高二化学下学期《化学反应原理》第2章第1节 化学反应的方向-北师大版

第二章化学反应的方向、限度与速率
第一节 化学反应的方向
学习目标
1.通过对日常生活中自发进行的过程的认知，知道化学反应是有方向的，知
道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
2．认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的
趋势。
知识体系
高山流水
冰雪融化
自发过程和非自发过程 演示实验：墨水的扩散、高锰酸钾的溶解
反应焓变判断是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一 因素 。不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。
几个常见的现象
固体硝酸铵、氢氧 化钠、氯化钠和蔗糖都 能溶于水，是什么因素 决定它们的溶解过程能 自发进行？
二、反应熵变与反应方向
1、描述体系无序程度的物理量——熵（S） 熵值越大，体系无序程度越大。
自发过程： (1)自然界中水总是从高处往低处流；(2)电流总是从电位高的地方向电位低的 地方流动；(3)室温下冰块自动融化；(4)墨水扩散；(5)食盐溶解于水。
共同点：高能向低能转化
观察下列自发进行的化学反应，找出它们的共同之处 (1)钠与水反应： 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H=－368 kJ•mol-1 (2)铁生锈： 3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) △H=－824 kJ•mol-1 (3)氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6 kJ•mol-1
4.下列反应中，ΔS最大的是 ( A ) A. CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g) B. 2SO2(g)+O2(g)＝2SO3(g) C. N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) D. CuSO4(s)+5H2O(l)＝CuSO4•5H2O(s)

《化学反应的方向》教学设计一、课标解读《化学反应原理》中主题2化学反应的方向、限度和速率，2.3化学反应的方向1．内容要求知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。

二、教材分析在人教版新教材中，精简了文字表述的内容，主旨内容更加突出，重点介绍了焓变、熵变与化学反应进行方向的关系。

旧版教材中，还强调了根据反应的焓判据和熵判据，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。

新版教材中删去了这部分的内容，知识难度降低，同时减少了对“熵”的概念的解释，只要求学生知道“熵”与体系的“混乱度”有关。

教材力图从学生熟悉的化学反应出发，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向，体会能量最低原理在化学过程中的存在；通过气体扩散和晶体溶解两个实例引出反应的自发性还与体系的混乱度（熵）有关，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向。

发展学生“变化观念和平衡思想”的素养。

为了加深学生对化学反应进行方向的认识，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。

要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。

诱导学生得出：事物的发展、变化常常受多种因素的制约，发展学生“证据推理和模型认知”的素养。

在练习与应用中，增加了自发过程中焓变、熵变判断的习题。

三、学情分析学生已经学习了化学反应速率、化学平衡，具备了一些化学反应原理的知识。

自发过程和熵变的概念比较抽象，在教学过程中应充分结合生活情景和已有化学知识，加以引导，学生就能够理解、掌握该节相关知识。

四、素养目标【教学目标】1．能通过教师列举的例子知道化学反应的进行是有方向的；2．了解熵变的概念，能初步判断体系变化过程中的熵变；3．能用根据化学反应的焓变和熵变判断化学反应进行的方向。

【评价目标】1．通过学生对自发反应的举例，诊断学生对化学反应进行的方向的了解；2．通过对比分析不同自发反应中焓变和熵变的情况，诊断并发展学生的辩证思维；3．通过引入科学家研究化学反应进行方向的化学史，发展学生“科学精神与社会责任”的素养。

规定：单质的ΔfGmB(T) =0， ΔfGmB(H+,aq,T) =0
2.反应的标准摩尔吉布斯函数变
某一温度下，各物质处于标准状态时化学反应的摩尔吉 布斯函数的变化。 符号：ΔrGm(T)；单位：kJ.mol-1
通式： ΔrGm(T)= ΣBνBΔfGm,B(T)
3.298.15K时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算
（1）利用△fGθ(298.15K)计算 △rGθ(298.15K)=Σ{△fGθ(298.15K)}生成物
- Σ{△fGθ(298.15K)}反应物 （2）利用△Hθ(298.15K)和△Sθ(298.15K)计算 △rGθ(298.15K)=△rHθ(298.15K)- 298.15△rSθ(298.15K)
186.264 205.138
ΔrHm(298.15K)=-74.81+0-(-238.66)=163.85kJ.mol-1 ΔrSm(298.15K)=205.138×1/2+186.264-126.8=162J.mol-1.K-1
根据吉-亥方程ΔrGm(T)≈ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K) 反应自发进行， 要求ΔrGm(T) <0 ， 那么 ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K)<0， T>ΔrHm(298.15K)/ΔrSm(298.15K) =1011.42K(984.27℃)
这些过程的特点可归纳为：能量下降， 即过程自发地趋向能量最低状态。 自发过程不能逆向进行。
对于化学反应，自发过程的判据是什么？ 是“ΔH <0 自发”吗?
1. 反应的焓变
例1 C(s)+O2(g) → CO2(g)
ΔrHm= -393.5kJ.mol-1<0

ΔrSm(298.15K)＝ iSm(生成物，298.15K)
+ iSm(反应物，298.15K) ΔrGm (298.15K) ＝ ΔrHm(298.15K)－ 298.15×ΔrSm(298.15K)
注意单位： kJmol-1 kJmol-1 Jmol-1 K-1
(3) 利用吉布斯自由能状态函数的加和性 如果 反应(1)＝ 反应(2) ＋反应(3)
第二章 化学反应的方向、
速率和限度
本章教学要求
1、了解标准摩尔熵、标准摩尔生成吉布斯自由能的概念， 掌握反应的标准摩尔熵变、标准摩尔吉布斯自由能变的简单 计算。 2、掌握ΔrGm 与ΔrHm 和ΔrSm 的关系，学会用ΔrGm 判断 标准状态下反应进行的方向。 3、理解反应速率、基元反应和反应级数的概念及速率方程 式的表达，掌握活化能、活化分子的概念并能用其说明浓度、 温度、催化剂对反应速率的影响。 4、掌握可逆反应与化学平衡的概念、标准平衡常数和平衡 组成的有关计算，熟悉标准平衡常数和标准吉布斯自由能变 的关系。 5、熟悉反应商判据和吕·查德里原理，掌握浓度、压力、 温度对化学平衡移动的影响及其有关计算。
任一温度(T),并测量此过程的熵变
量(ΔS), 则该纯物质在T K时的熵
ΔS ＝ST - S0 ＝ ST - 0 ＝ ST
标准摩尔熵 定义：某单位物质的量的纯物质在标准态下的
熵值称为标准摩尔熵。
符号：Sm
单位：J·mol-1·K-1
影响熵值的因素
1.温度升高，物质的熵值增大。
2. 同一物质在气态的熵值总是大于液态的熵 值，而后者又大于固态的熵值。
则
ΔrGm (1) ＝ ΔrGm (2) ＋ ΔrGm (3)
TiO2(s) ＋ 2Cl2(g) ＝ TiCl4(l) ＋ O2(g) ΔrG m ＝ 173.2 kJ·mol–1