第二单元 化学反应的方向和限度公开课教案

高中新教材《化学反应的方向和限度》教学设计

(苏教版选修4专题2第2单元第1课时) 莆田妈祖中学

李建明

一、教学目标

1、知识与技能：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；能用焓变和熵变说明化学反应的方向。 2、过程与方法：养成学生的质疑意识，培养学生的质疑、析疑和解疑的能力。

3、情感态度与价值观：

通过一系列定性和定量实验，通过分析一系列的图表数据分析，引导学生质疑、讨论和析疑，从而构建判断反应自发进行的两个判断依据即应综合考虑焓变（△H）和熵变（△S）。

二、教学重点、难点：

焓变和熵变与化学反应方向的关系

三、教学方法

采用自主学习、讨论交流、提问式教学方式。 四、教学过程

【创设导入情景】

【实验】：请同学们跟我一起做个简单实验：拿起一本书，松开手，观察现象。

【交流与讨论】：引导学生讨论自发与非自发的过程

【实验】：往装有CaCO3固体中逐滴加入一定量盐酸，观察现象；

【实验】：往装有CaCl2溶液通入足量CO2气体，观察现象。

CaCO3+ 2HCl = CaCl2+ CO2↑+ H2O

CaCl2+ CO2↑+ H2O≠ CaCO3+ 2HCl 【交流与讨论】：引导学生讨论自发与非自发的反应

【展示ppt 】

专题2 第二单元

化学反应的方向和限度

第一课时

化学反应的方向

【提问】自然界中有许多自然而然发生的现象，请尽可能多地列举你熟知的自发过程。

【展示ppt 】（见课本39页的图2-13）高山流水

【展示ppt 】（见课本39页的图2-13）室温时冰会融化

【追问】自然界中的自发过程，从本质上看，根据是否有新的物质生成，刚才同学们提出的许多自发过程，哪些自发过程属于物理变化过程？哪些自发过程属于化学变化过程？

【板书】一、自发反应

1、定义：在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。

2、注意：一定条件一般是指适宜的温度和压强；外界帮助一般是指光、电等作用。

3、自发反应与自发过程的关系

【展示ppt 】【问题设置1】（见课本39页的讨论与交流）与同学们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、水分解成氢气和氧气的反应。（初中化学）

2、氯气与溴化钾溶液的反应。（必修一

溴碘的提取）

3、乙烯与溴单质的反应。（必修二

乙烯的性质）

4、氮气和氧气生成一氧化氮的反应。（必修一

氮氧化物的产生及转化）

【分析问题】引导学生回顾已经学过的知识，在室温下1和4不能自发反应，应特别指出1和4的反应所需条件。

【设问】如何判断某个化学反应能否自发进行？即判断化学反应方向的依据是什么？

【板书】二、判断化学反应方向的依据

【展示ppt 】【问题设置2】（见课本40页你知道吗的4个热化学方程式）

【提问】下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？

【重要提示】从能量变化的角度分析这些反应有什么共同点？

【问题解决】△H＜0，即放热反应，使体系能量降低。

【板书】1、焓变

【自主学习】引导学生阅读课本第40页第2段，引导学生交流讨论。

【归纳】【展示ppt】

①自发反应都有从能量较高状态转化为能量较低状态的倾向；

②科学家通过研究无数个热化学方程式得出的结论：绝大多数的放热反应一般能自发进行，化学反应放出的热量越多，体系的能量下降的越多，反应越完全。

【说明】“反应越完全”即本单元即将介绍的化学反应的限度问题。

③决定化学反应能否自发进行的一个因素是反应的焓变；

【板书】△H＜0即体系能量降低有利于反应的自发进行；△H＞0即体系能量升高不利于反应的自发进行。

【设问】自发反应一定是放热反应吗？

【实验】往烧杯中加入50ml水，测量水的温度，加入10克的NH4NO3晶体，搅拌，再次测量温度，并观察实验现象。

【板书】

NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+ NO3ˉ(aq)；△H＞0 【实验】引导学生阅读课本第40页【观察与思考】观察实验现象并思考如下问题：

1、该反应是吸热反应还是放热反应？

2、该反应能自发的可能原因是什么？ 【板书】

2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH2(g) +10H2O(l) ；△H＞0 【自主学习】引导学生阅读课本第40页第3段，引导学生交流讨论。

【板书】

；△H＞0

CaCO(s)高温CaO(s)CO(g)32

【思考】

：上面的几个反应是吸热反应，但在一定条件下却都能自发进行，所以反应的焓变只是制约反应能否自发进行的一个因素，但非唯一因素。

【设问】是什么因素促使这些吸热反应也能自发进行？

【自主学习】引导学生阅读课本第41页第二段，引导学生交流讨论。

【小结】体系有从有序状态转化为无序状态的倾向。

【观察与思考】仔细观察课本41页图2-15混乱程度不同的现象，引导学生交流讨论。

【分析】左边房间：排列得井井有条，非常有序，

右边房间：堆放得杂乱无章，无序混乱，

【实验】仔细观察排列整齐的火柴头自由散落时的实验

【分析】火柴头排列得整齐有序，

火柴头散落后混乱无序，

【小结】体系的混乱度是决定化学反应能否自发进行的另一个因素。

【板书】2、熵变

【自主学习】引导学生阅读课本第41页第4段，引导学生交流讨论。

【板书】

①熵

熵的定义：衡量一个体系混乱度的物理量；

熵的符号：S

熵的大小：在一个由大量微粒（分子、原子、离子）所构成的体系中，微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。对于同一种物质，气体的熵大于液体的熵，液体的熵大于固体的熵，即S(气体)﹥S(液体)﹥S(固体)

。

②熵变

熵变的定义：

反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变

熵变的符号：△S 熵变的大小：若发生变化后体系的混乱度增大，则该过程的△S＞0，反之，△S＜0。

【展示ppt 】【观察与思考】仔细观察课本41页图2-16水的不同聚集状态混乱程度，引导学生交流讨论哪些过程△S＞0 ？

1、 同一物质从固态变为液态，△S＞0；从液态变为汽态，△S＞0；

2、NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+ NO3ˉ(aq)

→固体溶解，△S＞0；

CaO(s)CO2(g)3、

CaCO3(s)高温

→有气体生成，△S＞0；或气体体积增大的反应，△S＞0

4、2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g) +10H2O(l)

→有气体生成，△S＞0；或气体体积增大的反应，△S＞0 【小结】化学反应的△S越大（即熵增大越大），越有利于自发反应的进行；

【归纳】【展示ppt】

①体系有从有序状态转变为混乱状态的倾向；

②体系的混乱度是决定化学反应能否自发进行的另一个因素。

③化学反应的△S越大（即熵增大越大），越有利于自发反应的进行；

【问题解决】【展示ppt 】（见课本42页的问题与解决）

【提问】根据你已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零。

1.H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)

2.CaCO3 (s)

4.N2(g)+3H2(g) 高温高压

2NH3(g)

催化剂

CaO(s)+CO2(g)

3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)

【板书】△S＞0，即体系混乱度增大的反应有促使反应自发进行的倾向；

【说明】△S＞0有利于反应的自发进行，△S＜0不利于反应的自发进行。

【设问】自发反应一定是熵增加反应吗？

【展示ppt 】【问题设置2】（见课本40页你知道吗的4个热化学方程式）

【提问】上述反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些自发反应一定是熵增加反应吗？

【交流与讨论】请用所学知识解释下列自发过程

20℃ H2O（s）→H2O（l）；

-20℃ H2O（l）→H2O（s）。

【分析】通过分析上述两个自发过程的影响因素，哪一个有利于自发进行？哪一个不利于自发进行？单独使用焓变或熵变有可能得出错误的判断，边分析，边总结如下：

【板书】

1、△H＜0，即体系能量降低的反应有促使反应自发进行的倾向。

2、△S＞0，即体系混乱度增大的反应有促使反应自发进行的倾向；

3、构建判断反应自发进行的两个判断依据即应综合考虑焓变（△H）和熵变（△S）。

【展示ppt 】【课堂反馈】

1.下列说法正确的是 （ ） A. 自发反应一定都是放热反应

B. 放热的过程一定都是自发过程

C.自发反应一定是熵增大，

D.熵增大不一定是自发的。

2. 下列过程能自发进行的是

（ ）

A. 水由低处向高处流 B. 室温下甲烷的燃烧

C. 铜在潮湿空气中生锈 D. 室温下碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳

【作业】：

1、复习自发与非自发的关系

2、复习影响反应自发进行的两个因素—焓变和熵变。

3、预习构建判断反应自发进行的两个判断依据即应综合考虑焓变（△H）和熵变（△S）。

五、教学设计反思

1、通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律，引导学生讨论与思考自发过程与非自发过程，引导学生了解自发反应与非自发反应。

2、通过分析四个一定条件下能自发的热化学方程式，引导学生学会分析数据，构建判断反应自发进行的一个因素—焓变。即△H＜0，即体系能量降低有促使反应自发进行的倾向。

3、通过探究硝酸铵的溶解的定量实验和氯化铵与氢氧化钡晶体的反应的定性实验，引导学生学会先进行假设，后通过分析实验现象推翻原来的假设，猜测反应自发进行的另一个因素—混乱度。即体系有从有序状态转变为混乱状态的倾向。

4、通过观察两个房间中物品的排列是否有序，通过排列整齐的火柴头散落时变为无序排列的实验，引导学生领会体系的混乱度，构建判断反应自发进行的一个因素—熵变。即△S＞0，即体系混乱增大有促使反应自发进行的倾向。

5、通过质疑“自发反应一定都是放热反应”和“自发反应一定都是熵增大的反应”这两个假设，后举例推翻假设，构建判断反应自发进行的两个判断依据即应综合考虑焓变（△H）和熵变（△S）。

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