高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》教學(xué)設(shè)計(jì).doc

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高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教學(xué)內(nèi)容分析 1、課標(biāo)中的內(nèi)容 《化學(xué)反應(yīng)原理》主題2 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，第 5點(diǎn)：能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的方向。 2、教材中的內(nèi)容 本節(jié)內(nèi)容介紹了“焓判據(jù)、熵判據(jù)及自由能（△G=△H-T△S）”知識(shí)，有一定難度。人教版教材將本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)及其能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡之后以知識(shí)介紹的方式呈現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生了解決定反應(yīng)進(jìn)行方向的因素不是單一的焓變，熵變也是決定因素之一。 教材從學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，分四個(gè)層次就化學(xué)反應(yīng)的方向進(jìn)行了介紹。第一，以學(xué)生熟悉的自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)為例，介紹化學(xué)反應(yīng)有向能量降低的方向自發(fā)進(jìn)行的傾向——焓判據(jù)；以生活現(xiàn)象為例，說(shuō)明混亂度（熵）增加是自然界的普遍規(guī)律，也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一種傾向——熵判據(jù)。第二，用實(shí)例說(shuō)明單獨(dú)運(yùn)用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，都不是全面的。第三，要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)。第四，簡(jiǎn)單介紹了自由能判據(jù)的結(jié)論性?xún)?nèi)容。 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能： （1）理解化學(xué)反應(yīng)方向判斷的焓判據(jù)及熵判據(jù)； （2）能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的方向。 2、過(guò)程與方法： 通過(guò)學(xué)生已有知識(shí)及日常生活中的見(jiàn)聞，使學(xué)生構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工，構(gòu)建新知識(shí)。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會(huì)事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問(wèn)題。 三、教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 焓減和熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系 四、教學(xué)方法 1、應(yīng)用討論交流的方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力； 2、啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)歸納、概括，對(duì)信息進(jìn)行加工，得出結(jié)論； 3、注重從學(xué)生已有知識(shí)及日常生活的經(jīng)驗(yàn)上構(gòu)建新知識(shí)。 五、教學(xué)過(guò)程 [聯(lián)想、質(zhì)疑]汽車(chē)尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物，為了減輕大氣污染，人們提出通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)處理汽車(chē)尾氣：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？ [課的引入]上述問(wèn)題是化學(xué)反應(yīng)的方向的問(wèn)題。反應(yīng)進(jìn)行的方向、快慢和限度是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分。通過(guò)前三節(jié)的學(xué)習(xí)和討論，我們已經(jīng)初步解決了后兩個(gè)問(wèn)題，即反應(yīng)的快慢和限度問(wèn)題，這節(jié)課我們來(lái)討論反應(yīng)的方向的問(wèn)題。 [設(shè)問(wèn)]根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，舉例說(shuō)說(shuō)我們見(jiàn)過(guò)的自發(fā)過(guò)程（在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程）。 [學(xué)生討論]…… [總結(jié)]生活中的自發(fā)過(guò)程很多，如：水由高處往低處流，自由落體，電流由電位高的地方向電位低的地方流，鐵器暴露于潮濕的空氣中會(huì)生銹，室溫下冰塊會(huì)融化，……這些都是自發(fā)過(guò)程，它們的逆過(guò)程是非自發(fā)的。 科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變?yōu)椤盁o(wú)序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)，為反應(yīng)方向的判斷提供了必要的依據(jù)。 [板書(shū)]一、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。 [交流討論]19世紀(jì)的化學(xué)家們?cè)J(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行。你同意這種觀點(diǎn)嗎？結(jié)合曾經(jīng)學(xué)習(xí)的反應(yīng)舉例說(shuō)明。 [學(xué)生討論交流]…… [匯報(bào)交流結(jié)果]我們知道的反應(yīng)中下列反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)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） …… [追問(wèn)]上述反應(yīng)是吸熱還是放熱？ [學(xué)生回答后總結(jié)、板書(shū)]焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。 [指出]多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)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，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。 [板書(shū)]二、反應(yīng)方向的熵判據(jù)。 [交流討論]我們知道，固體硝酸銨溶于水要吸熱，室溫下冰塊的溶解要吸熱，兩種或兩種以上互不反應(yīng)的氣體通入一密閉容器中，最終會(huì)混合均勻，這些過(guò)程都是自發(fā)的，與焓變有關(guān)嗎？是什么因素決定它們的溶解過(guò)程能自發(fā)進(jìn)行？ [閱讀思考]課本P37相關(guān)內(nèi)容。 [匯報(bào)交流、自主學(xué)習(xí)成果]上述自發(fā)過(guò)程與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)，受另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素的影響，即體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向。 [總結(jié)、板書(shū)]熵判據(jù)：體系有自發(fā)地向混亂度增加（即熵增）方向轉(zhuǎn)變的傾向。 [釋疑]如何理解“熵”的含義？ [板書(shū)]混亂度：表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)。 [指出]混亂度的增加意味著體系變得更加無(wú)序。 [板書(shū)]熵：熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。 [指出]體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o(wú)序——熵增的過(guò)程。 [板書(shū)]熵值的大小判斷： （1）氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài) （2）與物質(zhì)的量成正比 [板書(shū)]反應(yīng)熵變△S=反應(yīng)產(chǎn)物總熵-反應(yīng)物總熵 [講述]產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，△S通常為正值，為熵增加反應(yīng)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 [學(xué)與問(wèn)]發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體。試?yán)蒙厦嬷v的熵判據(jù)加以解釋?zhuān)纱四銓?duì)于理論的指導(dǎo)作用是否有新的體會(huì)。 [指出]有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如： -10℃的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)，就是熵減的過(guò)程（但它是放熱的）； 2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） △S = -39.35Jmol-1K-1。 因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不是唯一因素。 [板書(shū)]三、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。 [講述]在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是： [板書(shū)]體系自由能變化（△G、單位：KJ/mol）：△G = △H - T△S [指出] 體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響。 [板書(shū)] △H - T△S < 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行； △H - T△S = 0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)； △H - T△S > 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 [展示] [舉例]對(duì)反應(yīng)CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g） △H = + 178.2 KJmol-1 △S = +169.6 Jmol-1K-1 室溫下，△G =△H-T△S =178.2KJmol-1–298K169.610-3KJmol-1K-1 =128 KJmol-1>0 因此，室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行； 如要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則應(yīng)使△H - T△S < 0， 則T>△H/△S=178.2 KJmol-1/0.1696 KJmol-1K-1 = 1051K。 [知識(shí)應(yīng)用]本節(jié)課一開(kāi)始提出處理汽車(chē)尾氣的反應(yīng)： 2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g）， 已知，298K、101KPa下，該反應(yīng)△H = - 113.0 KJmol-1 ，△S = -143.5 Jmol-1K-1 則△G =△H-T△S = - 69.68 KJmol-1 < 0 因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。 [指出]但該反應(yīng)速率極慢，需要使用催化劑來(lái)加速反應(yīng)。 [總結(jié)]能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用： 1、由能量判據(jù)知∶放熱過(guò)程（△H﹤0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行； 2、由熵判據(jù)知∶許多熵增加（△S﹥0）的過(guò)程是自發(fā)的； 3、很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（體系自由能變化：△G = △H - T△S）將更適合于所有的反應(yīng)過(guò)程； 4、過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程的速率； 5、在討論過(guò)程的方向時(shí)，我們指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果； 6、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。 [課堂練習(xí)] 1．下列說(shuō)法正確的是（ ） A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的； B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變； C．自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)； D．自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。 2．自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ） A．吸熱反應(yīng)； B．放熱反應(yīng)； C．熵增加反應(yīng)； D．熵增加或者放熱反應(yīng)。 3．下列說(shuō)法正確的是（ ） A．放熱反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)； B．吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的； C．自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生； D．有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。 4．250C和1.01105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+ O2（g） △H=＋56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是（ ） A．是吸熱反應(yīng)； B．是放熱反應(yīng)； C．是熵減少的反應(yīng)； D．熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。 5．下列過(guò)程屬于熵增過(guò)程的是（ ） A．硝酸鉀溶解在水里面； B．氨氣和氯化氫反應(yīng)生成氯化銨晶體； C．水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)的水； D．(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨氣和水。 6．以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是( ) A．硝酸銨自發(fā)地溶于水； B．2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) △H=+56.7kJ/mol； C．(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol； D．2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol。 [布置作業(yè)] 廣州市教研室編的《高中化學(xué)基礎(chǔ)訓(xùn)練》中《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》一節(jié)內(nèi)容。 六、教學(xué)反思 1．建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，不僅要求學(xué)生由外部刺激的被動(dòng)接受者和知識(shí)的灌輸對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者；而且要求教師要由知識(shí)的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者。本節(jié)課的授課應(yīng)對(duì)這種思想有所體現(xiàn)，學(xué)生已知道很多化學(xué)反應(yīng)并了解反應(yīng)的吸放熱情況，運(yùn)用這些已知的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生得出焓判據(jù)。這種以學(xué)生的“學(xué)”為中心的教學(xué)方式對(duì)有利于學(xué)生掌握和理解本節(jié)知識(shí)。 2．相對(duì)于上一年的教材，這本書(shū)對(duì)能量判據(jù)通過(guò)例子進(jìn)行了說(shuō)明，且后面通過(guò)科學(xué)視野對(duì)綜合考慮了焓變和熵變的自由能變化作了介紹，有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向判斷的理論根據(jù)的理解。在授課中如能對(duì)熵的概念作簡(jiǎn)單介紹，利用簡(jiǎn)單例子應(yīng)用自由能變化判斷反應(yīng)的方向?qū)⒏芗由顚W(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向判斷的理論根據(jù)的理解。