2.1.1化学反应的方向 导学案 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 化学反应中的能量转化与守恒定律 第1课时-化学反应的方向 【项目复习目标】 1.知道化学反应是有方向的。 2.掌握焓判据及其局限性，通过图形的变化了解活化能与焓变对反应条件的影响。 3.通过对异常现象分析，理解焓的意义，建立生活中自然现象与熵的联系；会定性判断化学反应前后熵的变化情况。 4.通过已有知识及日常生活经验，构建化学反应方向的判断模型。 【项目任务及复习过程】 科学史话---金属钾的制备 [情境引入] 请同学们回忆金属钠、镁、铝的制备，思考金属钾的制备方法。 [任务一] 生活体验---感知化学反应与能量的变化 请列举自然界中的自发过程，并从能量角度分析这些自发过程有什么共同特点？ 【问题引导】 问题1：从能量角度分析为什么有些放热反应常温下能自发进行？ 问题2.为什么有些放热反应需要点燃或加热？此类反应的进行最初需要克服的“壁垒”是什么？ 问题3.为什么有些放热反应需要持续加热？ 问题4.为什么有些吸热反应也能够发生？ 结合上述分析，请画出反应条件与反应过程中的能量变化关系图 问题5.吸热反应在常温下不能自发进行吗？（以碳酸钠与碳酸氢钠与盐酸的反应为例） 实验方案 实验结论 [任务二] 探究之旅---理解化学反应与熵值的变化 【问题引导】 问题6：碳酸氢钠与盐酸的反应为吸热反应，为什么常温下也能自发进行？ 新的物理量 — 熵 描述体系混乱度的物理量，符号：S 单位：J·mol-1·K-1 物质熵值的特点： （1）与物质的状态有关: 如S(冰) S(水) S(水蒸气) （2）与物质的分子结构有关:如S(CH4) S(C2H6) S(C3H8) S(C4H10) ； S(H2O) S(H2O2) 体系有自发向 的方向变化的倾向，这是自然界的普遍规律。 ( 高温 )【学以致用】为什么金属钠能还原金属钾？ Na(l) + KCl(l) === NaCl(l) + K(g) 【迁移应用】 ( 高温 )1.SiO2的还原是“从沙滩到用户”的关键反应，请比较以下两个反应，哪个更容易发生？ ( 高温 ) SiO2 + 2C === Si + 2CO SiO2 + C === Si + CO2 2. 历史上金属铝的制备常用金属Na或K还原AlCl3，自然界大量存在Al2O3，科学家又是如何将Al2O3转化成AlCl3的呢？2Al2O3(s)+6Cl2(g)==4AlCl3(s)+3O2(g)△H=217KJ/mol 如何将反应设计成自发的过程呢？ [任务三] 问题解决---应用吉布斯自由能进行定量判断 吉布斯自由能 研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是 △G = △H - T△S ＜ 0 反应 自发进行 △G = △H - T△S ＞0 反应 自发进行 △G = △H - T△S ＝0 反应 【学以致用】请判断下列三个反应的自发性，并归纳影响反应自发性的因素。 （1）2KClO3(s)=2KCl (s) +3O2 △H<0 （2）NH3(g)+ HCl(g)=NH4Cl (s) △H<0 （3）NH4Cl (s) = NH3(g)+HCl(g) △H>0 （4）2CO(g) = 2C (s，石墨) + O2(g) △H>0 【迁移应用】随着国家综合实力的增强，现在我国人均拥有汽车数逐年递增，但同时也带来一系列的问题，如汽车尾气，作为化学学习者，我们该如何将汽车尾气中NO、CO化为可参与大气循环的气体？ 请说明上述反应在什么条件下，可以自发进行？ 如果该反应速率极慢，如何加快反应速率？ 【知识小结】 《第1课时-化学反应的方向》导学案答案 [任务一] 生活体验---感知化学反应与能量的变化 问题1.因为反应放出热量 问题2.需要外界提供能量来克服反应的活化能 问题3.反应过程中放出的热量，不足以产生维持反应持续进行所需的推动力,需要环境提供能量。 问题4.当环境提供能量时，吸热反应也能发生 问题5. 实验方案 实验结论 分别取2gNa2CO3和NaHCO3固体于试管中，各加入等浓度的盐酸5ml,感知试管壁的温度变化 碳酸钠固体与盐酸的反应是放热的， 碳酸氢钠与盐酸反应是吸热的 [任务二] 探究之旅---理解化学反应与熵值的变化 问题6.因为有气体产生是体系的混乱度增大 物质熵值的特点： （1）与物质的状态有关: S(冰) < S(水)<< S(水蒸气) （2）与物质的分子结构有关:S(CH4) < S(C2H6) < S(C3H8) < S(C4H10) ； S(H2O) < S(H2O2) 体系有自发向混乱度增加(即熵增)的方向变化的倾向，这是自然界的普遍规律。 【学以致用】因为沸点 K < Na ，钾蒸汽脱离平衡体系，使平衡正向移动 【迁移应用】 1. 高温下低价氧化物更加稳定，即高温有利于CO生成 2. [任务三] 问题解决---应用吉布斯自由能进行定量判断 吉布斯自由能 研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是△G = △H - T△S △G = △H - T△S ＜ 0 反应能自发进行 △G = △H - T△S ＞0 反应不能 自发进行 △G = △H - T△S ＝0 反应 达到平衡状态 【学以致用】（1）△H<0 △S>0 任何温度下下均能自发进行； （2）△H<0 △S<0 低温下可自发进行； （3）△H>0 △S>0 高温下可自发进行； （4）△H>0 △S<0 任何温度下均不能自发进行； 【迁移应用】已知， 298K、101KPa下反应2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)，△H = - 113.0 KJ·mol-1 ， △S = - 143.5 J·mol-1·K-1，当T< 787K即t<514℃时可自发进行；可以通过使用催化剂来提高反应速率。 【知识小结】 化学反应与能量的变化 化学反应与熵值的变化 解释反应 吉布斯自由能的定量判断 设计反应 ( - 1 - ) 学科网（北京）股份有限公司 $