化學(xué)反應(yīng)原理第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡-化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)設(shè)計(jì)

1、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】本節(jié)內(nèi)容選自人教版選修4第二章第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。教材從學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，介紹了自發(fā)過程的特征，及用于判斷反應(yīng)進(jìn)行方向的焓判據(jù)，熵判據(jù)，用實(shí)例說明單獨(dú)運(yùn)用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，都不是全面的。在科學(xué)視野中介紹了更廣泛適用并能定量判定反應(yīng)進(jìn)行方向的自由能判據(jù)?！緦W(xué)情分析】學(xué)生已有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，積累了一些常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】證據(jù)推理與模型認(rèn)知了解判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的三個(gè)判據(jù)，構(gòu)建判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的思維方法模型科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任根據(jù)三個(gè)判據(jù)的發(fā)展過程，理解科學(xué)知識(shí)的曲折發(fā)展歷程，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性研究重要意

2、義的認(rèn)識(shí)【教學(xué)重難點(diǎn)】熵判據(jù)，吉布斯自由能判據(jù)【教學(xué)流程】【教學(xué)過程】課堂引入：提出問題：為了滿足生產(chǎn)生活的需要，化學(xué)家需要?jiǎng)?chuàng)造性地設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)。比如說：汽車尾氣中的主要污染物是NO與CO，它們是現(xiàn)代化城市的主要污染物。為了減輕大氣污染，你能設(shè)計(jì)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成無污染的氣體嗎？學(xué)生回答：2NO+2CO=N2+2CO2教師提問：評(píng)價(jià)這一反應(yīng)的可行性，需從反應(yīng)原理的什么角度考慮？從而引出主題“化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向”活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)自發(fā)反應(yīng)從生活入手，認(rèn)識(shí)常見的自發(fā)過程，建立自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的概念?；顒?dòng)二：焓判據(jù)的建立由高山流水、自由落體總結(jié)歸納自發(fā)過程在能量變化上的特點(diǎn)提出問題：自發(fā)反應(yīng)是否具有類似的特征。

3、投影：下列反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，從能量的角度分析有何共同特點(diǎn)？（1） 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol（2）2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) H=-368 kJ/mol（3）3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)（鐵生銹） H=-824 kJ/mol（4）H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJ/mol從而建立焓判據(jù)。提出問題，引發(fā)質(zhì)疑：19世紀(jì)初的化學(xué)家曾認(rèn)為“H0 反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行”你贊成這一觀點(diǎn)嗎？為什么？教師介紹科學(xué)研究的方法：“證明”與“證偽”“證明”：科學(xué)研究中，要證明一個(gè)假設(shè)成立，就是證

4、明凡符合假設(shè)的所有情況都能得出結(jié)論，即列舉大量支持假設(shè)的實(shí)例。“證偽”：要證明一個(gè)假設(shè)不成立，只需舉出一個(gè)反例即可。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)得出結(jié)論小蘇打NaHCO3和鹽酸反應(yīng)鎂和鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)論該反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的 熱反應(yīng)該反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的 熱反應(yīng)單一運(yùn)用焓判據(jù)進(jìn)行判斷是不全面的，引出熵的概念活動(dòng)三：熵判據(jù)的建立介紹科學(xué)史克勞修斯與熵；認(rèn)識(shí)熵與熵變。熵判據(jù)熵的定義：描述體系 程度的物理量，符號(hào)： ；單位： J/（molK） （2）熵的大小規(guī)律：a.混亂度越大，熵值越 ；b.物質(zhì)種類：不同物質(zhì)，熵值 。c.物質(zhì)數(shù)量：物質(zhì)的量越大，熵值越 ； d. 物質(zhì)聚集狀態(tài)：同種物質(zhì)：S(g) S(l)

5、S(s)e.固體溶解，氣體、液體擴(kuò)散，熵 。 （3）熵變：S=S產(chǎn)物-S反應(yīng)物 S0 熵 ,S0 (3)2N2O5(g)=4NO2 (g) +O2 (g)(4)(NH4)2CO3 (s) =NH4HCO3 (s) +NH3 (g)建立熵判據(jù)。【思考與交流5】NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 H 0 是什么“拉動(dòng)”了這個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行？教材P35“學(xué)與問”：為什么發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體？（3）金屬K的制備：Na（l）+KCl（l）K（g）+NaCl（l）此反應(yīng)為什么Na能還原K ？沸點(diǎn)： Na（883） K（774）理解運(yùn)用熵判據(jù)。提出問題，自發(fā)反應(yīng)一定熵增大嗎？學(xué)生舉出實(shí)例

6、進(jìn)行證偽。歸納：?jiǎn)我贿\(yùn)用熵判據(jù)也是不全面的?；顒?dòng)四：認(rèn)識(shí)吉布斯自由能的建立認(rèn)識(shí)復(fù)合判據(jù)。吉布斯自由能變判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向G= H -TS G0 反應(yīng) 進(jìn)行 G=0 反應(yīng)達(dá)到平衡焓變熵變反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行H 0H 0 S0H 0 S0 S0【思考與交流6】運(yùn)用吉布斯自由能，判斷下列反應(yīng)進(jìn)行的趨勢(shì)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl (s) NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g) 解決問題：汽車尾氣中的主要污染物是NO與CO，它們是現(xiàn)代化城市的主要污染物。為了減輕大氣污染，化學(xué)家提出設(shè)計(jì)以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO+2CO=N2+2CO2這一設(shè)計(jì)是否可行呢？該反應(yīng)是否能正向發(fā)生？已知:

7、298K 100kPa 時(shí) H =-746.8KJ/mol S =-197.5 J/(molk)課外讀物推薦：生命是什么【板書設(shè)計(jì)】【附件】化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性進(jìn)行的方向?qū)W案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】證據(jù)推理與模型認(rèn)知了解判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的三個(gè)判據(jù)，構(gòu)建判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的思維方法模型科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任根據(jù)三個(gè)判據(jù)的發(fā)展過程，理解科學(xué)知識(shí)的曲折發(fā)展歷程，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性研究重要意義的認(rèn)識(shí)【學(xué)習(xí)過程】 活動(dòng)一 認(rèn)識(shí)自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)活動(dòng)環(huán)節(jié)活動(dòng)過程概念建立深入理解認(rèn)識(shí)自發(fā)過程的特征1.自發(fā)過程在一定條件（溫度、壓強(qiáng)）下， 借助外力如光、電等就可自動(dòng)進(jìn)行的過程非自發(fā)過程在一定條件（溫度、壓強(qiáng)）下， 借助外力如

8、光、電等才能進(jìn)行的過程2.自發(fā)反應(yīng)在一定條件（溫度、壓強(qiáng)）下， 借助外力如光、電等就可自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)【思考與交流1】1.例舉事實(shí)說明正反應(yīng)（過程）與逆反應(yīng)（過程）的自發(fā)性關(guān)系一定條件下，正向 ，逆向則 2.例舉事實(shí)說明，自發(fā)過程是否一定會(huì)發(fā)生？非自發(fā)過程是否一定不能發(fā)生？ 活動(dòng)二 焓變與反應(yīng)方向活動(dòng)環(huán)節(jié)活動(dòng)過程焓判據(jù)的建立質(zhì)疑與驗(yàn)證【思考與交流2】下列反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，從能量的角度分析有何共同特點(diǎn)？（1） 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol（2）2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) H=-368 kJ/mol（3）3Fe(s)+3/2

9、O2(g)=Fe2O3(s)（鐵生銹） H=-824 kJ/mol（4）H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJ/mol 焓判據(jù) H0 （焓減） 有利于反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行【思考與交流3】19世紀(jì)初的化學(xué)家曾認(rèn)為“H0 反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行”你贊成這一觀點(diǎn)嗎？為什么？“證明”：科學(xué)研究中，要證明一個(gè)假設(shè)成立，就是證明凡符合假設(shè)的所有情況都能得出結(jié)論，即列舉大量支持假設(shè)的實(shí)例。“證偽”：要證明一個(gè)假設(shè)不成立，只需舉出一個(gè)反例即可。【收集證據(jù)】小蘇打NaHCO3和鹽酸反應(yīng)鎂和鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)論該反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的 熱反應(yīng)該反應(yīng)是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的 熱反應(yīng)歸納： 活動(dòng)三 熵變與反應(yīng)方向

10、活動(dòng)環(huán)節(jié)活動(dòng)過程概念建立熵判據(jù)的建立【提出問題】還有什么推動(dòng)力使得像碳酸氫鈉固體與鹽酸這樣的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本，完成學(xué)案。熵判據(jù)熵的定義：描述體系 程度的物理量，符號(hào)： ；單位： J/（molK） （2）熵的大小規(guī)律：a.混亂度越大，熵值越 ；b.物質(zhì)種類：不同物質(zhì)，熵值 。c.物質(zhì)數(shù)量：物質(zhì)的量越大，熵值越 ； d. 物質(zhì)聚集狀態(tài)：同種物質(zhì)：S(g) S(l) S(s)e.固體溶解，氣體、液體擴(kuò)散，熵 。 （3）熵變：S=S產(chǎn)物-S反應(yīng)物 S0 熵 ,S0 (3)2N2O5(g)=4NO2 (g) +O2 (g)(4)(NH4)2CO3 (s) =NH4HCO3 (s)

11、 +NH3 (g) （4）熵判據(jù)：S 0 熵 ，有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行 【思考與交流5】NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 H 0 是什么“拉動(dòng)”了這個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行？ 教材P35“學(xué)與問”：為什么發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體？ （3）金屬K的制備：Na（l）+KCl（l）K（g）+NaCl（l）此反應(yīng)為什么Na能還原K ？沸點(diǎn)： Na（883） K（774） 【提出問題】自發(fā)過程的熵一定增大嗎？【演示實(shí)驗(yàn)】氨與HCl反應(yīng)現(xiàn)象： ；方程 焓變： ；熵變： 是什么導(dǎo)致該過程自發(fā)進(jìn)行？ 由此你有何感悟： 活動(dòng)三 運(yùn)用復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向活動(dòng)環(huán)節(jié)活動(dòng)過程自由能判據(jù)吉布斯自由能變判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向G= H -TS G0 反應(yīng) 進(jìn)行 G=0 反應(yīng)達(dá)到平衡焓變熵變反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行H 0H 0 S0H 0 S0 S0【思考與交流6】運(yùn)用吉布斯自由能，判斷下列反應(yīng)進(jìn)行的趨勢(shì)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl (s