人教版高中化學選修4《化學反應進行的方向》教案

1、科目化學教師管 群時間課題選修4 第二章 第四節(jié) 化學反應進行的方向教材分析教材從學生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，就化學反應的方向進行了介紹。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)）。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，都是片面的。要正確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)。最后在科學視野欄目中給出了吉布斯自由能的表達式。學情分析本節(jié)內(nèi)容屬于新教材新增內(nèi)容，主要介紹了“自發(fā)反應、焓判據(jù)、熵判據(jù)”的知識，對高中學生來說

2、，有一定難度。對于熵及“熵增原理”內(nèi)容較抽象、學生學習時陌生感較強。在教學中通過引入實際生活中相應的現(xiàn)象，為學生提供認知的感性材料，以利于學生對熵變和熵增原理進行探討。在科學方法上，作為高二理科生對常見的科學方法有一定程度的認識，對科學探究的一般過程也有一定的體驗。本課題通過科學探究延伸學生對科學本質(zhì)的認識與科學方法的學習。教學目標知識與技能： 1. 知道h0有利于化學反應的自發(fā)進行，但h0不是判斷反應方向的唯一標志。2. 知道s0有利于化學反應的自發(fā)進行，但不是判斷反應方向的唯一標志。3. 初步形成對化學反應自發(fā)過程的基本認識，知道化學反應是否自發(fā)同時取決于h和s兩個因素的影響。過程與方法：

3、1. 通過學生已有知識及日常生活中的實例，使學生構(gòu)建化學反應方向的判據(jù)；學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工。2. 讓學生在實驗中體驗科學探究方法中的“實證”思想，進一步認識科學本質(zhì)特征。情感態(tài)度與價值觀：通過本節(jié)內(nèi)容的學習，使學生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要學會客觀地、全面地分析問題。重難點焓減和熵增與化學反應方向的關(guān)系教學方法探究法、講授法（介紹熵變概念）、討論法（從具體實例得出探究結(jié)論）【教學過程設(shè)計】教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖引入課題【投影】明代于謙的詩石灰吟【設(shè)問】從化學視角，尋找詩中發(fā)生的化學反應？這些反應在常溫常壓下都能自動發(fā)生嗎？【板書】化學反應進

4、行的方向聆聽，觀察思考、回答激發(fā)學生學習興趣探究焓變對化學反應自發(fā)進行方向的影響【講述】氧化鈣和水，氫氧化鈣與二氧化碳在常溫下都能自動反應，稱為自發(fā)反應，碳酸鈣常溫下無法分解，常溫下為非自發(fā)反應?！就队啊?na(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 【設(shè)問】請觀察，從能量變化角度看4個反應有何共同特點？這些反應都是自發(fā)反應嗎？由此你能得出判斷反應方向的依據(jù)嗎？【講述】放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向?？茖W家由此提出用焓變來判斷反應進行的方向，這就是焓判據(jù)?！景鍟?、焓變的影響dh0 有利于反應自發(fā)進行【設(shè)問】自發(fā)反應一定都是放熱反應嗎？【實驗】利用所給試劑和儀器進行實驗：nh4hco3固體、ch3cooh、藥匙、試管【提示】1）為了更直觀地感知實驗現(xiàn)象，可用手觸摸燒杯底部，并與空燒杯進行比較2）及時記錄實驗現(xiàn)象及結(jié)論【板書】但自發(fā)反應不一定都是dh0 討論，交流，匯報，得出共性。觀察反應，尋找特點

6、。實驗，合作探究，觀察記錄，現(xiàn)象，得出結(jié)論。利用實驗探究培養(yǎng)學生觀察能力，體驗科學探究方法中的實證思想，讓學生明確焓變不是影響化學反應方向的唯一因素，還有其他因素。探究熵變對化學反應自發(fā)進行方向的影響【設(shè)問】同學們能解釋這個吸熱反應為何在常溫常壓下能自發(fā)？【實驗】固體kmno4的溶解；藍墨水在水中的擴散【提示】請同學們仔細觀察現(xiàn)象，尋找共同特點【講解】從微觀角度看粒子的運動，下面從宏觀角度看下列現(xiàn)象共同特點【投影】一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？如果沒有法律的制約，世界會怎樣？下課鈴一響教室里會怎樣？火柴的散落【設(shè)問】這些看似不相干的事件之間有聯(lián)系嗎？【投影】1850年德國物理學家 克勞修斯提

7、出“熵”1 mol 不同物質(zhì)的熵值ch4o2co2186.15205.03214h2o(l)hno3(l)br2(l)69.9156152nacl(s)fe(s)金剛石72.127.32.4三種狀態(tài)下水的熵值【設(shè)問】請同學們觀察數(shù)據(jù)，不同物質(zhì)的熵值相同嗎？同種物質(zhì)不同狀態(tài)熵值有何特點？n2o5分解： 2n2o5(g) 4no2(g)+o2(g) h=+56.7kj/mol碳酸銨的分解： (nh4 )2co3(s)=nh4hco3(s)+nh3(g) h=+74.9 kj/mol兩反應熵值如何變化？【設(shè)問】同學們能解釋nh4hco3(s)+ch3cooh(aq)=ch3coonh4(aq)+co

8、2(g)+h2o(l) h=+37.3kj/mol該反應在常溫常壓下為何能自發(fā)進行嗎？【思考與交流】（1）發(fā)生離子反應條件之一是產(chǎn)生氣體，試利用熵判據(jù)進行解釋（2）自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？(請寫一個反應實例來說明你的觀點)【板書】s0有利于化學反應的自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定都是s0【投影】信息：h2 (g) + f2 (g)= 2hf(g) h=-271kj/mol s= + 8jmol-1k-1一定能自發(fā)進行的反應co(g)=c(s,石墨)+1/2o2(g) h= +110.5kj/mol s=89.4jmol-1k-1一定不能自發(fā)進行的反應4fe(oh)2(s)+2h2o(l)+o

9、2 (g)= 4fe(oh)3(s) h=444.3kj/mol s=280.1jmol-1k-1 低溫下能自發(fā)進行的反應caco3(s) = co2 (g)+ cao(s) h = +178.2kj/mol s = +169.6jmol-1k-1 高溫下能自發(fā)進行的反應科學家們總結(jié)出了一條公式g ht s，g代表的是自由能，用自由能來判斷反應進行的方向是最全面最科學的，當g0時，反應就可以自發(fā)進行?！驹O(shè)問】從信息中你能找出，反應進行的方向除與焓變和熵變有關(guān)外，還應與什么因素有關(guān)？經(jīng)過本次課的學習，我應該如何判斷反應進行的方向？【小結(jié)】【板書】焓變和熵變及溫度共同影響化學反應進行的方向思考，交

10、流，實驗，觀察，解釋。領(lǐng)悟，熵及熵變的含，義。觀察思考作出判斷。對影響反應方向的因素有全面的認識通過圖片及具體數(shù)據(jù)分析，加深對熵的認識，有關(guān)熵的常用規(guī)律讓學生明確熵變也只是影響化學反應方向的一個因素。問題解決1.判斷正誤放熱反應具有自發(fā)進行的傾向（ ）吸熱反應都不能自發(fā)進行（ ）熵減的反應也可能自發(fā)進行（ ）判斷反應進行的方向必須綜合考慮體系的焓變和熵變（ ）自發(fā)反應一定容易發(fā)生（ ）非自發(fā)反應一定不能發(fā)生（ ）思考討論交流展示評價2.根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗，分析下列過程的焓變、熵變，判斷反應的方向。h+(aq)+oh-(aq)=h2o (l) s=+80.7jmol-1k-1h 0，s 0，

11、該反應 （自發(fā)或非自發(fā)）caco3(s)=cao(s)+co2(g ) h 0，s 0，該反應能否自發(fā)還與什么因素有關(guān)？3.在25和1.01105pa時，反應 2n2o5 (g) = 4no2(g) +o2(g) h=+56.76kj/mol能自發(fā)進行的原因是（ ） a.是吸熱反應 b.是放熱反應 c.是熵減少的反應 d.熵增效應大于能量效應培養(yǎng)學生問題解決能力拓展思考1.汽車尾氣治理方案是否可行？298k、101kpa下，以下反應2no(g)+2co(g)=n2(g)+2co2(g) h 113.0 kjmol-1 s 143.5 jmol-1k-1判斷此反應在298k(25)下能否自發(fā)進行

12、，說明利用此反應能否解決汽車尾氣污染的問題。（信息： 若ghts0 反應自發(fā)）2.在網(wǎng)上搜索有關(guān)“熵”的信息，加深和擴大您對熵的認識。板書設(shè)計第四節(jié) 化學反應進行的方向1.焓變的影響：dh0 有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定都是dh02.熵變的影響：s0有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定都是s03.焓變，熵變和溫度共同影響反應進行的方向 。第四節(jié) 化學反應進行的方向教師贈言：不怕做不到，就怕想不到，讓積極思考成為習慣。學習目標1、知道h0或s0有利于化學反應的自發(fā)，但不是判斷反應方向唯一標志（重點）2、通過“有序”和“無序”對比，認識熵概念 3、初步形成對化學反應自發(fā)過程的基本認識，知道

13、化學反應能否自發(fā)同時取決于h和s兩個因素4、能用h和s說明化學反應的方向（難點）5、體會事物的發(fā)展變化受多因素制約，學會客觀全面地分析問題一從焓變視角看反應進行的方向【觀察探究】請觀察反應：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) 從能量變化角度看4個反應有何共同特點？這些反應都是自發(fā)反應嗎？由此你能得出判斷反應方向的依據(jù)嗎？二從熵變視角看反應進

14、行的方向【實驗探究1】（請1和2兩個小組做完后匯報結(jié)果）nh4hco3固體與ch3cooh溶液混合（1）是否發(fā)生了反應？你的理由？（2）若發(fā)生了反應，請寫出反應方程式_該反應是放熱反應嗎？你的依據(jù)？（3）若發(fā)生反應，能自發(fā)的原因是什么？請同學們在試管中進行實驗，為了更直觀地感知實驗現(xiàn)象，可用手觸摸試管底部，并與空試管進行比較，感受該反應能量的變化?！緦嶒炋骄?】（請3和4兩個小組做）固體kmno4的溶解 火柴散落（1）固體溶解，能自發(fā)進行嗎？能量變化明顯嗎？（2）固體溶解后體系是否趨于混亂？（3）火柴散落后是否趨于混亂？請同學們在盛有水的燒杯中放2-3顆固體kmno4進行實驗，觀察現(xiàn)象；用手觸

15、摸燒杯底部，感受能量變化情況。請將火柴散落在槽中，觀察是否趨于混亂?！緦嶒炋骄?】（請5和6兩個小組做）藍墨水在水中的擴散 洗撲克牌（1）液體分子的擴散能自發(fā)進行嗎？能量變化明顯嗎？（2）液體分子擴散后體系是否趨于混亂？（3）多次洗牌后，牌是否變得更無序？請同學們向盛有水的燒杯中滴入1滴藍墨水，觀察分子的擴散情況，用手觸摸燒杯底部，感受能量變化情況。請洗新牌，觀察洗后是否更加無序?！居懻撆c交流】（1和2兩個小組）（1）試判斷下列過程熵增(s0)還是熵減(s0 )？1. kmno4的溶解 kmno4(s)= kmno4(aq)2.教材p34能自發(fā)進行的吸熱反應碳酸銨的分解： (nh4 )2co3

16、(s)=nh4hco3(s)+nh3(g) h=+74.9 kj/mol 3.熵增是否有利于反應的自發(fā)？（3和4兩個小組）（2）教材p35學與問欄目：發(fā)生離子反應條件之一是產(chǎn)生氣體，試利用熵判據(jù)進行解釋，由此你對于理論的指導作用有何新的體會？（5和6兩個小組）（3）自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？(請寫出一個反應實例來說明你的觀點)只從熵變角度判斷反應的方向，全面嗎？【課堂總結(jié)】從投影信息中你能找出，反應進行的方向除與焓變和熵變有關(guān)外，還應與什么因素有關(guān)？經(jīng)過本次課的學習，我應該如何判斷反應進行的方向？【問題解決】1判斷正誤放熱反應具有自發(fā)進行的傾向（ ）吸熱反應都不能自發(fā)進行（ ）熵減的反應也可能自發(fā)進行（ ）判斷反應進行的方向必須綜合考慮體系的焓變和熵變（ ）自發(fā)反應一定容易發(fā)生（ ）非自發(fā)反應一定不能發(fā)生（ ）2根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗，分析下列過程的焓變、熵變，判斷反應的方向。h+(aq)+oh-(aq)=h2o (l) s=+80.7jmol-1k-1h 0，s 0，該反應 （自發(fā)或非自發(fā)）caco3(s)=cao(s)+co2(g ) h 0，s 0，該反應能否自發(fā)還與什么因素有關(guān)？3在25和1.01105pa時，反應 2n2o5 (g) = 4no2(g