NO3(s)、NaOH(s)、NaC1(s)和蔗糖分别溶于水的热效应实验。

实验用品：每组大试管4支、胶头滴管2只、250 ml 烧杯两个
NH4NO3(s)、NaOH(s)、NaC1(s)和蔗糖各10 g 。

【生】学生通过实验得出结论
NH4NO3(s) 吸热
溶解过程中NaOH 放热
NaC1、蔗糖焓变微乎其微
【师】那么，是什么因素决定它们的溶解能自发进行呢？
【师】分析固体溶解过程的共同特点：溶质从有序→无序，即有序程度降低，混乱度增大。

结论：热效应不是这些过程自发进行的决定因素
【师】对于一个由大量粒子组成的体系
．．．．．．．．．．，人们定义一个物理量——熵来描述体系的混乱度。

熵值越大，体系混乱度越大。

【板书】熵：描述体系混乱度的物理量符号S单位：J · mol -1 · k -1
【师】熵的大小与哪些因素有关？
【生】思考、交流、回答
【师归纳板书】影响熵的因素：
①同一条件下，不同的物质的熵不同
②同一物质，聚集状态不同则熵不同：S(g) > S(l) > S(s)
【师】（投影）讲解水的三态的熵
【师】举例说明哪些过程是熵增加过程？
【师生归纳板书】熵增加过程：固体溶解、物质（如水）的汽化、墨水的扩散、气体的扩散【师】化学反应存在着熵变。

反应的熵变（△S）为反应产物的总熵与反应物的总熵之差：△S=S（反应产物）—S（反应物）。

对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。

【师板书】反应的熵变（△S）：△S = S（反应产物）—S（反应物）
【师】举例说明哪些反应是熵增加反应？
【师生归纳板书】熵增加的反应：产生气体的反应，气体的物质的量增加的反应，△S>0 【师】（提问）下列反应在一定条件下都能自发进行，根据下表的数据回答问题：
1. 熵增反应一定能自发进行吗？
2. 能自发进行的反应一定是熵增加反应吗？
3. 熵变对反应方向有什么影响？
【生】看课本比较归纳、回答
结论：熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是惟一的因素。

【师】通过讨论，使学生形成以下观点：
1. 化学反应过程发生熵变。

2. 反应的熵变有熵增和熵减之别。

3. 熵增有利于反应的自发进行。

4. 熵减反应也可能自发，说明还有其他因素在起作用。

【师归纳板书】
二、反应熵变与反应方向
1. 化学反应过程发生熵变，有熵增和熵减之别。

2. 熵增加有利于反应的自发进行。

3. 有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。

4. 反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是惟一的因素。

【师小结】通过学习我们知道，体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。

在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关，但都不是惟一因素，那么反应方向究竟与什么有关呢？这是我们后面要学习的内容。

（埋下伏笔）[研究表明，在T、P一定的条件下，化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果。

] 【师】布置作业：复习课本38-41页，预习课本41-44页。

【教学反思】
本节内容比较抽象，在教学设计过程中应注意将有关理论具体化、形象化、直观化，以启发学生的思维，完成由感性认识向理性认识的飞跃。

例如，可用“美丽的瀑布总是从高处落向低处”为例来说明体系有趋向于从高能状态转变为低能状态的倾向；用“有序排列的火柴散落时成为无序排列”为例来说明体系有趋向于最大混乱度的倾向。

概念的内涵是概念所反映的客观事物的本质。

学生在化学学习中初步形成的概念往往是朦胧的。

有些学生虽然把概念的定义背得滚瓜烂熟，但理解往往是片面的。

要使学生真正掌握概念，教师在教学中必须揭示概念所反映的客观事物的本质。

例如，在处理“熵”的概念时，可选择学生熟悉的溶解过程，再结合溶解过程的微观图示，
使学生认识到“熵”是科学家定义的用来描述体系混乱度的物理量，是用来描述由大量粒子组成的微观体系。

在教材处理上，关注的是化学反应的熵变，而不是熵这个概念本身。

少年智则国智，少年富则国富，少年强则国强，少年独立则国独立，少年自由则国自由，少年进步则国进步，少年胜于欧洲，则国胜于欧洲，少年雄于地球，则国雄于地球。