化学反应方向教学设计525.docx

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化学反应方向教学设计525

“化学反应进行的方向”教学设计

学科

化学

年级

高二

授课教师

许长志

授课时间

2011-5-26

授课地点

庐江中学多媒体教室

授课题目

化学反应进行的方向

教

学

指

导

思

想

新课标改革，对化学提出了要求“从生活走进化学，从化学走向社会”。

在新课标理念的指导下，高中化学教学也发生了巨大的变化，它不仅仅要让学生自己探究，总结学科知识，更要帮助学生认识到化学与人类生活的密不可分，关注与化学相关的社会问题。

本节课在课堂教学设计上引用大量的生活现象，学生从已有的生活经验出发，通过学习探究，总结归纳出化学知识及相关规律，又有能力将其应用到生产实际和解释自然现象。

教学过程设计立足以学生为本，把生活现象和化学知识结合在一起，递进式给出情境和提出问题，促进学生讨论交流，自主学习。

问题的在设计上立足于学生的实际情况，学生自己产生疑问，在经过思考交流后又不断的更新知识，最终完成教学目标。

教

材

分

析

本节位于人教版选修4《化学反应原理》第二章第四节化学反应进行的方向。

本节内容介绍了“焓判据、熵判据”知识，在科学视野中介绍了“自由能（△G=△H-T△S）”，有一定难度。

人教版教材将本节内容安排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。

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，科学视野中简单介绍了自由能判据的结论性内容。

学

情

分

析

通过必修2化学反应与热能以及必修4第一章化学反应及其能量变化的学习，学生掌握了化学反应中的能量变化，具备了焓变与反应体系能量关系的知识。

学生有一定的生活经验，接触过很多与能量有关的自然现象，也了解不少混乱度增加的过程，在学科学习中也熟悉很多自发进行的放热反应，但并未将其联系起来，形成规律性认识。

作为高二的学生，有一定的思考能力和归纳总结能力。

所任教学班学生讨论交流的意识比较强，具有一定的分析问题的能力。

教法学法

问题推进式，实验探究式

交流讨论、自主式学习

教

学

目

标

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。

过程与方法：

（1）以问题推进的方式，展示日常生活中的现象，学生学生通过讨论交流，利用生活经验和已有的知识构建化学反应方向的判据。

（2）各环节问题的设计立足学生的最近发展区，突出新旧知识的冲突，使学生学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。

情感、态度、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。

（2）通过引入大量的生活现象，以及从自然规律中提取科学规律，让学生体会到科学知识与生活的密切联系，激发学生的对科学的兴趣，增加其人文素养。

教学重点

难点

焓减和熵增与化学反应方向的关系

教学过程

教学环节

教师行为

学生行为

教学资源

教学意图

创设情境思考与交流1

引入

【提问】

高山流水是一个自动进行的自然过程。

高处水一定会流到低处吗？

低处水可以流至高处么？

可采取什么措施？

【板书】

第四节化学反应进行的方向

自发过程和非自发过程

思考与交流

回答：

思考

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。

非自发过程：

在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。

教学意在学生已有生活知识的基础上，引起共知，进引入到本节内容。

思考与交流2

焓判据的引出

得出焓判据

【提出】

生活中的自发过程

根据学生的回答分析，自然界存在着放热的过程容易发生，那么化学反应中是不是也有这样的规律呢？

【提出】化学反应中的自发过程

1）钠与水反应

2）铁生锈

3）氢气和氧气反应

【提问】自发反应的共同点

【讲解】

这种规律在自然界是否也存在呢。

展示实例：

归纳：

高能量自发低能量

把反应体系焓的变化作为判断化学反应方向的依据

【板书】

一、自发过程的能量判据

能量判据又称焓判据，即△H＜0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。

练习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）△H1＝

－395.41kJ/mol

②C（石墨、s）+O2（g）＝CO2（g）

△H2＝－393.51kJ/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

思考与交流

回答

讨论交流

回答

自发进行

共同点

△H‹0

或者放热反应

生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；

一般在室温下，冰块会融化；

铁器暴露在潮湿空气中会生锈

1）2Na（s）+2H2O（l）=2NaOH+H2（g）

△H=－368kJ/mol

2）3Fe（s）+3/2O2（g）

=Fe2O3（s）　

△H=-824kJ/mol

3）2H2（g）+O2（g）=

2H2O（l）

△H=－571.6kJ/mol

放热反应　△H＜0

自发过程的体系取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），这一经验规律就是能量判据。

答案

AC

即△H＜0的反应有自发进行的倾向

化学反应有着朝体系能量降低（即焓减）的方向自发进行的倾向。

从生活实例出发，让学生体会发现自然界中的体系由高能到低能转变的过程。

给出学生熟悉的反应，学生容易判断出是否自发进行。

根据△H数值，容易总结出反应的共同特点，找到反应与体系能量的关系。

感受科学知识也符合自然规律，化学与生活密不可分。

思考与交流3

认知冲突

展示案例：

【提问】判断下列自发过程中能量的变化情况：

这两个现象说明什么问题？

待学生由了疑问后追问：

化学反应能否朝着焓增的方向自发进行吗？

举例说明！

展示反应示例：

【解释】

第一个和第二个反应室温下课自发进行。

第三个反应在1200℃也可以自发的完成。

通过这几个例子，你有什么想法吗？

根据学生的反应给出结论：

利用焓变来判断化学反应进行的方向是不全面的。

思考

举例：

思考

展示实例：

冰融化成水

铵盐的溶解

2N2O5（g）=NO2（s）+O2（g）△H=+56.7KJ/mol

（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（S）+NH3（g）△H=+74.9KJ/mol

CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H=+178.2KJ/mol

产生认知冲突，通过熟知的例子，让学生对刚刚建立的焓判据产生质疑，从而激发求知欲望。

立足学生已有知识（铵盐分解反应吸热）使学生归纳出吸热的反应也可以自发进行，发现焓判据的不全面性，为熵判据提出做铺垫。

思考与交流4

熵的引出

得出熵判据

【提问】

还有什么因素决定着化学反应的方向吗？

我们还要向自然界寻找规律。

展示几个现象：

能说明什么吗？

这些现象有没有联系呢？

归纳：

有序自发无序

那么如何衡量有序和无序呢？

德国科学家克劳修斯提出了一个物理量——熵

解释熵增原理

通过观察这些数据，你能发现物质熵值的特点吗？

那类物质的熵值比较高？

归纳：

同一物质不同状态熵值

气体>液体>固体

【提问】

你能解释一下原因吗？

分析一下这四个吸热反应可以自发进行的原因。

把反应体系熵的变化作为判断反应进行方向的依据

【板书】

二自发过程的熵判据

化学反应有着朝体系混乱度（即熵增）的方向自发进行的倾向。

【提问】

熵变能否替代焓变，成为决定反应能否自发进行的唯一因素？

给出反应实例：

得出结论：

用熵变判断化学反应也不全面

思考与交流

思考片刻

回答

学生思考

交流

回答

观察

分析数据

思考

回答

分析

解释回答

分析

回答

给出现象：

墨水、气体扩散，固体的溶解过程

案例：

一盒火柴从有序到无序的过程？

跑操结束后操场里会怎样？

如果没有法律的制约，世界会怎样？

各物质标准熵值数据：

物质

H2O（l）

H2O（g）

H2O（s）

熵值J/（K·mol）

69.94

188.75

39.4

物质

Na（s）

Na（l）

Na（g）

熵值J/（K·mol）

51

57.88

153.62

自发的吸热反应：

N2O4=2NO2△H﹥0

2NH4Cl（s）+Ba（OH）2·8H2O（s）=

BaCl2（s）+2NH3（g）+10H2O（l）△H﹥0

（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（S）+NH3（g）△H﹥0

C+CO2=2CO△H﹥0

反应

熵变

是否

自发

NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）=CO2（g）+H2O（l）+CH3COONH4（aq）

2H2O2（aq）=2H2O（l）+O2（g）

4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+

O2（g）=4Fe（OH）3（s）

HCl（g）+NH3（g）=NH4Cl（s）

给学生一定的思考时间，调动学生的积极性。

从自然规律出发，提升科学规律，感悟科学与生活的密切联系。

通过各物质标准熵值的给出，让学生自己分析出不同状态物质的熵值大小关系。

对熵增原理的深入理解，从而得出熵判据

熵判据的应用

判断熵变，巩固熵的相对大小判断

从反应是否自发引出矛盾，为提出吉布斯自由能提供铺垫。

科学视野

介绍

美国的科学家吉布斯提出了把焓变和熵变用温度联系起来，建立起一个表达式，依次来判断反应是否自发进行。

△H—T△S<0反应自发

△H—T△S>0反应非自发

请试着完成此练习，判读反应能否自发进行。

完成练习

科学视野：

美国科学家吉布斯提出

△G=△H—T△S

练习：

反应实例

△H

△S

△H-

T△S

2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）

△H<0△S>0

3O2（g）=2O3（g）

△H>0△S<0

N2O4（g）=2NO2（g）

△H>0△S<0

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）

△H<0△S>0

锻炼学生学以致用的能力。

情感提升

【介绍】熵的生物学意义

今天我们了解了如何判断化学反应进行的方向，同时又认识了一个新的物理量熵。

生命体与环境不仅存在物质和能量和交换，还存在熵交换。

我们吃进去的食物是熵值低的物质，而代谢产物是熵值高的物质。

自然界有太多的现象是不可逆的：

正如量子化学奠基人薛定谔说的：

倾听

逝者如斯

破镜难圆、覆水难收、落叶永离、植物不能从高大的树枝回到幼苗鸟类不能从长着羽毛回到鸟蛋里躲着、皱纹不能从人脸消失，然后回到母胎、已经在地球上灭绝的生物不可能在出现……

一个生命在不断增加它的熵，因此就势必接近具有极大熵值的危险状态，即死亡。

要摆脱死亡，唯一的办法就是从环境里不断的汲取负熵。

新陈代谢最基本的内容就是有机体成功的使自身释放

它活着时不得不产生的全部的熵。

量子化学奠基人——薛定谔

通过这一段文字的介绍，让学生感受自然界的一些规律，理解熵提出的价值，让学生觉得科学离我们并不遥远，激发学生对科学的渴望，注重培养学生的人文情怀。

板书设计

第四节化学反应

一焓判据

化学反应有着朝体系能量降低（即焓减）的方向自发进行的倾向。

二熵判据

化学反应有着朝体系混乱度（即熵增）的方向自发进行的倾向。

三复合判据

△H—T△S<0反应自发

△H—T△S>0反应非自发

教学反思