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1、人教选修4化学反应进行方向教学设计第二章第四节化学反应进行的方向 一、课程分析： 1 .教材的地位与作用 本节为人教版化学选修4第二章第四节化学反应进行的方向。主要介绍了“焓判据、熵判据及自由能变化”知识，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
2、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。 2. 教学目标 知识与技能: 通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性 (2)通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念 (3)通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小 。 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式，构建新知识 情感态度价值观: 通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生
3、活是息息相关的 3教学重难点 重点：熵判据 难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系 二、教学方法： 教师教法：创设情境、问题引导、重点讲解 学生学法：思考交流、分析讨论、习题检测 三、学生学情： 本节内容是在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡等知识之后，以知识介绍的方式呈现出来，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。 四、教学过程： 1 众所周知，汽车尾气已经成为严重的环境问题之一，因此有人提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO+2CO= N2+ 2CO2，你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？ 通过汽车尾气问题一如新课，激发学生的学习兴
4、趣， 引入上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的快慢、限度和方向是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了前两个问题，即反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反应的方向的问题。 讲在我们讨论问题之前，先来学习两个概念自发过程和自发反应 板书一、自发过程和自发反应 1.自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。 2.自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应 3.非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 问根据生活经验，例举你知道的自发过程。 学生活动回答常见的自发过程并完成思考与交流 1.自发过程的逆过程是自发
5、的吗？ 2.分析上述过程的能量变化 。 3.判断下列反应是不是自发反应？ NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H= -57.3 kJ/mol Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag (s)H= -181.75 kJ/mol 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) H= -636.1 kJ/mol Fe(s) Fe2O3 (aq)H= -790.7 kJ/mol 4.上述自发过程的能量变化有什么共同特点？ 教师活动多媒体投影常见的自发过程，并引导学生思考问题，得出反应进行方向的焓判据。 板书二、焓判据：自发过程的体系
6、趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是焓判据。 若H0，正向反应能自发进行； 若H0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。 学生活动理解焓判据，完成课堂检测1 1.已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol 关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是( ) A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低 检测学生对于焓
7、判据的理解情况 学生活动完成思考与交流 1. 已知反应： N2O5分解: 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol；： 碳铵的分解: (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 2 可以自发进行，由此能得出什么结论？ 2. NH4NO3溶于水，红墨水扩散，N2和O2混合这三个过程是否为自发过程？这三个过程有什么共同特点？由此你能得出什么结论？ 3.下面几张图片说明了什么现象？ 多媒体投影整齐程度不同的房间、散落火柴盒外的火柴 1.通过问题1的分析引导学生，得出焓判据是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因
8、素 2.通过问题2的分析引导学生，得出混合是自发过程，分离是非自发过程 3.通过问题3的分析引导学生，得出体系有趋向于最大混乱度、由有序变为无序的倾向 教师活动多媒体投影混乱的房间、散落的火柴引出熵和熵判据 板书三、熵判据： 1.熵：是描述体系混乱度的物理量。 符号：S 单位：Jmol-1K-1 。 体系的混乱度越低，熵值越小；体系的混乱度越高，熵值越大。 2、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时就称为熵判据。 学生活动理解熵判据，完成课堂检测2及思考与交流 课堂检测2：碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，
9、对其说法中正确的是 A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。 B、碳铵分解是因为外界给了能量。 C、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据能 自发分解。 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。 检测学生对与熵判据的理解情况 思考与交流 已知:(1)-10时，液态水能自动结成固态冰 (2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol, 思考： 1.自发过程一定是熵增的吗？ 2.用焓判据判断上述反应能否自发进行？ 3.用熵判据判断上述反应能否自发进行？ 1.通过问题1的分析引导学生，得出熵判据是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素， 2.通过问题2、3的分
10、析引导学生，得出焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变自由能变化 3.通过学生的思考、分析、讨论等活动，培养学生合作学习的能力。 板书四、复合判据自由能变化 学生活动阅读课本第36页“科学视野”,了解复合判据和G 教师活动多媒体投影恒压下温度与反应方向的关系 类H S G及反应方向 反应实例 型 1 ，焓减 ，熵增 ，任何温度下均自发，自由2H2O2 (l)= 2H2O (l) +O2(l) 3 能减少 2 +,焓增 ，熵减 ，任何温度均不自发，自由3O2(g) = 2O3(g) 能增加 3 +,焓增 ，熵增 +，常温
11、不自发， N2O4 (g) = 2NO2 (g) ，高温自发 4 ，焓减 ，熵减 ，常温自发 N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g) ，高温不自发 通过学生阅读课本内容，弄清自由能变化与过程方向性的关系，培养学生的自学能力。 学生活动阅读第35页最后一段，了解在讨论过程的方向问题时需要注意的问题 通过学生对本部分内容的了解，帮学生树立应全面看问题的思想。 已知：在298K、100KPa时，该反应的 2NO(g)+ 2CO(g) = N2 (g)+ 2CO 2(g),H=-746.8kJmol-1，S=-197.5 Jmol-1K-1。则： G = H - TS=-687.9 kJ
12、mol-10 因此室温下反应能自发进行。但是，该反应的速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。 通过本部分教学既为学生解决了问题，有使学生体会到化学与生活的密切联系，激发学生学习化学的兴趣。 焓判据和熵判据的应用： 1.由能量判据知放热过程常常是容易自发进行； 2.由熵判据知许多熵增加的过程是自发的； 3.很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反应过程； 4.过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率； 5.在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体
13、系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果； 6.反应的自发性也受外界条件的影响。 随堂练习及作业布置 1.知道了某过程有自发性之后，则 A.可判断出过程的方向 B.可确定过程是否一定会发生 C.可预测过程完成的快慢 D.可判断过程的热效应 2.下列过程是非自发的是 A.水由高处向低处流； B.天然气的燃烧； C.铁在潮湿空气中生锈； D.室温下水结成冰 3.下列说法正确的是 A.凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的； B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变； C.自发反应在恰当条件下才能实现； 4 D.自发反应在任何条件下都能实现。 五、板书设
14、计： 第四节 化学反应进行的方向 一、自发过程和自发反应: 1.自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。 2.自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应 3.非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 二、焓判据: 焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。若H0，正向反应能自发进行；若H0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。 三、熵判据: 1.熵：是描述体系混乱度的物理量。 符号：S 单位：Jmol-1K-1 。 体系的混乱度越低，熵值越小；体系的混乱度越高，熵值越大。 2.熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致
15、体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时就称为熵判据。 四、复合判据: 自由能变化单位：KJ/mol G = H - TS G0 反应不能自发进行。 六、教学反思： 本教学设计以新课程理念为指导，坚持“自主探究、合作交流”，整个教学设计分为“情景创设导入新课”、“问题引导突出重点”、“归纳总结知识升华”“学以致用提升能力”四个层次，实现了不断引导学生由易到难，由浅入深，循序渐进。通过回忆、思考、讨论、探究等活动，让学生学习的主体地位真正得到了回归，课堂真正成了学生自主学习的“学堂”；课堂上老师没有滔滔的讲，只是适时恰当地点拨和引导，因而老师在课堂上的表现得更轻松，更灵活，更游刃有余。从整节课的实施过程来看，在很大程度上克服了以往老师对新课内容的不断重复、学生“惯于听”而“疏于思”，学习效率低下的普遍性问题。使学生通过阅读、思考、讨论等环节，基本掌握了知识内容，学生对本节课也普遍表示满意，使我真正体会到了课程改革的魅力所在！当然，由于本轮新课改的实践在我省还处于起步阶段，所以本教学设计与课改新理念还有相当差距。如在教学内容的取舍、对学生讨论的引导和典型题目的选择上还需要花功夫，下大力气。但我相信，只要能坚持实践，认真体会，不断总结，必将带给学生更多的收获。 5
