高中化學 第四節(jié) 化學反應進行的方向教案 新人教版選修4

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化學反應進行的方向 一、教材分析 在學生學習了化學反應及其能量變化、化學反應速率、化學反應的限度之后，教材安排了難度較大的化學反應進行的方向的內(nèi)容。對于自由能知識，僅限于達到知道、了解的層次即可。事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，通過焓變、熵變的介紹，力圖使學生學會全面分析問題。 二、教學目標 1．知識目標： (1)、通過學生日常生活中所見所聞以及常見的化學反應，讓學生了解放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性； （2）、通過“有序”和“無序”的對比，引出熵的概念； （3）、通過日常生活中的見聞引導學生，使學生明確根據(jù)反應的焓變和熵變的大小，只能判斷反應自發(fā)進行的可能性，不能決定反應是否一定發(fā)生或反應速率的大小 。 2．能力目標： （1）、通過學生已有知識及日常生活中的見聞，使學生構建化學反應方向的判據(jù)； （2）學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加式，構建新知識 3．情感、態(tài)度和價值觀目標： 通過日常生活中的焓變和熵變的具體實例，讓學生明確化學與日常生活是息息相關的。 三、教學重點難點 重點：熵判據(jù) 難點：焓減與熵增與化學反應方向的關系 四、學情分析 學生在學習了化學反應速率、化學平衡及其影響因素的基礎上，抽象思維能力提高很多，本節(jié)降低難度后，學生應該能掌握重點內(nèi)容。 五、教學方法 1．啟發(fā)教學 2．學案導學：見后面的學案。 3．新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習 六、課前準備 1．學生的學習準備：填寫學案。 2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。七、課時安排：1課時 八、教學過程 (一)預習檢查、總結疑惑 檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。 （二）情景導入、展示目標。 教師：汽車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，人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣：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？ 教師：上述問題是化學反應的方向的問題。反應進行的方向、快慢和限度是化學反應原理的三個重要組成部分。通過前三節(jié)的學習和討論，我們已經(jīng)初步解決了后兩個問題，即反應的快慢和限度問題，這節(jié)課我們來討論反應的方向的問題。我們來看本節(jié)課的學習目標。多媒體展示學習目標，強調(diào)重難點。然后展示探究的第一個問題，根據(jù)生活經(jīng)驗，舉例說說我們見過的自發(fā)過程。已經(jīng)布置學生們課前預習了這部分，檢查學生預習情況并讓學生把預習過程中的疑惑說出來。 設計意圖：步步導入，吸引學生的注意力，明確學習目標。 （三）合作探究、精講點撥。 探究一：根據(jù)生活經(jīng)驗，舉例說說我們見過的自發(fā)過程 教師：生活中的自發(fā)過程很多，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生銹，室溫下冰塊會融化，……這些都是自發(fā)過程。自發(fā)過程和自發(fā)反應可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功，鋅與CuSO4溶液的反應可被設計成原電池。一般地，如果一個過程是自發(fā)的，則其逆過程是非自發(fā)的。非自發(fā)的過程要想發(fā)生，則必須對它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。經(jīng)驗表明，那些不用借助外力就可以自動進行的自發(fā)過程的共同特點是：體系能量趨向于從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)，這時體系會對外部做功或者釋放能量，由此總結而得的經(jīng)驗規(guī)律就是所謂的焓判據(jù)。如水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。 學生討論后小結：焓判據(jù)：放熱反應過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進行的傾向。 若ΔH＜0，正向反應能自發(fā)進行； 若ΔH＞0，正向反應不能自發(fā)進行，而逆向反應能自發(fā)進行。 探究二：19世紀的化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱：放熱反應可以自發(fā)進行，而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎？結合曾經(jīng)學習的反應舉例說明。 學生討論后小結：2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g) +10H2O(l) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H=+178.2kJ/mol 因此，反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。 探究三：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的氣體通入一密閉容器中，最終會混合均勻，這些過程都是自發(fā)的，與焓變有關嗎？是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行？ 教師：為解釋這一類與能量無關的過程的自發(fā)性，科學家提出了另一推動體系變化的因素：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。 探究四：如何理解“熵”的含義？ 教師：混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?；靵y度的增加意味著體系變得更加無序。 熵：熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)?！办亍笔堑聡锢韺W家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個術語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布，那么，這個系統(tǒng)的熵就達到最大值。熱力學第二定律告訴我們，能量轉(zhuǎn)換只能沿著一個方向進行，總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換，從有序到無序，人類利用這個過程讓能量做功，同時系統(tǒng)的熵增加，熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過程，就意味著能量耗散了，從有用的能量轉(zhuǎn)化向?qū)θ祟悷o用的能量。 [小結]：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序——熵增的過程。 探究五：熵的大小判斷：（閱讀課本37頁后回答） （1）氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài) （2）與物質(zhì)的量成正比 【學與問】：發(fā)生離子反應的條件之一是生成氣體。試利用上面講的熵判據(jù)加以解釋，由此你對于理論的指導作用是否有新的體會。 探究六：為什么有些熵減小的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行，如： -10℃的液態(tài)水會自動結冰成為固態(tài)，就是熵減的過程（但它是放熱的）？ 學生討論后小結：反應熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素，但也不是唯一因素。只有將兩者組合而成的復合判據(jù)，才能準確判定所有化學反應進行的方向。 設計意圖：通過學生之間討論總結，增強了學生的合作意識。 （四）反思總結，當堂檢測。 教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。 設計意圖：引導學生構建知識網(wǎng)絡并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄） （五）發(fā)導學案、布置預習。 反應進行的方向、快慢和限度是化學反應原理的三個重要組成部分，我們已經(jīng)全部學習了。在下一節(jié)課我們一起來復習《化學反應速率和化學平衡》這一章的重要知識點。這節(jié)課后大家可以先復習這一部分。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。 設計意圖：布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。 九、板書設計 第四節(jié) 化學反應進行的方向 一、自發(fā)過程和自發(fā)反應 1、自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程。 2、自發(fā)反應：在給定條件下，能自發(fā)地進行到顯著程度的反應 3、非自發(fā)反應：不能自發(fā)地進行，必須借助某種外力才能進行的反應。 二、反應方向的焓判據(jù)。 焓判據(jù)：放熱反應過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進行的傾向。若ΔH＜0，正向反應能自發(fā)進行；若ΔH＞0，正向反應不能自發(fā)進行，而逆向反應能自發(fā)進行。反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。 三、反應方向的熵判據(jù)。 1、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。 2、混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。 3、熵：熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。 4、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 5、熵增的過程就是自發(fā)過程 反應熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素，但也不是唯一因素。只有將兩者組合而成的復合判據(jù)，才能準確判定所有化學反應進行的方向。 十、教學反思 教材從學生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，分四個層次就化學反應的方向進行了介紹。第一，以學生熟悉的自發(fā)進行的放熱反應為例，介紹化學反應有向能量降低的方向自發(fā)進行的傾向——焓判據(jù)；以生活現(xiàn)象為例，說明混亂度（熵）增加是自然界的普遍規(guī)律，也是化學反應自發(fā)進行的一種傾向——熵判據(jù)。第二，用實例說明單獨運用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯誤，都不是全面的。第三，要正確的判斷化學反應的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復合判據(jù)。第四，簡單介紹了自由能判據(jù)的結論性內(nèi)容。 本節(jié)課時間45分鐘，其中情景導入、展示目標、檢查預習5分鐘，講解判據(jù)8分鐘左右，講解熵判據(jù)10分鐘左右，學生討論5分鐘左右。了解綜合判據(jù)大約5分鐘左右。反思總結當堂檢測7分鐘左右，其余環(huán)節(jié)10鐘，能夠完成教學內(nèi)容。 在后面的教學過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課，爭取設計的更科學，更有利于學生的學習，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進步! 十一、學案設計(見下頁)