第二单元 化学反应的方向和限度教学设计与反思

《化学反应方向》教学案例

泉州师院附属鹏峰中学

孙丽梅

背景:

《化学反应方向》是高中化学新课程中的一项重要基础知识.本节课在教材中安排在《化学反应速率》之后,《化学平衡状态

》之前,起到承上启下的作用.学好本节课,可以为学习化学反应限度做铺垫,也可使知识顺利地过渡,更具系统性.学好本节课,学生对于本单元其它知识的学习才会更有信心.本节课的重点是理解焓变与熵变对反应方向的影响,课标中要求能用焓变和熵变说明化学反应反向. 而焓变和熵变是抽象的概念,尤其是熵变对学生来讲是一个全新的概念.学生学习过程中易造成概念模糊,一知半解,难用所学知识解决问题.如何提高本节课的教学效率,让学生更好、更及时地掌握应用知识,是新老教师共同要面对的问题.我认为教学设计中发挥教师的创造性,创设生动的学习情景,引导学生多样的学习活动,主动地学习、思考、交流、讨论与探究,将有关理论具体化、形象化、直观化,以启发学生思维,将枯燥抽象的概念学习与实验活动结合起来,完成由感性认识到理性认识的飞越是十分重要的.作为一名非重点中学的教师,面对的学生学习基础较为薄弱,学生对于抽象概念的理解尤为吃力,学习中难免存在各种困惑,培养学生的学习兴趣与信心非常关键.我想针对教材及学生实际情况,谈谈自己的一些教学设计思路与做法,与同行共享

教学目标:1.通过分析反应的焓变与反应反向,使学生了解反应焓变与反应反向有关,但不是唯一的影响因素.2.通过介绍熵变的概念,使学生知道化学反应存在熵变.3.通过分析反应的熵变与反应反向,使学生了解熵变与反应反向有关,但也不是唯一的影响因素. 教学重点：理解焓变与熵变对反应方向的影响. 教学设计环节: 1.设计教学情景，营造气氛,引导学生认识学习化学反应方向的意义,激发学生求知欲望,引出“化学反应方向”这一课题. 教师播放:城市公路上成群结对的汽车图片.讲解并提出问题:随着人门生活水平的不断提高,汽车进入了家庭,汽车的大量使用,也造成了城市中的大气污染,汽车尾气中的NO、CO进入大气.为了减轻大气污染,人们提出通过2NO(g)+ 2CO(g) =N2(g)

+2CO2(g)来处理.这一方法是否可行?理论依据是什么?教师通过问题情景,激发并调动学生的探究欲望.而后,说明研究化学反应反向的意义. 设问:一个化学反应在某种条件下能否自发进行,在什么条件下可能按预期的反向进行,有什么客观依据来判断呢? 2.组织学生交流、讨论,让学生通过身边的化学及常见的化学反应,认识自发反应的概念.

教师设问：请说说下列哪些过程是自发进行的？哪些是非自发进行的？为什么？ ①美丽的瀑布从高处落向低处②用水泵把水从低水位抽到高水位③铁器暴露在潮湿的空气中会生锈④室温下冰会融化⑤热的传递,由高温传向低温⑥二氧化碳气体变成干冰. 学生踊跃回答：①③④⑤这四个过程是自发进行的过程. 教师追问:为什么呢？你们有什么判断依据吗？

学生：它们不要外部力量的帮助就能发生. 教师讲述:一定条件下,不用借助外部力量就能自发进行的过程称为自发过程, 与自然界的许多变化一样,一些化学反应也可以自发发生,我们把在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应,称为自发反应.如:锌片插如硫酸铜溶液时,锌从硫酸铜溶液中置换出铜. 设问:下列反应在室温下能否自发进行?如能自发进行,写出相应的化学反应方程式.谁可以上来板书呢? ⑴把钠投入盛有水的烧杯中⑵镁带燃烧⑶甲烷燃烧⑷水分解成氢气和氧气⑸往硝酸银溶液中,滴入氯化钠溶液. 启发学生质疑:这些能够自发进行的反应,其中是否蕴藏着什么科学原理?有什么判断依据? 3.引导学生根据质疑,以课本实例交流、讨论,使学生认识到焓的减小有利于反应的自发进行. 师:请看课本第40页的热化学方程式,这些化学反应有什么共同特点? 生:它们的△H都小于零. 师:它们是吸热反应还是放热反应呢? 生:放热反应. 师:这些反应在一定的条件下都能自发进行,你们知道这些反应能自发进行的原因吗? 学生大胆推测:反应放热,即焓的减小,是这些反应自发进行的原因. 归纳并启发:是的,对于化学反应，有着向能量较低反向进行的趋势，也就是通过放热实现的，因此，焓的减小有利于反应的自发进行，它是自发反应的一个内在推动力.那么,是不是焓增大的反应就无法自发进行了呢?请同学们来观察一个实验. 4．通过观察与思考，进一步探究焓变与反应反向的关系. 教师演示：课本40页观察与思考.向干燥的锥形瓶中加入约20g的NH4Cl晶体,在一块小木块上洒少量水,将锥形瓶放在木块上,再向其中加入约40g的消石灰,用玻璃棒将固体充分混合均匀,静置.片刻后拿起锥形瓶.

问：该反应是吸热反应还是放热反应？该反应能自发进行的原因是什么？

学生通过观察，很容易得出该反应是吸热反应的结论，但此时学生心中有了疑问：为什么吸热反应怎么也可以自发进行呢？

讲解并启发质疑：放热有利于反应自发进行,反应吸热也可能自发进行,说明反应焓变是反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素,还有其它因素在起作用.那么,可能是什么因素在起作用呢?我们一起通过实验探究来寻找原因. 5.组织学生分组探究,使学生明白熵的概念及熵增有利于反应的自发进行. 学生分组实验:NH4NO3(s)、 NaOH(s)、 NaCl(s)、蔗糖分别溶于水的热效应实验. 操作过程:每组学生分别各取少许的NH4NO3(s)、 NaOH(s) 、NaCl(s)和蔗糖

于烧杯中,加水并用玻璃棒搅拌,使其溶解. 教师设问:请同学们用手摸一下烧杯壁,有什么感受? 学生: 触摸溶有NH4NO3(s)的烧杯壁,感觉烧杯壁较冰. 触摸溶有NaOH(s)的烧杯壁,感觉烧杯壁发热.而触摸溶有NaCl(s)和溶有蔗糖的烧杯壁,几乎感觉不到有什么热量变化. 学生结论:溶解过程中 :①NH4NO3(s) 吸热

② NaOH (s) 放热

③ NaC1(s) 蔗糖、焓变微乎其微

教师:这些物质的溶解过程是不是自发进行的呢? 学生大声地:是自发过程. 教师:那么,热效应是不是这个过程的决定因素呢?为什么吸热过程也可以自发进行呢?显然,焓的减小在溶解过程的自发进行中并没有起到决定性的作用.热效应不是这些过程自发进行的决定因素.那么,是什么因素在影响呢?我们可以先分析一下固体溶解的特点. 教师展示物质溶解过程的微观图示并分析:固体溶解的共同特点:有序→无序,即有序程度降低,混乱程度增大,其混乱度可用一个物理量来描述,用“熵”来表示.熵是描述体系混乱度的物理量,用符号:“S”表示,其单位:J·mol-1·K-1.在一个由大量微粒(原子、分子、离子)构成的体系中,微粒间无规则的排列程度越大,即混乱度越大,体系的熵越大. 引导学生阅读课本第41页“熵”的概念及图2-15，并做形象、深入的讲解. 追问:影响熵的因素是什么? 学生通过交流与思考后,教师归纳:①同一条件下,不同的物质的熵不同.②同一物质,聚集状态不同熵不同.S(g)﹥S(l)﹥S(s).同时请同学们观察图2-16.(水的三态) 设问:举例说明哪些过程是熵增过程? 学生交流、讨论后回答:固体溶解、物质的汽化、墨水的扩散、气体的扩散.

讲解:化学反应中也存在熵变.反应的熵变(△S)为反应产物的总熵与反应物总熵之差. △S=S(反应产物)-S(反应物).对于确定的化学反应,在一定的条件下具有确定的熵变, 追问:举例说明哪些反应是熵增反应?学生讨论、交流后,教师归纳:熵增加的反应:产生气体的反应、气体物质的量增加的反应. △S﹥0. 问:请分析,前面的观察与思考中的NH4Cl与消石灰的反应中的熵有什么变化? 生:熵增加. 问:那么,该反应能自发进行的重要因素又是什么呢? 学生推测:该反应是吸热反应,它能自发进行的主要原因是熵增对其影响的结果. 师归纳:是的,熵的增加有利于化学反应的自发进行,

△S越大,越有利于反应的自发进行. 6.以前面环节中涉及到的化学方程式为例，引导学生交流讨论, 进一步探究熵变与化学反应反向的关系. 教师设置问题:请分析前面曾例举过的化学反应,有没有熵增而又不能自发进行的反应? 生:有.如: 2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g). 问:有没有熵减,但可以自发进行的反应呢? 生:有.如: 2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)、Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s) 教师归纳:熵增大的反应不一定都能自发进行,熵减小的反应也不一定不能自发进行. 因此,熵变是反应能否自发进行的又一因素,但也不是唯一因素. 7.通过小结,梳理所学知识,引导学生课后探究,为学生课后学习指出方向. 教师小结:通过本节课学习,体系能量的降低和混乱度的增大都可以促使反应自发进行.在一定条件下,一个反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵变有关,但它们都不是唯一因素.那么,反应反向究竟与什么有关呢?这是我们要继续探究的内容. 教学过程中,教师精心设计每一个环节,深入浅出,逐步启发学生思维,将抽象概念形象化、直观化,让学生心中疑问逐步得到解决. 评析:概念的内涵是概念所反映的客观事物的本质.学生在学习中逐步形成的概念往往是朦胧的,学生的理解是不周全的,教师在教学中必须揭示概念所反映的客观事物的本质.如:教学“熵”的概念时,可以选择学生熟悉的溶解过程,再结合溶解过程的微观图示,使学生认识熵是描述体系混乱度的物理量.而后根据NH4Cl与消石灰的反应和其它有关的化学反应分析熵变对化学反应反向的影响.

教学过程中不要急于给学生结论,这样会让学生一头雾水,教师应层层引入问题情景,使学生处于不断思考、交流与探究之中.逐步引出本节课的核心知识.如:

NH4Cl与消石灰的反应是吸热反应,那么为什么可以自发进行,教师不急着解释原因,而是通过分组探究实验后,再由学生分析认识,自然而然地得出结论.教学过程中可将枯燥的知识化成引人入胜的实践活动,环环相扣.教师及时抓住学生存在的疑惑,设计问题,引导探究,让课堂象磁铁一样将学生逐步吸引,让学生在轻松愉快的氛围中领悟知识的内涵.