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1、科目化学教师管 群时间课题选修4 第二章 第四节 化学反应进行的方向教材分析教材从学生已有的知识和生活经验出发，就化学反应的方向进行了介绍。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）。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，都是片面的。要正确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。最后在科学视野栏目中给出了吉布斯自由能的表达式。学情分析本节内容属于新教材新增内容，主要介绍了“自发反应、焓判据、熵判据”的知识，对高中学生来说
2、，有一定难度。对于熵及“熵增原理”内容较抽象、学生学习时陌生感较强。在教学中通过引入实际生活中相应的现象，为学生提供认知的感性材料，以利于学生对熵变和熵增原理进行探讨。在科学方法上，作为高二理科生对常见的科学方法有一定程度的认识，对科学探究的一般过程也有一定的体验。本课题通过科学探究延伸学生对科学本质的认识与科学方法的学习。教学目标知识与技能： 1. 知道H0有利于化学反应的自发进行，但H0不是判断反应方向的唯一标志。2. 知道S0有利于化学反应的自发进行，但不是判断反应方向的唯一标志。3. 初步形成对化学反应自发过程的基本认识，知道化学反应是否自发同时取决于H和S两个因素的影响。过程与方法：
3、1. 通过学生已有知识及日常生活中的实例，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。2. 让学生在实验中体验科学探究方法中的“实证”思想，进一步认识科学本质特征。情感态度与价值观：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，要学会客观地、全面地分析问题。重难点焓减和熵增与化学反应方向的关系教学方法探究法、讲授法（介绍熵变概念）、讨论法（从具体实例得出探究结论）【教学过程设计】教学环节教师活动学生活动设计意图引入课题【投影】明代于谦的诗石灰吟【设问】从化学视角，寻找诗中发生的化学反应？这些反应在常温常压下都能自动发生吗？【板书】化学反应进
4、行的方向聆听，观察思考、回答激发学生学习兴趣探究焓变对化学反应自发进行方向的影响【讲述】氧化钙和水，氢氧化钙与二氧化碳在常温下都能自动反应，称为自发反应，碳酸钙常温下无法分解，常温下为非自发反应。【投影】2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) H = 368 kJmol-14Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) H = 444.3 kJmol-1NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) H = 57.3 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s)H =
5、1648 kJmol-1 【设问】请观察，从能量变化角度看4个反应有何共同特点？这些反应都是自发反应吗？由此你能得出判断反应方向的依据吗？【讲述】放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向。科学家由此提出用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。【板书】1、焓变的影响DH0 有利于反应自发进行【设问】自发反应一定都是放热反应吗？【实验】利用所给试剂和仪器进行实验：NH4HCO3固体、CH3COOH、药匙、试管【提示】1）为了更直观地感知实验现象，可用手触摸烧杯底部，并与空烧杯进行比较2）及时记录实验现象及结论【板书】但自发反应不一定都是DH0 讨论，交流，汇报，得出共性。观察反应，寻找特点
6、。实验，合作探究，观察记录，现象，得出结论。利用实验探究培养学生观察能力，体验科学探究方法中的实证思想，让学生明确焓变不是影响化学反应方向的唯一因素，还有其他因素。探究熵变对化学反应自发进行方向的影响【设问】同学们能解释这个吸热反应为何在常温常压下能自发？【实验】固体KMnO4的溶解；蓝墨水在水中的扩散【提示】请同学们仔细观察现象，寻找共同特点【讲解】从微观角度看粒子的运动，下面从宏观角度看下列现象共同特点【投影】一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？火柴的散落【设问】这些看似不相干的事件之间有联系吗？【投影】1850年德国物理学家 克劳修斯提
7、出“熵”1 mol 不同物质的熵值CH4O2CO2186.15205.03214H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaCl(s)Fe(s)金刚石72.127.32.4三种状态下水的熵值【设问】请同学们观察数据，不同物质的熵值相同吗？同种物质不同状态熵值有何特点？N2O5分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol两反应熵值如何变化？【设问】同学们能解释NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO
8、2(g)+H2O(l) H=+37.3kJ/mol该反应在常温常压下为何能自发进行吗？【思考与交流】（1）发生离子反应条件之一是产生气体，试利用熵判据进行解释（2）自发反应一定是熵增加的反应吗？(请写一个反应实例来说明你的观点)【板书】S0有利于化学反应的自发进行，但自发反应不一定都是S0【投影】信息：H2 (g) + F2 (g)= 2HF(g) H=-271kJ/mol S= + 8Jmol-1K-1一定能自发进行的反应CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g) H= +110.5kJ/mol S=89.4Jmol-1K-1一定不能自发进行的反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O
9、2 (g)= 4Fe(OH)3(s) H=444.3kJ/mol S=280.1Jmol-1K-1 低温下能自发进行的反应CaCO3(s) = CO2 (g)+ CaO(s) H = +178.2kJ/mol S = +169.6Jmol-1K-1 高温下能自发进行的反应科学家们总结出了一条公式G HT S，G代表的是自由能，用自由能来判断反应进行的方向是最全面最科学的，当G0时，反应就可以自发进行。【设问】从信息中你能找出，反应进行的方向除与焓变和熵变有关外，还应与什么因素有关？经过本次课的学习，我应该如何判断反应进行的方向？【小结】【板书】焓变和熵变及温度共同影响化学反应进行的方向思考，交
10、流，实验，观察，解释。领悟，熵及熵变的含，义。观察思考作出判断。对影响反应方向的因素有全面的认识通过图片及具体数据分析，加深对熵的认识，有关熵的常用规律让学生明确熵变也只是影响化学反应方向的一个因素。问题解决1.判断正误放热反应具有自发进行的倾向（ ）吸热反应都不能自发进行（ ）熵减的反应也可能自发进行（ ）判断反应进行的方向必须综合考虑体系的焓变和熵变（ ）自发反应一定容易发生（ ）非自发反应一定不能发生（ ）思考讨论交流展示评价2.根据你已有的知识和经验，分析下列过程的焓变、熵变，判断反应的方向。H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) S=+80.7Jmol-1K-1H 0，S 0，
11、该反应 （自发或非自发）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g ) H 0，S 0，该反应能否自发还与什么因素有关？3.在25和1.01105Pa时，反应 2N2O5 (g) = 4NO2(g) +O2(g) H=+56.76kJ/mol能自发进行的原因是（ ） A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减少的反应 D.熵增效应大于能量效应培养学生问题解决能力拓展思考1.汽车尾气治理方案是否可行？298K、101KPa下，以下反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H 113.0 kJmol-1 S 143.5 Jmol-1K-1判断此反应在298K(25)下能否自发进行
12、，说明利用此反应能否解决汽车尾气污染的问题。（信息： 若GHTS0 反应自发）2.在网上搜索有关“熵”的信息，加深和扩大您对熵的认识。板书设计第四节 化学反应进行的方向1.焓变的影响：DH0 有利于反应自发进行，但自发反应不一定都是DH02.熵变的影响：S0有利于反应自发进行，但自发反应不一定都是S03.焓变，熵变和温度共同影响反应进行的方向 。第四节 化学反应进行的方向教师赠言：不怕做不到，就怕想不到，让积极思考成为习惯。学习目标1、知道H0或S0有利于化学反应的自发，但不是判断反应方向唯一标志（重点）2、通过“有序”和“无序”对比，认识熵概念 3、初步形成对化学反应自发过程的基本认识，知道
13、化学反应能否自发同时取决于H和S两个因素4、能用H和S说明化学反应的方向（难点）5、体会事物的发展变化受多因素制约，学会客观全面地分析问题一从焓变视角看反应进行的方向【观察探究】请观察反应：2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) 4Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s) 从能量变化角度看4个反应有何共同特点？这些反应都是自发反应吗？由此你能得出判断反应方向的依据吗？二从熵变视角看反应进
14、行的方向【实验探究1】（请1和2两个小组做完后汇报结果）NH4HCO3固体与CH3COOH溶液混合（1）是否发生了反应？你的理由？（2）若发生了反应，请写出反应方程式_该反应是放热反应吗？你的依据？（3）若发生反应，能自发的原因是什么？请同学们在试管中进行实验，为了更直观地感知实验现象，可用手触摸试管底部，并与空试管进行比较，感受该反应能量的变化。【实验探究2】（请3和4两个小组做）固体KMnO4的溶解 火柴散落（1）固体溶解，能自发进行吗？能量变化明显吗？（2）固体溶解后体系是否趋于混乱？（3）火柴散落后是否趋于混乱？请同学们在盛有水的烧杯中放2-3颗固体KMnO4进行实验，观察现象；用手触
15、摸烧杯底部，感受能量变化情况。请将火柴散落在槽中，观察是否趋于混乱。【实验探究3】（请5和6两个小组做）蓝墨水在水中的扩散 洗扑克牌（1）液体分子的扩散能自发进行吗？能量变化明显吗？（2）液体分子扩散后体系是否趋于混乱？（3）多次洗牌后，牌是否变得更无序？请同学们向盛有水的烧杯中滴入1滴蓝墨水，观察分子的扩散情况，用手触摸烧杯底部，感受能量变化情况。请洗新牌，观察洗后是否更加无序。【讨论与交流】（1和2两个小组）（1）试判断下列过程熵增(S0)还是熵减(S0 )？1. KMnO4的溶解 KMnO4(s)= KMnO4(aq)2.教材P34能自发进行的吸热反应碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3
16、(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 3.熵增是否有利于反应的自发？（3和4两个小组）（2）教材P35学与问栏目：发生离子反应条件之一是产生气体，试利用熵判据进行解释，由此你对于理论的指导作用有何新的体会？（5和6两个小组）（3）自发反应一定是熵增加的反应吗？(请写出一个反应实例来说明你的观点)只从熵变角度判断反应的方向，全面吗？【课堂总结】从投影信息中你能找出，反应进行的方向除与焓变和熵变有关外，还应与什么因素有关？经过本次课的学习，我应该如何判断反应进行的方向？【问题解决】1判断正误放热反应具有自发进行的倾向（ ）吸热反应都不能自发进行（ ）熵减的反应也
17、可能自发进行（ ）判断反应进行的方向必须综合考虑体系的焓变和熵变（ ）自发反应一定容易发生（ ）非自发反应一定不能发生（ ）2根据你已有的知识和经验，分析下列过程的焓变、熵变，判断反应的方向。H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) S=+80.7Jmol-1K-1H 0，S 0，该反应 （自发或非自发）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g ) H 0，S 0，该反应能否自发还与什么因素有关？3在25和1.01105Pa时，反应 2N2O5 (g) = 4NO2(g) +O2(g) H=+56.76kJ/mol 能自发进行的原因是（ ） A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减少的反应 D.熵增效应大于能量效应【课后拓展思考】1.汽车尾气治理方案是否可行？298K、101KPa下，以下反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H 113.0 kJmol-1 S 143.5 Jmol-1K-1判断此反应在298K(25)下能否自发进行，说明利用此反应能否解决汽车尾气污染的问题。（信息： 若GHTS0 反应自发）2.在网上搜索有关“熵”的信息，加深和扩大您对熵的认识。
