第二单元 化学反应的方向和限度课时教案

《化学反应的方向》教学设计

河北定州中学——王玉

一、教材分析

本节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能(△G=△H-T△S)”知识，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，有一定难度。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。

二、学情分析

目前，学生已经详细学习了“化学反应的热效应”；初步学习了“化学反应的速率和限度”，具备了一定的化学反应原理的相关知识，同时已经学习和掌握了一定的物理和化学知识，只要采用合理的教学策略，学生就能理解、掌握本节的内容。尤其值得注意的是本课涉及到“熵”的概念，这是一个新的物理量，学生首次接触，一定要注意教学的直观性和适当的情景创设。

经过一年的高中学习，学生大部分已初步养成了科学探究的学习习惯，具备了进行科学探究的基本能力。由学生自主搜集资料，自主分析资料，自主探究总结升华得出知识要点的条件已经基本成熟，但仍需教师进行必要的指导和解疑。

三、教学目标

1、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。

2、过程与方法: 通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生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。

3、情感态度与价值观:

1

通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。

四、教学重点和难点

1、教学重点：焓判据和熵判据

2、教学难点：焓减和熵增与化学反应方向的关系

五、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。

六、教学过程

教学环节

教师活动

【回忆】甲烷的空间构型。

学生活动

设计意图

【提问】1.如何证明甲烷是正四面体构回忆，作

型而不是平面四边形呢？

2.甲烷为什么会采取正四面体的构型而答。

利用学生已经学过不是平面正方形的构型? 思考，聆的知识及生活中的实例创设情景，以静态物质、动态现象引入新课，激【实验展示】四个气球缠绕在一起自然听.

回忆旧知

形成正四面体的形状。

引入新课

【讲述】甲烷呈四面体构型是能量最稳

定的一种排列方式，分子的立体空间构

型是由能量最低原理决定的。

【设疑】这是一个静态的物质的变化过

程，如果是个动态过程呢？

【图片展示】美丽的瀑布“飞流直下”，小球从高处自然滚落。

【得出结论】物体在运动过程中总是倾向于势能降低。

【推进新课】如果是动态的化学反应过

程，化学反应为什么能够进行？是一个

2 观察，思考

发学生的学习兴趣。

什么因素驱使它发生的？

【屏幕展示】几个自发进行的化学反应。

问题引导(1)

铁生锈：

突出重点

3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

△H=－824 kJ·mol-1

(2)酸碱中和反应：

OH－(aq)+H＋(aq)=H2O(l)

△H=－57.3kJ·mol-1

(3)Cu和AgNO3反应：

Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s)

△H=－181.75 kJ·mol-1

复习常见的放热反观察，思应，落实基考，回答

础知识。

通过前面的铺垫，学生自然想到能量变从能量角(4)Na投入H2O中：

度研究反2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)

应自发性

△H=－636.1 kJ·mol-1

【提问】这几个自发反应有什么共同特小组讨论。

化是反应点？能得出什么结论

进行的原【讲述】科学家由此提出可利用焓变来

因。

判断化学反应的方向，即焓判据。

得出结论，

【板书】一、从能量角度研究反应自发

记笔记

性

焓判据：△H＜0有利于反应自发进行。

【思考与交流】是不是自发过程都放

热？

引出矛盾，学生思考

为提出熵判据做铺垫。

【讲述】焓变是影响反应自发性的一个

重要因素，但不是唯一因素。要判断一

个反应是否能自发，还要结合另一个判

断方法——熵判据。

【板书】二、从熵的角度研究反应自发性

3

熵：用来描述体系混乱度的物理量，其学生阅读

符号为S，单位J.mol-1.K-1。

课本，得出

【图片展示】：红墨水的扩散，放学啦，相关信息。

洗过的牌，火柴的散落等图片。

让学生明确熵变也也是影响化学反应方向的一【讲述】体系有自发向混乱度增加的方

向变化的倾向，这是自然界的普遍规律。

【思考与交流】讨论硝酸铵的溶解这个

自发过程：

+-从熵的角NH4NO3(s)=NH4(aq)+NO3(aq) 度研究反【结论】不管是宏观现象还是微观角度，思考，领悟个重要因应自发性

都能看出熵增是这些过程自发进行的重熵及熵变素。

4 要原因。

【提问】物质熵值的特点。

的含义

明确熵变如何影响化学反应的方向及【板书】熵判据：△S>0有利于反应自

发进行。

【讲述】在生产生活中，“熵”有非常

重要的应用。

【思考与交流】讨论以下两个反应能够

自发进行的重要原因。

金属钾的制备：Na(l) + KCl(1) =NaCl(l) 小组讨论熵的重要+K(g)；粗硅的制备：2C(s)+ SiO2(s) =Si(s) 并回答。

应用。

+ 2CO(g)。

【过渡】：通过以上学习，可以认识到

焓变和熵变是影响化学反应进行方向的

两个重要因素。在具体的反应过程中，

它们各自具有怎样的地位呢?分析以下

四组具有代表性的反应过程。

（1）Mg+2H+=Mg2++H2↑

（2）2CO=2C+O2

小组之间落实、强化交流讨论，新知识。

（3）NH3+HCl=NH4Cl （4）CaCO3=CaO+CO2↑

学生代表

回答。

【提问】：面对不能确定的反应过程，

该怎么判断反应是否能够进行呢?

【板书】：三、从能量和熵两个角度研

究反应的自发性

【讲述】：在无数先人努力的基础上，

最后科学家吉布斯确立了定量评价焓变

让学生学从能量和和熵变在反应过程中作用的关系式，称学生倾听，会客观地、熵两个角之为吉布斯公式：△G= △H- T△S

度研究反记忆。

全面地分析问题。

利用吉布斯自由能的大小，可以判

应的自发断反应的自发性：

性

△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。

【提问】根据吉布斯自由能公式对以前小组之间对知识的不能确定是否能够发生反应的过程进行交流讨论，应用能力判断，并讨论温度对反应的自发性可能学生代表培养。

产生的影响。

【教师】综上分析，可得出结论：

△H<0，△S>0：一定能自发进行

；

△H>0，△S<0：一定不能自发进行；

△H<0，△S<0：低温自发；

△H>0，△S>0：高温自发。

1、反应自发性的两个判断依据：

（1）焓减(△H<0)有利于反应自发进行。——焓判据

（2）熵增(△S>0)有利于反应自发进行。——熵判据

回答。

学生可作通过坐标出相应坐图，可加深标图。

记忆理解。

强化本节学生总结课重点知归纳知识。

识。

5

归纳总结2、焓判据和熵判据组成的复合判据更适

知识升华

合所有的反应过程：

复合判据

△G=△H-T△S

3、注意问题：（1）在讨论过程的方向学生倾听，时，指的是没有外界干扰时体系的性质。思考，记如果允许外界对体系施加某种作用，就忆，理解。

可能出现相反的结果。

（2）反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。

（3）反应的自发性也受外界条件的影响。

【应用】：我们在生活中都已经离不开

汽车了，而汽车尾气排放出的气体中含

有CO和NO等大气污染物。人们曾设

学以致用计出这样的反应，设想使这两种污染物

提升能力

相互作用，生成能参与大气循环的气思考、作

全面的、更深层次的理解反应的自发性。

实际运用中加深学体:2CO(g) + 2NO(g) =N2(g) + 2CO2(g)。答，并进行生理解如已知此反应△H<0，

△S<0，该反应在相关计算。

室温下能自发进行吗?

何运用焓判据、熵判据判断化学反应方向。

又已知298K、101kPa下该反应的△H=-

748.6 kJ. mol-1, △S= - 197.8 J . mol-1.

K-1，请判断上述反应在室温条件下能否

自发进行?

【提问】：以上计算表明该反应的趋势

很强，但实际上该反应速率极慢，如何解决上述问题?

1.实验证明，多数能自发进行的反应都是

放热反应。对此说法下列叙述中，正确

6

的是(

)

考查学生A.所有的放热反应都是自发进行的

学生思考、

B.所有的自发反应都是放热的

作答。

对知识的掌握程度。

加深学生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判

课堂小练

据

检验成果

2. 下列关于化学反应的熵变的叙述中正

确的是(

)

A.化学反应的熵变与反应的方向无关

B.化学反应的熵变直接决定了反应的方

向

C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应

D.熵值增大的反应都能自发进行

3.下列过程不用熵判据判断的是(

) A.氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨,很快会闻到刺激性气味

B.冬天一杯热水很快变冷

C.有序排列的火柴散落时成为无序排列

D.多次洗牌以后，扑克牌毫无规律地混乱排列的概率大

4.已知100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应: CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH= +178.3 kJ·mol-1，ΔS=160.4 J·mol-1·K-1，试判断反应的自发性及自发性进行的最低温度。

七、板书设计

化学反应进行的方向

7

学生思考、对知识的作答。

理解，提升其对知识的应用能力。

一、从能量角度研究反应的自发性：

焓判据：焓减(△H<0)有利于反应自发进行

二、从熵的角度研究反应的自发性：

熵判据：熵增(△S>0)有利于反应自发进行

三、从能量和熵两个角度研究反应的自发性

△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。

八、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.本节在科学视野中，综合考虑了焓变和熵变两大判据，有利于学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。在授课中对熵的概念作简单介绍，利用简单例子应用复合判据判断反应的方向将更能加深学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。

8