2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修1 第2章 第1節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向 學(xué)案

1、課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)科核心素養(yǎng)1.能書寫平衡常數(shù)表達(dá)式,能進(jìn)行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡(jiǎn)單計(jì)算,能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)以及平衡移動(dòng)的方向。2.能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測(cè)平衡移動(dòng)方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化,能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。3.能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算,能通過實(shí)驗(yàn)探究分析不同組分濃度改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,能用一定的理論模型說明外界條件改變對(duì)反應(yīng)速率的影響。4.能運(yùn)用溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際問題,能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。5.針對(duì)典型案例,能從限度、速率等角度對(duì)化

2、學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件進(jìn)行綜合分析。1.變化觀念與平衡思想:能從化學(xué)反應(yīng)方向、限度、快慢的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng),豐富對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)思路;發(fā)展化學(xué)變化是有條件的觀念,認(rèn)識(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響。能從限度、快慢的角度調(diào)控反應(yīng)條件,形成調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的思路。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):發(fā)展運(yùn)用變量控制思想設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)的能力。能利用實(shí)驗(yàn)探究影響反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素。能從方向、限度、快慢的角度分析實(shí)驗(yàn)體系中的化學(xué)變化,豐富分析實(shí)驗(yàn)中“異常現(xiàn)象”的思路。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:增強(qiáng)將化學(xué)反應(yīng)原理應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí),提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力。能結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際問題情境說明調(diào)控反應(yīng)條件等的重要

3、應(yīng)用。能從調(diào)控反應(yīng)速率、提高平衡轉(zhuǎn)化率等方面綜合分析反應(yīng)條件,提出有效控制反應(yīng)條件的措施。能綜合節(jié)約成本、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境等觀念,設(shè)計(jì)、優(yōu)化簡(jiǎn)單的工業(yè)流程。第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)1.通過反應(yīng)自發(fā)性學(xué)習(xí),知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的。2.通過反應(yīng)自發(fā)性綜合判據(jù)學(xué)習(xí),知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。學(xué)習(xí)任務(wù)影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素1.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向:分析了大量化學(xué)反應(yīng)及其焓變后發(fā)現(xiàn),多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng),也就是HS(l)S(s)。(4)熵變:與焓一樣,熵的絕對(duì)值也無法測(cè)得,只能測(cè)得其相對(duì)值。一個(gè)過程的熵變表示為S,S=S末態(tài)-S初態(tài)。對(duì)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來講S=S生成物-S反

4、應(yīng)物。(5)化學(xué)反應(yīng)熵變判斷:產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng),熵變?yōu)檎?為熵增加反應(yīng)。(6)熵變與反應(yīng)自發(fā)性關(guān)系:事實(shí)證明,許多熵增加的反應(yīng)(即S0的反應(yīng))在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行,但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。3.用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著H-TS0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)。如果你以后有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)化學(xué)熱力學(xué),你會(huì)發(fā)現(xiàn)吉布斯像“秦王掃六合”一樣給熱力學(xué)賦予了一套嚴(yán)謹(jǐn)完善、精彩絕倫的理論基礎(chǔ),用深厚的數(shù)學(xué)功底為熱力學(xué)打造了一身健壯的血肉之軀和一副結(jié)實(shí)的骨骼,用鉛筆統(tǒng)一了熱力

5、學(xué)。讓我們一起探究判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的“終極法寶”吉布斯自由能。探究判斷化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性問題1:吉布斯自由能變(簡(jiǎn)稱“吉變”)的表達(dá)式是什么?提示:G=H-TS。問題2:吉布斯自由能變與反應(yīng)自發(fā)性的關(guān)系是什么?提示:G0,反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行;G=0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。問題3:用吉布斯自由能變來判斷反應(yīng)自發(fā)性的前提條件是什么?提示:等溫、等壓及除體積功以外不做其他功(一般指沒有光、電形式能量的釋放或吸收)。問題4:G0的化學(xué)反應(yīng)正向可以自發(fā)進(jìn)行,是否意味著這個(gè)反應(yīng)就一定可以快速發(fā)生?逆向反應(yīng)就一定不能發(fā)生?提示:G0,只是說從化學(xué)熱力學(xué)理論角度可以自發(fā)進(jìn)行,并非是這個(gè)反應(yīng)一定能發(fā)生或發(fā)生非常快

6、。就像我們可以說水從高處能自發(fā)地(自動(dòng)地)流向低處,但并非樓上有一桶水就非得流下來。另外正反應(yīng)G0,則逆反應(yīng)的G肯定大于0,從熱力學(xué)角度逆反應(yīng)不自發(fā),但借助于光和電等外力還是可能實(shí)際發(fā)生的。判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的方法焓變(H)熵變(S)反應(yīng)在某狀況下能否自發(fā)進(jìn)行0能自發(fā)進(jìn)行00不能自發(fā)進(jìn)行000取決于溫度,高溫自發(fā)1.(2021黑龍江實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)下列有關(guān)說法正確的是(B)A.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同B.自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的方向,應(yīng)由焓判據(jù)和熵判據(jù)的復(fù)合判據(jù)來判斷C.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0D.常溫下,反應(yīng)C(s)+CO2(g

7、)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0解析:熵值指的是物質(zhì)的混亂程度,同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)混亂程度不同,所以熵值不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的方向,不能憑焓判據(jù)或熵判據(jù)單一判據(jù),應(yīng)由焓判據(jù)和熵判據(jù)的復(fù)合判據(jù)來判斷,B項(xiàng)正確;根據(jù)反應(yīng)可知,熵值減小,所以在室溫下若該反應(yīng)的H0,可以使G0時(shí),常溫下可使G0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2021山西運(yùn)城期中)貯氫技術(shù)是氫氣作燃料的一大難題。有報(bào)道稱鑭(La)鎳(Ni)合金材料LaNi4有較大貯氫容量,其原理為L(zhǎng)aNi4(s)+3H2(g)LaNi4H6(s)H=-31.8 kJmol-1。下列條件有利于該合金貯氫的是(B)A

8、.高溫、低壓B.低溫、高壓C.高溫、高壓D.低溫、低壓解析:H-TS0有利于反應(yīng)的發(fā)生。由題中信息可知,該反應(yīng)H0,S0,低溫有利于反應(yīng)進(jìn)行。高壓時(shí)S減小,使|S|減小,也有利于反應(yīng)進(jìn)行,故有利于該反應(yīng)進(jìn)行的條件為低溫、高壓,故選B。(1)反應(yīng)自發(fā)性,僅僅是一種傾向性。某反應(yīng)某一方向的G0,則該方向?yàn)樽园l(fā)反應(yīng)方向。該反應(yīng)某方向若發(fā)生了反應(yīng),則不借助外力(光、電)只要保持一定溫度壓強(qiáng)就可自動(dòng)進(jìn)行下去。(2)判斷反應(yīng)自發(fā)性不能僅根據(jù)H,也不能僅根據(jù)S,目前熱化學(xué)理論認(rèn)為判斷反應(yīng)自發(fā)性的唯一判據(jù)是G。G0該反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行,G=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)(兩個(gè)方向傾向性相同)。【知識(shí)整合】焓變、熵變、溫

9、度對(duì)反應(yīng)自發(fā)性影響【易錯(cuò)提醒】1.誤認(rèn)為自發(fā)過程任何條件下都能發(fā)生。其實(shí)不然,實(shí)際上自發(fā)過程是在一定的溫度和壓強(qiáng)下才能發(fā)生的,只要不借助光、電能自發(fā)進(jìn)行即可。2.誤認(rèn)為一個(gè)過程G0反應(yīng)非自發(fā),反應(yīng)就不能發(fā)生。其實(shí)不然,反應(yīng)G0只是不借助外力(光、電)時(shí)非自發(fā),如果借助光、電還是可以發(fā)生的。比如2H2+O22H2O,此反應(yīng)G0,非自發(fā),不過通過電解水、光照催化分解水都可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)逆向的發(fā)生。3.誤認(rèn)為G0反應(yīng)自發(fā)就是真的能實(shí)際發(fā)生。其實(shí)不然,化學(xué)熱力學(xué)中的自發(fā)性是一種“傾向性”。一般認(rèn)為一個(gè)反應(yīng)某一定條件下自發(fā),就可以真的自動(dòng)發(fā)生或通過催化劑及一些特殊裝置無需借助光、電外力,僅使反應(yīng)保持一定溫度、壓強(qiáng)就能自動(dòng)進(jìn)行下去。例如:2H2+O22H2O,此反應(yīng)G0,反應(yīng)自發(fā),但實(shí)際上常溫下