第1课时化学反应的方向
[目标要求]1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
一、化学反应的方向
1.化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法自发进行。
2.自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。
二、判断化学反应方向的依据
1.能量判据
自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向;绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
2.熵判据
(1)熵
用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。单位：J?mol-1?K-1。
(2)熵值大小的比较
同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵变：反应前后体系熵的变化，符号为ΔS。
若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS>0，反之，ΔS<0。
(4)熵变与化学反应自发性关系
ΔS>0，反应自发进行;ΔS<0，反应不能进行。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3.复合判据
体系能量降低(ΔH<0)和混乱度增大(ΔS>0)都有促使反应自发进行的倾向，判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时
(1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。
(2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。
(3)当ΔH<0，ΔS<0时，反应在较低温度下自发进行。
(4)当ΔH>0，ΔS>0时，反应在较高温度下自发进行。
知识点一能量判据
1实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()
A.所有的放热反应都是自发进行的
B.所有的自发反应都是放热的
C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素
D.焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据
答案C
解析多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素”。
2.下列自发反应可用焓判据来解释的是()
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.7kJ?mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=+74.9kJ?mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-286kJ?mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH=+178.2kJ?mol-1
答案C
解析从焓变的角度分析，化学反应有由高能状态向低能状态转化、使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。
知识点二熵判据
3.碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是()
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解
D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案A
解析(NH4)2CO3的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行;根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。
4.摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵。试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。
(1)相同条件下的气态甲醇、乙醇、丙醇。
(2)气态苯、液态苯、固态苯。
答案(1)S(气态甲醇)
解析一般来讲，组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大;对于同一种物质，S(g)>S(l)>S(s)。根据以上的规律可知，对于(1)，S(气态甲醇)
知识点三复合判据
5.某反应：A===B+C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是()
A.ΔH<0、ΔS<0B.ΔH>0、ΔS<0
C.ΔH<0、ΔS>0D.ΔH>0、ΔS>0
答案D
解析由题意知：该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自发进行。根据ΔH和ΔS对反应方向的共同影响可推知：ΔH>0，ΔS>0。
6.下列反应中，常温常压下一定不能自发进行的是()
A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)
ΔH=-78.03kJ?mol-1
ΔS=+1110J?mol-1?K-1
B.CO(g)===C(s，石墨)+12O2(g)
ΔH=110.5kJ?mol-1
ΔS=-89.36J?mol-1?K-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH=-444.3kJ?mol-1
ΔS=-280.1J?mol-1?K-1
D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
ΔH=37.30kJ?mol-1
ΔS=+184.05J?mol-1?K-1
答案B
练基础落实
1.下列说法中正确的是()
A.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变的反应
C.自发反应在恰当的条件下才能实现
D.自发反应在任何条件下都能实现
答案C
解析放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的;自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变;过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，能量判据和熵判据要综合考虑利用，不能简单地单一使用。故选C。
2.下列对熵的理解不正确的是()
A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B.体系越有序，熵值越小;越混乱，熵值越大
C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D.25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增的反应
答案C
解析体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。
3.在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是()
A.此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程，即熵增大的过程
B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C.此过程从有序到无序，混乱度增大
D.此过程是自发可逆的
答案D
解析根据题意ΔH=0，ΔS>0，由ΔH-TΔS推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。
4.已知在等温条件下，化学反应方向的判据为：
ΔH-TΔS<0，反应能正向自发进行;
ΔH-TΔS=0，反应达平衡状态;
ΔH-TΔS>0，反应能逆向自发进行。
(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)
设反应A(s)===D(g)+E(g)ΔH-TΔS=(-4500+11T)J?mol-1，要防止反应发生，温度必须()
A.高于409K
B.低于136K
C.高于136K而且低于409K
D.低于409K
答案A
5.25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.7kJ/mol，自发进行的原因是()
A.是吸热反应B.是放热反应
C.是熵减少的反应D.熵增大效应大于能量效应
答案D
练方法技巧
6.石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.51kJ?mol-1
C(金刚石)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-395.41kJ?mol-1
关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()
A.石墨转化成金刚石是自发进行的过程
B.金刚石转化成石墨是自发进行的过程
C.金刚石比石墨更稳定
D.金刚石比石墨能量低
答案B
解析由热化学方程式可知，石墨比金刚石能量低，1mol石墨转化为1mol金刚石需吸收1.9kJ的热量，金刚石转化为石墨是放热反应，因此金刚石转化为石墨是自发进行的过程。物质所具有的能量越低越稳定。
点拨：那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系趋于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这就是所谓的能量判据。但是自动进行的自发反应不一定都是由高能状态到低能状态的过程，例如，硝酸铵溶于水。因而只使用能量判据来确定变化过程的方向是片面的。对具体反应需应用能量判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。
7.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH=-113kJ?mol-1，ΔS=-145J?mol-1?K-1。下列说法中错误的是()
A.该反应中反应物总能量高于生成物的总能量
B.该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件
C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D.汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒
思路点拨：解答本题要注意以下两点：
(1)利用ΔG=ΔH-TΔS判断反应的方向。
(2)注意反应发生的条件。
答案B
解析因为2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，298K时，ΔH=-113kJ/mol，ΔS=-145J?mol-1?K-1，说明该反应为放热反应，且是熵减的反应，生成物的总能量低于反应物的总能量。常温时ΔG=ΔH-TΔS=-113kJ?mol-1-298K×(-145×10-3kJ?mol-1?K-1)=-69.79kJ?mol-1<0，即该反应在常温下能自发进行，故A、C、D正确。
练综合拓展
8.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示]化学平衡的影响，得到如图所示图象(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)：
分析图象，回答下列问题：
(1)在图象反应Ⅰ中，若p1>p2，则此正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，也是一个气体分子数________(填“减少”或“增大”)的反应，由此判断，此反应自发进行，必须满足的条件是________。
(2)在图象反应Ⅱ中，T1________T2(填“>”、“<”或“=”)，该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图象反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能否自发进行?
答案(1)放热减少低温(2)>放热(3)能自发进行
解析本题涉及图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点。反应Ⅰ中恒压下温度升高，α(A)减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0;由p1>p2知恒定温度时压强越大，α(A)越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减少的反应(a+b>c)，即为熵减反应，ΔS<0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。反应Ⅱ中T1温度下反应先达到平衡状态，说明T1>T2;温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度平衡
向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。反应Ⅲ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响，说明压强变化不能影响平衡，此反应为气体分子数不变的反应(a+b=c)，反应过程中熵变很小，ΔS≈0，若T1>T2，恒压下温度越高α(A)越小，说明升高温度平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH<0，则ΔH-TΔS<0，反应能自发进行。
9.已知，一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s)，T=980K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980K时，估计ΔH-TΔS____0(填“大于”、“小于”或“等于”，下同);当体系温度高于980K时，估计ΔH-TΔS____0。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为
SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g)
ΔH(298.15K)=-94.0kJ?mol-1
ΔS(298.15K)=-75.8J?mol-1?K-1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度是________________________________________________________________________。
答案(1)小于大于(2)小于1240K
解析(1)C(s)+CO2(g)??2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH>0，则2CO(g)??CO2(g)+C(s)为放热反应，ΔH<0，且该反应ΔS<0，则当T<980K时，ΔH-TΔS<0，T>980K时，ΔH-TΔS>0。
(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH-TΔS<0，
即-94.0kJ?mol-1-T×(-75.8J?mol-1?K-1)×10-3kJ?J-1<0则
T<94.0kJ?mol-175.8J?mol-1?K-1×10-3kJ?J-1=1.24×103K。
10.在298K时，下列反应的ΔH依次为：
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH1=-1366.8kJ?mol-1
C(石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH2=-393.5kJ?mol-1
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)ΔH3=-285.8kJ?mol-1
乙醇(C2H5OH)、氢气、石墨和氧气的熵值分别为：
161.0J?mol-1K-1、130.6J?mol-1K-1、5.74J?mol-1K-1、205.3J?mol-1K-1，则298K时，由单质生成1mol乙醇的ΔH、ΔS及ΔH-TΔS分别为多少?
答案-277.6kJ?mol-1-344.93J?mol?L-1?K-1-174.8kJ?mol-1
解析ΔH=2ΔH2+3ΔH3-ΔH1
=2×(-393.5kJ?mol-1)+3×(-285.8kJ?mol-1)-(-1366.8kJ?mol-1)=-277.6kJ?mol-1
ΔS=161.0J?mol-1K-1-3×130.6J?mol-1K-1-2×5.74J?mol-1K-1-1/2×205.3J?mol-1K-1
=-344.93J/(mol?K)
ΔG=ΔH-TΔS
=-277.6kJ?mol-1-298K×(-344.93×10-3kJ?mol-1?K-1)=-174.8kJ?mol-1
摘要：本课堂实录利用生活素材探究化学反应的方向，通过创设有效情境，激发学生学习兴趣，同时穿插化学史和生命教育，打造活力课堂。
关键词：化学反应的方向；教学实录；教学反思
1设计思路
认识是一个过程，而不是一种产品。学习不仅是让学生掌握知识，更在于让学生去体验知识、原理的形成过程。本节课从“覆水可收”的视频引入，创设碳酸钠固体、碳酸氢钠固体分别与盐酸反应的情境，引导学生通过合理预测、实验验证，先得出能量判据，判断化学反应的方向，再由碳酸氢钠固体与盐酸反应吸热这个矛盾引出熵变判据，突出“熵”的概念的形成，再由具体实例和化学史相结合引出吉布斯自由能。课堂设计主要分为感知“方向”、理解“方向”、应用“方向”、情感升华四部分，以学生的“学”为中心进行教学。
2教学目标
2.1知识与技能
初步根据反应的焓变、熵变判断化学反应的方向，培养观察能力和分析问题的能力。
2.2过程与方法
通过实验探究和问题讨论，体验“熵”的化学概念的形成过程，了解其在生产、科研方面的应用。
2.3情感态度价值观
通过动手实验，用实验结果产生的矛盾激发学生的探究热情；通过化学史与学习过程的有机结合，形成对科学的持续的内在兴趣；通过生命教育的有效渗透，引发对生命的思考。
3教学设计及实录
【名言展示】“追求客观真理和知识是人的最高和永恒的目标。——爱因斯坦”
设计意图：既培养学生追求真理的情感态度价值观，又和接下来的“覆水可收”的“非客观”现象视频形成冲突，引发学生思考。
【教师】看到苹果从树上落下来，你会得到什么启发？（牛顿观察到苹果落下来，研究出万有引力。）很多时候，被我们忽略的自然现象往往蕴含深刻的原理，你来看一看这段视频，看看会有什么启发。
【视频】（拍摄并且用会声会影软件制作时间轴倒转效果）
①火柴散落出去，再重新按原路径回到火柴盒中；
②烧杯中的水泼出去，再回到烧杯中。
【教师】我们常说“覆水难收”，自然界的许多变化都具有方向性，化学反应也具有方向性，今天我们来一起学习《化学反应的方向》。
设计意图：播放自主拍摄视频，一种方向是生活中常见的，另一种方向是不可能自发发生的，将学生深深吸引住，既能自然进入主题，又为后面引出“熵”的概念埋下伏笔。
感知“方向”
【教师】人类追求客观真理和知识的过程是曲折的、分阶段的。我们高一时做过碳酸钠与碳酸氢钠分别与盐酸反应的反应，大家观察一下。
【演示实验】在两个锥形瓶中分别放入等体积、等浓度的盐酸，在红色气球中放一药匙的碳酸钠固体，在黄色气球中放一药匙的碳酸氢钠固体，观察反应现象。
【学生】描述实验现象：黄色气球体积更大，反应更剧烈。
【教师】在化学反应中我们会很自然去关注物质的变化，实际上伴随着物质变化的还有什么变化？
【学生】能量变化。
设计意图：碳酸钠固体、碳酸氢钠固体分别与盐酸反应现象学生是熟悉的，但是以前并没有关注其中的能量变化。以学生的已知知识为起点，创设有效情境，探究未知知识。
【教师】你以前关注过这两个反应的能量变化吗？（没有）那今天我们就来特别关注一下其中的能量变化。在做实验之前请你先预测一下反应结果。为什么
【学生】有可能是放热的，但是放热不一样多。因为这两个反应都可以自发进行。
设计意图：学生实验前注意引导学生进行有效预测，说出预测的理由，防止学生预测的随意性。在化学概念的教学中，用实验作为载体，借助直观的实验现象来阐述抽象的科学知识。从猜想到求证时引发的矛盾更能激起学生的求知欲和主动参与化学课堂的激情。
【教师】我们先来做定性实验。
【学生实验】取两支洁净干燥的小试管，向其中分别加入适量的碳酸钠和碳酸氢钠固体（约1/2药匙），再用胶头滴管分别向其中加入两滴管3mol/L的盐酸。
【学生】碳酸氢钠固体与盐酸反应是吸热的，碳酸钠固体与盐酸反应好像是放热的。
【教师】每个人的感觉有可能不一样，让我们用数据来说话。
【学生定量实验】用灵敏数字温度计先测定盐酸的温度，再测定反应后液体的温度
【学生2】碳酸钠固体与盐酸反应温度明显升高，碳酸氢钠固体与盐酸反应温度明显降低。
设计意图：学生实验先预测、再实验、最后解释，用认知冲突唤起学生强烈的探究热情；实验从定性走向定量，培养学生设计实验、动手实验的能力。
【讲解】两个反应焓变不同的原因。①CO32-+H+=HCO3-△H1<0②HCO3-+H+=H2CO3△H2<0
③H2CO3=CO2↑+H2O△H3>0
理解“方向”
【思考1】为什么碳酸钠与盐酸的反应能够自发进行？
【引导】我们能不能从自然界找找原因。
【图片】瀑布从高处落下，重力势能变小。
【学生】能量有从高能量到低能量变化的趋势。
【教师】为什么许多放热反应可以自发进行？还有其他哪些反应与之类似？
【学生】能量降低是使得化学反应能够自发进行的因素。还有盐酸与氢氧化钠的酸碱中和反应，金属与酸反应……
【板书】能量判据△H<0
【教师】能量趋于降低是判断化学反应方向的唯一判据吗？有没有什么反应可以说明问题？
【思考2】为什么碳酸氢钠与盐酸在室温下也能自发进行？（矛盾冲突）除了能量肯定还有其他因素在制约化学反应的方向，是什么呢？
【图片】火柴自发散落
【教师】回顾我们上课前看的一段视频，我们发现火柴会自发变怎么样？
【学生】乱
【教师】所以混乱度应该也是使得过程和反应自发的因素之一。那么如何定量的描述一个体系的混乱度呢？这时我们需要一个新的物理量。
设计意图：展示两张图片，不仅联系生活，从学生已有的知识储备展开教学，而且第二张图片与引入时的视频前后呼应。这时候引出“熵”这个新概念，使学生强烈感受到这个概念是因需而生、浑然天成的产物，不仅合情合理，甚至在下面回顾化学史的时候能感受到浓浓的人情味。
【化学史】160多年前科学家就做了非常多的探索。
（1）1855年德国科学家克劳修斯首次提出entropy(熵)的概念，这是表示封闭体系杂乱程度的一个量。entropy(熵)是希腊语“变化”的意思。
（2）1877年，奥地利科学家玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小：S=klnΩ，这就是玻尔兹曼熵公式，被后人称为影响世界的十个公式之一。
（3）这个概念传到中国是1923年，德国物理学家普朗克来南京第四中山大学讲学，我国著名的物理学家胡刚复教授担任翻译，将entropy翻译为“熵”,从此为浩瀚的汉文字库中增加了一个新字。
【讲解】衡量体系混乱度的物理量叫做熵，符号：S单位：J·mol-1·K-1
反应前后体系熵的变化叫做熵变
△S>0（熵增）：表示体系混乱度增大
△S<0（熵减）：表示体系混乱度减小
【教师】我们身边有很多熵增的过程，比如说早上起床时，我们的头发是熵增的，被子是熵增的，还有很多。那熵增有什么特点呢？
【教师实验】打开香水瓶塞子。
【教师】同学们能闻到香水瓶子的味道吗？能闻到瓶中香水的味道吗？能闻到喷出来的香水的气味吗？为什么？
【学生】因为气体的混乱度变大了。
物质熵增的特点主要与物质的状态有关S（s）＜S（l）＜＜S（g）
•完成书P45《问题解决》第1题
【教师】现在你能解释为什么碳酸氢钠与盐酸在室温下也能自发进行？
【学生】在碳酸氢钠与盐酸的反应过程中，从反应的整体过程看，反应是吸热的，但是熵值是增大的，这是反应得以自发进行的主要原因。
应用“方向”
【教师】所以对于某些能量不利的反应，熵可以拉动反应，使该反应可以发生。
熵拉动反应的具体实例
例1：用SiO2制取单质Si（Si可用于制造计算机芯片）
比较以下两个反应，何者更具优势？
SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)△H>0
SiO2(s)+C(s)=Si(s)+CO2(g)△H>0
【学生】第一个反应更有优势，因为生成气体更多，熵增更大。
【教师】对化学反应而言，△S越大，越有利于反应自发进行。我们以前学这个反应的时候不理解为什么是生成CO，现在通过学习熵，对这个反应有了新的认识。
例2：Al的冶炼
【教师】维勒1828年用无机物制备出尿素，打破了有机物和无机物的界限，实际上他在无机化学方面也有很多贡献。1827年维勒制备出单质铝。在用氧化铝制备氯化铝的过程中遇到很多困难。
【教师】在关键反应2Al2O3(s)+6Cl2(g)=4AlCl3(g)+3O2(g)△H>0中，该是吸热的，能量不利，6摩尔气体只能生成7摩尔气体，熵增无力。所以要让这个反应很顺利的发生，可以考虑使其生成更多气体。所以人为加入碳和氧气，2C(s)+O2(g)=2CO(g)，将两个反应合起来写出总反应Al2O3(s)+3Cl2(g)+3C(s)=2AlCl3(g)+3CO(g)，熵增的程度变大，从而拉动反应进行。
设计意图：“熵”的有巨大的社会价值和科研价值，让学生感受到学习化学概念是为了更好地应用与生产生活。
【过渡】对于NH4Cl(s)=NH3(g)＋HCl(g)；NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)这两个反应能否自发进行？
【学生】不知道，因为能量判据和熵变判据矛盾。
【引导】能否从实验事实的角度进行解释？
【学生】第一个反应高温下可以自发进行，第二个反应低温下可以自发进行。
【继续引导】对你有什么启示？如何判断反应的自发性？
【学生】判断反应的自发性要结合焓判据和熵判据，有时候还要考虑温度。
【化学史】1878年，美国著名科学家吉布斯经过大量研究表明：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
设计意图：在建构“熵”的概念时，将学生遇到的问题与化学史有机结合起来，让学生感悟熵的概念从提出到完善所经历的艰辛，体会到某些规律的获得是一代又一代人努力的结果，激发学生追求科学、勇于创新的情感，培养学生成为事物规律的发现者而不是守卫者。
【应用】汽车尾气中含有NO,CO等有害气体，怎样将它们转化为可参与大气循环的气体？
【学生】可以转化为氮气和二氧化碳
【教师】这个反应是我们“大胆假设”出来的，那反应能不能发生，还要进行“小心求证”。经查文献可知，
2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），
△H=–113.0KJ·mol-1，△S=-143.5J·mol-1·K-1
试计算该反应能否发生，若能发生，条件怎样？
【学生】使用公式△G=△H–T△S<0，经计算，当T<787K,即t<514OC时，该反应可以自发进行。
【教师】如果温度过低时，会有什么问题？如何改进？
【学生】温度过低时，化学反应速率会很慢，可以加装催化剂。
【图片】钻石
【教师】点“石”成“金”是人的梦想，能不能实现？我们怎样来验证？
【学生】大胆假设反应，然后查文献得到反应的焓变和熵变，再用△G进行计算，看能不能发生。点“石”成“金”也许会美梦成真！
【教师】今天我们学习了哪些内容？有哪些你特别感兴趣？
熵给了我们一个化学的观点，更给了我们一个看世界的眼光。最后给大家介绍一本书：薛定谔写的《生命是什么》，它不仅是一本书，更是一个化学事件，是一个伟大的科学家第一次从熵和热力学角度解释了生命。人为什么最终不可避免要面对死亡？人的一生从整体上看就可以认为是一个不断熵增的过程，即使死亡不可避免，但我们仍然会努力地活着、幸福地活着！
设计意图：渗透生命教育，让学生在学习化学的过程中，学会尊重生命，学会积极的生存，感受生命的美好、理解生命的意义。
4教学反思
4.1从已知到未知，创设情境组织学生探究学习。
碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸的反应学生是熟悉的，但是没有从能量方面考虑过这两个焓变不同的化学反应为什么都可以自发进行，本节课创设这个情境，很好的引出能量判据，并引发矛盾，从而引出熵变判据。用实验作为载体，借助直观的实验现象来阐述抽象的科学知识。
4.2概念因需而生，富有人情味。
科学史上，每个概念都是因需而生、浑然天成的产物，不仅合情合理，甚至很有人情味。从克劳修斯、玻尔兹曼，到吉布斯，“熵”概念的提出、发展和广泛应用都有其巨大的学科价值、社会价值，让学生深切感受到概念并不是枯燥的，是有其自己强大的生命力的。培养学生成为事物规律的发现者而不是守卫者。
教育是什么？爱因斯坦的回答是“把所学的东西都忘了，剩下的就是教育。”知识是容易教授的，技能是容易训练的，但学科精神、人文涵养的培养是需要用时、用心、用情的。
参考文献：
[1]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书.化学反应原理.南京.江苏教育出版社，2009.
化学反应的方向和限度
【考试说明要求】
1.了解化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。
2.理解化学平衡常数的含义。能用化学平衡常数计算反应物的转化率。
3.理解化学平衡状态，学会判断平衡状态的建立。
【基础知识梳理】
一、化学反应自发进行的方向的判断
1.能量判据（ΔH<0）：多数自发进行的化学反应是放热反应
2.熵判据(ΔS>0)：熵增有利于自发，同一物质熵值：S(固)S(液)S(气)
3.复合判据（△G=△H–T△S0）
【思考】请填写下列表格（用自发反应，非自发反应，不一定）
ΔS>0ΔS<0
ΔH>0
ΔH<0
【例1】下列变化过程中，ΔS<0的是（）
A.氯化钠溶于水中B.NH3和HCl反应生成NH4Cl(固)
C.干冰的升华D.碳酸钙分解为CaO和C02
【例2】以下自发反应可用能量判据来解释的是()
A．硝酸铵自发地溶于水；B．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol；
C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol；D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol。
二、化学平衡状态
1.可逆反应：在条件下，既能向又能向方向进行的反应。
2．化学平衡状态
⑴概念：
。
⑵特征：
⑶可逆反应达到平衡状态的标志：
【例3】哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充人1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是()
A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
【例4】下列方法中可以证明2HIH2+I2(g)已达到平衡状态的是
①单位时间内生成了nmolH2的同时生成了nmolHI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I断裂③百分组成HI%＝I2%
④反应速率υH2=υI2=1/2υHI时⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不变的状态
⑥c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化的状态
⑧条件一定时，混合气体的`平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化
［思考］在上述⑦—⑩的说法中，能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是_________。
3.速率与平衡的关系
⑴υ正＞υ逆，平衡向_____移动⑵υ正＝υ逆，平衡_________移动
⑶υ正＜υ逆,平衡向_______移动
【例5】在一定条件下，可逆反应：N2+3H22NH3；△H＜0，达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（）
A.加催化剂，正反应和逆反应速率都发生变化，且变化倍数相等。
B.加压,正反应和逆反应速率都增大,且正反应速率增大倍数大于逆反应速率增大的倍数
C.降温,正反应和逆反应速率都减小,且正反应速率减小倍数大于逆反应速率减小的倍数
D.恒容下充入Ar气，正反应和逆反应速率都增大，且正反应速率增大的倍数大于逆反应
三、化学平衡常数（K）
1.表达式：aA+bBccC+dDK=
2.意义：K的大小说明反应进行的程度（限度），K越大反应越
3.影响：只与有关，
【例6】）将1.00molSO2(g)和1.00molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中，在1000K达到平衡：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，测得c(SO3)=0.925mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）。
【例7】在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，△H＜0
反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为；
（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为；
（3）反应达到平衡后，第8分钟时：①若升高温度，化学平衡常数K（填写增大、减小或不变）
HI浓度的变化正确；（用图2中a～c的编号回答）
②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。（用图2中d～f的编号回答）
（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。
【教学目标】
1、了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；
2、能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。【教学重难点】
能够用熵增原理判断化学反应进行的方向【教学过程设计】
〖引入〗水往低处流，而不会自发的向上流；一般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。那是否就意味着放热反应自发进行，吸热反应就是非自发进行呢？
〖副板书〗在25℃和1．01×105Pa时，2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)∆H=56．7kJ／mol(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)∆H=74．9kJ／mol〖分析〗不难看出，上述两个反应都是吸热反应，显然只根据反应热（焓变）来判断反应进行的方向是不全面的。那么究竟如何来判断反应的自发性呢？
科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的能量判据和熵判据，为最终解决反应自发性问题提供了必要的依据。
〖讲解〗除自发的化学反应外，还有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入的另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律的混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。科学家把这种因素称作熵。〖板书〗熵：
1、概念：描述体系混乱度的物理量
2、符号：S
3、单位：J•mol-1•K-1
4、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
5、同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）>S（l）>S（s）
6、熵变（∆S）：∆S==反应物总熵—生成物总熵
7、反应进行方向的判断方法：∆H—T∆S<0反应能自发进行∆H—T∆S=0反应达到平衡状态∆H—T∆S>0反应不能自发进行
〖讲解〗在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H—T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加有利于反应自发进行。
〖补充习题〗
1．下列说法中，正确的是()A．化学反应总是伴随着能量变化的B．能够自发进行的反应不一定都是放热反应C．只有放热反应才能够自发进行
D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成2．下列物质中，熵值(S)最大的是()A．金刚石B．Cl2(1)C．I2(g)D．Cu(s)3．水在273K、1．01×105Pa时可转化为固态，在373K时则又可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是()A．S(g)<s(1)<s(s)b．s(g)style=”box-sizing:border-box;”>S(1)>S(s)C．S(g)>S(1)=S(s)D．S(g)>S(s)>S(1)4．已知反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(1)∆H==285．8kJ·mol-1，下列结论中，正确的是()A．E(反应物)>E(生成物)B．E(反应物)<e(生成物)c．反应放热d．反应吸热<=””p=””style=”box-sizing:border-box;”>
5．下列热化学方程式中，放出的热量最多的是()A．CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1)△HB．2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O(1)△HC．CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)△HD．2CH4(g)+4O2(g)==2CO2(g)+4H2O(g)△H6．在25℃、1．01×105Pa条件下，反应2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)∆H==+56．7kJ·mol-1能够自发进行。从能量上分析，生成物的总能量比反应物的总能量，从反应前后的熵值看，反应后的熵值(填“增加”、“减小”或“不变”)。〖提高题〗
7．已知：298K、1．01×105Pa下：
石墨：△H===0．0kJ·mol-
1、S==5．74J·mol-1·K-1；
金刚石：△H==1．88kJ·mol-
1、S==2．39J·mol-1·K-1。
下列叙述中，正确的是()A．根据焓和熵的观点，石墨比金刚石稳定B．根据焓和熵的观点，金刚石比石墨稳定
C．根据熵的观点，石墨比金刚石稳定，但根据焓的观点，金刚石比石墨稳定
D．根据焓的观点，石墨比金刚石稳定，但根据熵的观点，金刚石比石墨稳定8．某化学反应其△H==—122kJ·mol-1，∆S==231J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行
9．煤中含有硫，燃烧时会产生有害的SO2，用生石灰可以消除SO2，减少污染，其反应为
CaO(s)+SO2(s)==CaSO3(s)298K、1．01×1．01×10Pa时，此反应的△H==—402．0kJ·mol，∆S==345．7
-1J·mol-1·K-1，在室温下自发进行。则保持此反应自发进行的最高炉温是多少(焓变△H及熵变∆S受温度的影响可忽略)?
第四节
化学反应进行的方向
教学目标：知识与技能：
（1）理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；（2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
过程与方法：
通过已有知识及日常生活中的见闻，构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。
情感态度与价值观：
通过本节内容的学习，体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。
教学重点、难点：
焓减和熵增与化学反应方向的关系
课时安排：1课时教学方法：
1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性，充分发挥学生的想象力；
2、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论；
3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。
教学过程：
【联想、质疑】汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？
【课的引入】上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了后两个问题，即反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反应的方向的问题。
【设问】根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程（在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程）。【学生讨论】„„
【总结】生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，„„这些都是自发过程，它们的逆过程是非自发的。
科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据，为反应方向的判断提供了必要的依据。【板书】
一、反应方向的焓判据。
【交流讨论】19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。
【学生讨论交流】„„【汇报交流结果】我们知道的反应中下列反应可以自发进行：
NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（aq）△H=-56KJ/mol；2Na（s）+2H2O（l）=2NaOH（aq）+H2（g）；Al（s）+HCl（aq）=AlCl3（aq）+H2（g）；CaO（s）+H2O（l）=Ca（OH）2（aq）„„
【追问】上述反应是吸热还是放热？
【学生回答后总结、板书】焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。
【指出】多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。如：N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=＋56.7KJ/mol；
NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）=CO2（g）+CH3COONH4（aq）+H2O（l）△H=＋37.3KJ/mol；
因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。【板书】
二、反应方向的熵判据。
【交流讨论】我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？【阅读思考】课本P34—35相关内容。
【汇报交流、自主学习成果】上述自发过程与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向。
【总结、板书】熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。【释疑】如何理解“熵”的含义？
【板书】混乱度：表示体系的不规则或无序状态。【指出】混乱度的增加意味着体系变得更加无序。【板书】熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。
【指出】体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序——熵增的过程。【板书】熵值的大小判断：（1）气态>液态>固态（2）与物质的量成正比
【板书】反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵
【讲述】产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。
【学与问】发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释，由此你对于理论的指导作用是否有新的体会。
【指出】有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：
-10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）；
-1-12Al（s）+Fe2O3（s）=Al2O3（s）+2Fe（s）△S=-39.35J·mol·K。
因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。【板书】
三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。
【讲述】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。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：【板书】体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G=△HT△S<0反应能自发进行；
△HT△S>0反应不能自发进行。
【举例】对反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）
-1-1-1△H=+178.2KJ·mol△S=+169.6J·mol·K
-1-3-1-1-1室温下，△G=△H-T△S=178.2KJ·mol–298K×169.6×10KJ·mol·K=128KJ·mol>0因此，室温下反应不能自发进行；
如要使反应自发进行，则应使△H113.0KJ·mol，△S=-143.5J·mol·K
-1则△G=△H-T△S=T△S）将更适合于所有的反应过程；
4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；
5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；
6、反应的自发性也受外界条件的影响。【课堂练习】下列过程是非自发的是∶（）
A、水由高处向低处流；B、天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰。2碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶（）
A、其分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大；B、其分解是因为外界给予了能量；
C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
3、下列说法正确的是∶（）
A、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C、自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。
4、自发进行的反应一定是∶（）A、吸热反应；B、放热反应；
C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。教学反思
1．建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。本节课的授课应对这种思想有所体现，学生已知道很多化学反应并了解反应的吸放热情况，运用这些已知的知识，引导学生得出焓判据。这种以学生的“学”为中心的教学方式对有利于学生掌握和理解本节知识。
2．本节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。
教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据；以生活现象为例，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——熵判据。第二，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。第三，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。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。
教学目标
知识目标
使学生掌握反应物中有一种过量的计算；
使学生掌握多步反应的计算。
能力目标
通过化学计算，训练学生的解题技能，培养学生的思维能力和分析问题的能力。
情感目标
通过化学方程式的计算，教育学生科学生产、避免造成不必要的原料浪费。
教学建议
教材分析
根据化学方程式的计算，是化学计算中的一类重要计算。在初中介绍了有关化学方程式的最基本的计算，在高一介绍了物质的量应用于化学方程式的计算。本节据大纲要求又介绍了反应物中有一种过量的计算和多步反应的计算。到此，除有关燃烧热的计算外，在高中阶段根据化学方程式的计算已基本介绍完。
把化学计算单独编成一节，在以前学过的关化学方程式基本计算的基础上，将计算相对集中编排，并进一步讨论有关问题，这有利于学生对有关化学方程式的计算有一个整体性和综合性的认识，也有利于复习过去已学过的知识，提高学生的解题能力。
教材在编写上，注意培养学生分析问题和解决问题的能力，训练学生的科学方法。此外，还注意联系生产实际和联系学过的化学计算知识。如在选择例题时，尽量选择生产中的实际反应事例，说明化学计算在实际生产中的作用，使学生能认识到学习化学计算的重要性。在例题的分析中，给出了思维过程，帮助学生分析问题。有些例题，从题目中已知量的给出到解题过程，都以物质的量的有关计算为基础，来介绍新的’化学计算知识，使学生在学习新的计算方法的同时，复习学过的知识。
本节作为有关化学反应方程式计算的一个集中讨论，重点是反应物中有一种过量的计算和多步反应的计算。难点是多步反应计算中反应物与最终产物间量关系式的确定。
教法建议
有关化学方程式的计算是初中、高一计算部分的延续。因此本节的教学应在复习原有知识的基础上，根据本节两种计算的特点，帮助学生找规律，得出方法，使学生形成清晰的解题思路，规范解题步骤，以培养学生分析问题和解决问题的能力。
一、有一种反应物过量的计算
建议将[例题1]采用如下授课方式：
（1）将学生分成两大组，一组用求生成水的质量，另一组用求生成水的质量。各组分别汇报结果（学生对两组的不同结果产生争议）
（2）教师让各组分别根据水的质量计算水中氢元素和氧元素的质量。并组织学生根据质量守恒定律讨论两种计算结果是否合理。由此得出过量，不应以过量的的量进行计算。
通过学生的实践，感受到利用此方法先试验再验算很麻烦。从而引出如何选择反应物的简化计算过程。并让学生注意解题步骤。
对于[例题2]建议师生共同完成，巩固所学的计算步骤和方法。在此之后教师可补充针对性习题，由学生独立完成，强化解题技能。
二、多步反应的计算
为培养学生的自学能力，建议让学生阅读[例题3]，得出此种题型的一般解题步骤。然后，根据此步骤师生共同分析完成[例3]。
[例题4]建议在教师的引导下，由小组讨论分析并完成解题过程。然后根据学生状况可适当补充针对性习题进行思维能力的训练。
教学中教师应注重解题思路分析、方法的应用以及加强学生能力的培养。
本节内容涉及的题型较多，变化较大，有一定难度。因此，可安排一节习题，复习，巩固提高前两课时的教学内容，如果学生学有余力，在反应物过量的计算中，可增加过量物质还能继续与生成物反应的题型。但应注意不能随意加大难度，增加学生负担，影响整体教学质量。
典型例题
例1常温常压下，将盛有和的混合气体的大试管倒立在水槽中，水面上升至一定位置后不再变化，此时还有3mL气体，则原混合气体中的的体积是（）
（A）17.8mL（B）14.8mL（C）13.6mL（D）12.4mL
分析：剩余气体有可能是，也可能是NO，应分别假设再解。关键要抓住，已溶解气体中全消失的是与，其体积比为4：1。若有余则过量部分与水生成与NO，这部分与NO的关系是3：1。
（1）设余3mL，则有气体按下式反应而消失：
则
原为
（2）设余NO3mL，则发生此NO的设为
有气体与水恰生成
原为
解答：A、C
点拨：本题为常见的传统基础题型，应讨论余或余NO时的两种情况。本题无需求，为适合其它类似计算而求。
例2将的混合气13.44L（标准状况，下同），使全部通过足量稀硫酸，充分吸收后使稀硫酸增重22.86g，并有1.12L的无色气体残留，该气体不能使余烬木条复燃。求原混合气的平均相对分子质量。
分析：混合气体通入稀硫酸，发生氨被吸收、和以4：1与水生成和过量的与稀酸中的水生成硝酸和NO的反应。即：
经分析可知原混合气体的质量是被稀硫酸吸收的气体质量与剩余NO的质量之和，据此可解。
解答：混合气的物质的量为
未吸收气体只能是NO，其物质的量为
该NO的质量是
∴原混合气的总质量为
答：平均相对分子质量为40.6。
点拨：本题可有变式，如去求原混合气中的物质的量分别各多少摩，这则要抓住因余下气体NO，示出有过量，此有一部分按物质的量比4：1与溶入水成硝酸，即的体积是的4倍。另一部分与稀酸中水按生成和NO反应，由余0.05molNO可知这部分应为0.05×3mol。即：
设为，为，为
据题意可得：
解之可知，从略。
例3在密闭容器中放入和固体共。将其加热至150℃经充分反应后，放出其中气体并冷却至原温度，得到剩余固体质量为。求原混合物中、各自的质量。
分析：在加热时发生的反应如下，在150℃水为气态。
总反应可视为：
其后可分析在过量时生成的固体为；在过量时，生成的固体是和的混合物。在计算时分别讨论求解。
解答：（1）设过量或恰适量则余下固体为，设为，
因为，。
∴
（2）设过量，剩余固体为和混合物，设原为
9670
解之，
质量为（答略）
学习目标：1、了解熵的基本涵义及能量判椐和熵判椐的基本内容。
巩固提高
1．对于化学反应方向的确定，下列说法中正确的是()
A．温度、压力一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行
B．温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
C．反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素D．固体的溶解过程与熵变无关
2．下列过程是非自发的是()
A．水由高处向低处流B．天然气的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈D．室温下水结成冰
3．下列对熵的理解不正确的是()
A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应
4．下列反应在高温下不能自发进行的.是()
A．CO(g)===C(s)＋12O2(g)B．2CuO(s)===Cu2O(s)＋12O2(g)
C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)D．SnO2(s)＋C(s)===Sn(s)＋CO2(g)
5.在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是()
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大D．此过程是自发可逆的
6．某化学反应其ΔH＝－122/l，ΔS＝231/(l)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()
A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行
7．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298、100Pa下，ΔH＝－113/l、ΔS＝－145/(l)。下列说法中错误的是()
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
第一章：化学反应与能量变化
1、反应热与焓变：△H=H(产物)-H(反应物)
2、反应热与物质能量的关系
3、反应热与键能的关系
△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和
4、常见的吸热、放热反应⑴常见的放热反应：
①活泼金属与水或酸的反应
②酸碱中和反应
③燃烧反应
④多数的化合反应⑤铝热反应
⑵常见的吸热反应
①多数的分解反应
②2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2+2NH3+10H2O③C(s)+H2O(g)CO+H2
④CO2+C2CO
5、反应条件与吸热、放热的关系：反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系，而取决与反应物和产物具有的总能量（或焓）的相对大小。
6、书写热化学方程式除了遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几点：①放热反应△H为“-”，吸热反应△H为“+”，△H的单位为kJ/mol②反应热△H与测定条件（温度、压强等）有关，因此应注意△H的测定条件；绝大多数化学反应的△H是在298K、101Pa下测定的，可不注明温度和压强。
③热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是分数或小数。必须注明物质的聚集状态，热化学方程式是表示反应已完成的数量，所以方程式中化学式前面的计量数必须与△H相对应；当反应逆向进行时，反应热数值相等，符号相反。
7、利用盖斯定律进行简单的计算
8、电极反应的书写：
活性电极：电极本身失电子
⑴电解：阳极：（与电源的正极相连）发生氧化反应
惰性电极：溶液中阴离子失电子（放电顺序：I->Br->Cl->OH-）
阴极:（与电源的负极相连）发生还原反应，溶液中的阳离子得电子
（放电顺序：Ag+>Cu2+>H+）
注意问题：①书写电极反应式时，要用实际放电的离子来表示②电解反应的总方程式要注明“通电”
③若电极反应中的离子来自与水或其他弱电解质的电离，则总反应离子方程式中要用化学式表示
⑵原电池：负极：负极本身失电子，M→Mn++ne-
①溶液中阳离子得电子
Nm++me-→N
正极：
2H++2e-→H2↑
②负极与电解质溶液不能直接反应：O2+4e-+2H2O→4OH-（即发生吸氧腐蚀）书写电极反应时要注意电极产物与电解质溶液中的离子是否反应，若反应，则在电极反应中应写最终产物。
9、电解原理的应用：
⑴氯碱工业：阳极(石墨):2Cl-→Cl2+2e-(Cl2的检验：将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近出气口，试纸变蓝，证明生成了Cl2)。
阴极：2H++2e-→H2↑（阴极产物为H2、NaOH。现象（滴入酚酞）：有气泡逸出，溶液变红）。⑵铜的电解精炼：电极材料：粗铜做阳极，纯铜做阴极。电解质溶液：硫酸酸化的硫酸铜溶液
⑶电镀：电极材料：镀层金属做阳极（也可用惰性电极做阳极），镀件做阴极。电解质溶液是用含有镀层金属阳离子的盐溶液。
10、化学电源
⑴燃料电池：先写出电池总反应（类似于可燃物的燃烧）；
再写正极反应（氧化剂得电子，一般是O2+4e-+2H2O→4OH-（中性、碱性溶液）O2+4e-+4H+→2H2O(酸性水溶液)。负极反应=电池反应-正极反应（必须电子转移相等）
⑵充放电电池：放电时相当于原电池，充电时相当于电解池（原电池的负极与电源的负极相连，做阴极，原电池的正极与电源的正极相连，做阳极），11、计算时遵循电子守恒，常用关系式：2H2~O2~2Cl2~2Cu~4Ag~4OH-~4H+~4e-
12、金属腐蚀：电解阳极引起的腐蚀>原电池负极引起的腐蚀>化学腐蚀>原电池正极>电解阴极
钢铁在空气中主要发生吸氧腐蚀。负极：2Fe→2Fe2++4e-
正极：O2+4e-+2H2O→4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2
第二章：化学反应的方向、限度和速度
1、反应方向的判断依据：△H-T△S<0,反应能自发进行；△H-T△S=0，反应达到平衡状态
△H-T△S>0反应不能自发。该判据指出的是一定条件下，自发反应发生的可能性，不能说明实际能否发生反应（计算时注意单位的换算）课本P40T3
2、化学平衡常数：
①平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，平衡常数越大，说明反应进行的越完全。②纯固体或纯溶剂参加的反应，它们不列入平衡常数的表达式
③平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，单位与方程式的书写形式一一对应。对于给定的化学反应，正逆反应的平衡常数互为倒数
④化学平衡常数受温度影响，与浓度无关。温度对化学平衡的影响是通过影响平衡常数实现的。温度升高，化学平衡常数增大还是减小与反应吸放热有关。
3、平衡状态的标志：①同一物质的v正=v逆
②各组分的物质的量、质量、含量、浓度（颜色）保持不变
③气体的总物质的量、总压强、气体的平均分子量保持不变只适用于△vg≠0的反应④密度适用于非纯气体反应或体积可变的容器
4、惰性气体对化学平衡的影响
⑴恒压时充入惰性气体，体积必增大，引起反应体系浓度的减小，相当于减压对平衡的影响⑵恒容时充入惰性气体，各组分的浓度不变，速率不变，平衡不移动
⑶对于△vg=0的可逆反应，平衡体系中加入惰性气体，恒容、恒压下平衡都不会移动
5、⑴等效平衡：①恒温恒压，适用于所有有气体参加的可逆反应，只要使转化后物质的量之比与最初加入的物质的量之比相同，均可达到等效平衡；平衡时各组分的百分含量相同，浓度相同，转化率相同。②恒温恒容，△vg=0的反应，只要使转化后物质的量之比与最初加入的物质的量之比相同，均可达到等效平衡；平衡时各组分的百分含量相同，转化率相同。
⑵等同平衡：恒温恒容，适用于所有有气体参加的可逆反应，只要使转化后物质的量与最初加入的物质的量相同，均可达到等同平衡；平衡时各组分的物质的量相同，百分含量相同，浓度相同。
6、充气问题：以aA(g)+bB(g)cC(g)⑴只充入一种反应物，平衡右移，增大另一种反应物的转化率，但它本身的转化率降低⑵两种反应物按原比例充，恒容时相当于加压，恒压时等效平衡
⑶初始按系数比充入的反应物或只充入产物，平衡时再充入产物，恒容时相当于加压，恒压时等效平衡化学反应速率:速率的计算和比较；浓度对化学速率的影响（温度、浓度、压强、催化剂）；V-t图的分析
第三章
物质在水溶液中的行为
1、强弱电解质：
⑴强电解质：完全电离，其溶液中无溶质分子，电离方程式用“＝”，且一步电离；强酸、强碱、大多数盐都属于强电解质。
⑵弱电解质：部分电离，其溶液中存在溶质分子，电离方程式用“”，多元弱酸的电离方程式分步写，其余的弱电解质的电离一步完成；弱酸、弱碱、水都是弱电解质。
⑶常见的碱：KOH、NaOH、Ca(OH)
2、Ba(OH)2是强碱，其余为弱碱；
常见的酸：HCl、HBr、HI、HNO3、H2SO4是强酸，其余为弱酸；
注意：强酸的酸式盐的电离一步完成，如：NaHSO4=Na++H++SO42-，而弱酸的酸式盐要分步写，如：NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3-CO32-+H+
2、电离平衡
⑴电离平衡是平衡的一种，遵循平衡的一般规律。温度、浓度、加入与弱电解质相同的离子或与弱电解质反应的物质，都会引起平衡的移动
⑵电离平衡常数（Ka或Kb）表征了弱电解质的电离能力，一定温度下，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大。Ka或Kb是平衡常数的一种，与化学平衡常数一样，只受温度影响。温度升高，电离常数增大。
3、水的电离：
⑴H2OH++OH-，△H>0。升高温度、向水中加入酸、碱或能水解的盐均可引起水的电离平衡的移动。
⑵任何稀的水溶液中，都存在，且[H+]·[OH-]是一常数，称为水的离子积（Kw）；Kw是温度常数，只受温度影响，而与H+或OH-浓度无关。
⑶溶液的酸碱性是H+与OH-浓度的相对大小，与某一数值无直接关系。
⑷当溶液中的H+浓度≤1mol/L时，用pH表示。
无论是单一溶液还是溶液混合后求pH，都遵循同一原则：若溶液呈酸性，先求c(H+);若溶液呈碱性，先求c(OH-),由Kw求出c(H+)，再求pH。
⑸向水中加入酸或碱，均抑制水的电离，使水电离的c(H+)或c(OH-)<10-7mol/L，但
c(H+)H2O=c(OH-)H2O。如某溶液中水电离的c(H+)=10-13mol/L，此时溶液可能为强酸性，也可能为强碱性，即室温下，pH=1或13向水中加入水解的盐，促进水的电离，使水电离的c(H+)或c(OH-)>10-7mol/L，如某溶液中水电离的c(H+)=10-5mol/L，此时溶液为酸性，即室温下，pH=5，可能为强酸弱碱盐溶液。
4、盐的水解
⑴在溶液中只有盐电离出的离子才水解。本质是盐电离出的离子与水电离出H+或OH-结合生成弱电解质，使H+或OH-的浓度减小，从而促进水的电离。
⑵影响因素：①温度：升温促进水解
②浓度：稀释促进水解③溶液的酸碱性④同离子效应⑷水解方程式的书写：
①单个离子的水解：一般很微弱，用，产物不标“↑”“↓”；多元弱酸盐的水解方程式要分步写②双水解有两种情况：Ⅰ水解到底，生成气体、沉淀，用＝，标出“↑”“↓”。Ⅱ部分水解，无沉淀、气体，用，产物不标“↑”“↓”；
⑸盐类水解的应用：①判断溶液的酸碱性
②判断盐溶液中的离子种类及其浓度大小
③判断离子共存
④加热浓缩或蒸干某些盐溶液时产物的判断，如AlCl3溶液
⑤某些盐溶液的保存与配制，如FeCl3溶液
⑥某些胶体的制备，如Fe(OH)3胶体
⑦解释生产、生活中的一些化学现象，如明矾净水、化肥的施用等。（解释时规范格式：写上对应的平衡—–条件改变平衡移动—–结果）
5、沉淀溶解平衡：
⑴Ksp:AmBnmAn++nBm-,Ksp=[An+]m[Bm-]n。
①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，溶液中离子浓度的变化只能使平衡移动，不改变Ksp。②对于阴阳离子个数比相同的电解质，Ksp越大，电解质在水中的溶解能力越强。⑵Q>Ksp,有沉淀生成；Q=Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态；Q<ksp，沉淀溶解。<p=””style=”box-sizing:border-box;”>
⑶一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。如锅垢中Mg(OH)2的生成，工业中重金属离子的除去。
6、离子反应：
⑴与量有关的离子方程式的书写：设量少的物质物质的量为1mol，与另一过量的物质充分反应。⑵离子共存推断题解答时应注意：①判断一种离子存在后，一定注意与之不共存的离子一定不存在；②前面加入的试剂对后面的鉴定是否有影响。
⑶离子（或物质）检验的一般步骤：取少量——加试剂——观现象——定结论。