化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)設(shè)計

1、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)設(shè)計一、教材分析與學(xué)情分析本節(jié)課內(nèi)容介紹了“焓判據(jù)、熵判據(jù)及自由能判據(jù)（G=H-TS）”知識，有一定難度。人教版教材將本節(jié)內(nèi)容安排在學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)及其能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡之后以知識介紹的方式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生了解焓變只與初末狀態(tài)有關(guān)而與途徑無關(guān)，決定反應(yīng)進(jìn)行方向的因素不是單一的焓變，熵變也是決定因素之一。教材從學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，分四個層次就化學(xué)反應(yīng)的方向進(jìn)行了介紹。第一，以學(xué)生熟悉的爬山方式，介紹焓變與途徑無關(guān)，再以自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)為例，介紹化學(xué)反應(yīng)有向能量降低的方向自發(fā)進(jìn)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，

2、也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一種傾向熵判據(jù)。第二，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，都不是全面的。第三，要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)。第四，簡單介紹了自由能判據(jù)的結(jié)論性內(nèi)容。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：（1）理解判斷化學(xué)反應(yīng)方向的焓判據(jù)及熵判據(jù)；（2）能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向；2、過程與方法：通過學(xué)生已有知識及日常生活中的見聞，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。學(xué)會運用比較、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工，構(gòu)建新知識。3、情感態(tài)度與價值觀：（1）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度理解化學(xué)反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)、勤于思考的態(tài)度，樹立透過

3、現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點。（2）通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問題。三、教學(xué)的重點和難點焓判據(jù)、熵判據(jù)、自由能判據(jù)與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系四、教學(xué)方法1、應(yīng)用討論交流的方法調(diào)動學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力；2、啟發(fā)學(xué)生學(xué)會歸納、概括，對信息進(jìn)行加工，得出結(jié)論；3、注重從學(xué)生已有知識及日常生活的經(jīng)驗上構(gòu)建新知識。五、教學(xué)過程師課程引入：美麗化學(xué)視頻播放從剛剛的視頻，再結(jié)合我們的生活常識，我們可以知道水由高處往低處流，自由落體，室溫下冰塊會融化，將蜂蜜加入到水中會溶解，生石灰投入水中放熱生成熟石灰這些都是可以自發(fā)進(jìn)行的，而它們的逆過程是非自發(fā)的。運用到我

4、們化學(xué)學(xué)習(xí)中就是看化學(xué)反應(yīng)能不能自發(fā)進(jìn)行，這便是我們今天所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。首先，我們來明確剛剛提到的幾個概念。自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外力就可以自動進(jìn)行的過程自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，能自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。那同學(xué)們能否大膽猜測一下，我們學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)中有哪些反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)。生放熱反應(yīng)，燃燒反應(yīng).師那你們猜測、判斷的依據(jù)是什么生能量變化師同學(xué)們猜的有一定道理，剛剛的反應(yīng)都是和能量有關(guān)。我們稱能量變化為判斷反應(yīng)進(jìn)行方向的焓判據(jù)(能量判據(jù))焓判據(jù)(能量判據(jù))：利用能量變化來判斷反應(yīng)進(jìn)行方向這個體系的能量變化，就

5、好像我們口袋里的錢，花出去容易，賺回來難，錢會趨向于由多到少。同樣，自發(fā)過程的體系能量總會趨向于由高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化為低能量狀態(tài)。（此時，體系會釋放能量）表現(xiàn)為焓減H<0。NaOH（aq） + HCl（aq）= NaCl（aq） + H2O（aq） H = -56KJ/mol；H2(g)1/2O2(g)H2O(l) H285.8kJ/mol；CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H89.3kJ/mol；以上三個反應(yīng)都是什么反應(yīng)生放熱反應(yīng)師放熱反應(yīng)，過程中體系能量降低 H<0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向；吸熱反應(yīng)，過程中體系能量升高 H>0，沒有自發(fā)進(jìn)行的傾向。指出多數(shù)自發(fā)進(jìn)

6、行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；Ba(OH)2.8H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH3+2H2O H>0這又是為什么呢？交流討論我們知道，固體硝酸銨溶于水要吸熱，室溫下冰塊的溶解要吸熱，兩種或兩種以上互不反應(yīng)的氣體通入一密閉容器中，最終會混合均勻，這些過程都是自發(fā)的，與焓變有關(guān)嗎？生與焓變有關(guān)，但與前面結(jié)論好像不太符合。師這說明，焓判據(jù)不是判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。大家在生活中會有這樣的一個體驗，我們收拾整齊的房間，過幾天就變亂了，混亂度增大，這其實

7、也是一個自發(fā)的過程。所以這另一因素與體系混亂度有關(guān)，我們稱其熵判據(jù)?；靵y度（混亂的程度）：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)，混亂度的增加意味著體系變得更加無序。熵：衡量一個體系混亂度的物理量，符號S。關(guān)系：混亂度越低，熵值就越??；混亂度越高，熵值就越大。指出體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o序熵增的過程。板書熵值的大小判斷： （1）氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài)（2）與物質(zhì)的量成正比板書反應(yīng)熵變S=生成物總熵-反應(yīng)物總熵注意將其和焓變的計算進(jìn)行區(qū)分H=反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能講述產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，S通常為正值，為熵增反應(yīng)，反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的趨勢。就像我們

8、整齊的房間，過幾天就變亂了，混亂度增大，是一個自發(fā)的過程。熵判據(jù)：利用熵增原理來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向請同學(xué)們判斷，以下反應(yīng)熵的變化（1）2Na（s）+ 2H2O（l）= 2NaOH（aq） + H2（g）；（2）Al（s） + HCl（aq） = AlCl3（aq） + H2（g）；（3）2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)（4）H2O（g）=H2O（l）生（1）（2）熵增，（3）（4）熵減師通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道焓減和熵增都有自發(fā)進(jìn)行的趨勢，焓增和熵減就不能自發(fā)進(jìn)行。那如果一個反應(yīng)焓和熵都同時變化，我們怎么判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個因素，但也不

9、是唯一因素。我們就將這兩者結(jié)合起來判斷，這便引出了一個新的判據(jù)自由能判據(jù)。復(fù)合判據(jù):G = H - TS體系自由能變化(G ):封閉體系在等溫等壓條件下向環(huán)境可能做的最大有用功的能力，稱為吉布斯自由能。指出 體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響。G < 0 正反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；G = 0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；G > 0 正反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，逆反逆應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。正反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行G < 0H<0 S>0 H<0 S<0 T<H/S (T較低)H>0 S>0 T>H/S（T較高）逆反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行G > 0H>0 S&

10、lt;0 H<0 S<0 T>H/S (T較高)H>0 S>0 T<H/S（T較低）為方便大家的理解與記憶，我們可以將這歸納為以下圖示。以H為橫坐標(biāo)，S為縱坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)。 接下來，我們就通過一個習(xí)題來檢驗一下同學(xué)們的學(xué)習(xí)成果例3：對反應(yīng)CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g）H = + 178.2 KJ·mol-1 S = +169.6 J·mol-1·K-1請問室溫下（298K）該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，若不能，請計算該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行所需的臨界溫度。解：室溫下，G =H-TS =178.2KJ·mol-1

11、298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1 =128 KJ·mol-1>0因此，室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；如要使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則應(yīng)使H - TS < 0，則T>H/S=178.2 KJ·mol-1/0.1696 KJ·mol-1·K-1 = 1051K。注意1、過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程的速率；2、在討論過程的方向時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果；3、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響（T）

12、。課堂練習(xí)1下列說法正確的是（ ）A凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的。B自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變。C自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)。D自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)。2自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ）A吸熱反應(yīng) B放熱反應(yīng) C熵增加反應(yīng) D熵增加或者放熱反應(yīng)3下列說法正確的是（ ）A放熱反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) B吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的C自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生 D有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行4250C和1.01×105Pa時，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+ O2（g） H=56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是（ ）A是吸熱反應(yīng) B是放熱

13、反應(yīng)C是熵減少的反應(yīng) D熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)5下列過程屬于熵增過程的是（ ）A硝酸鉀溶解在水里面 B氨氣和氯化氫反應(yīng)生成氯化銨晶體C水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)的水 D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨氣和水6以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是( )A硝酸銨自發(fā)地溶于水B2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) H=+56.7kJ/molC(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/molD2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol7、近年來，城市污染越發(fā)嚴(yán)重，汽車尾氣便是原因之一。為保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)都會對汽車尾氣進(jìn)行處理將其轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。具體反應(yīng)如下：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），已知，298K、101KPa下，該反應(yīng)H = - 113.0 KJ·mol-1 ，S = -143.5 J·mol-1·K-1請問：該反應(yīng)在室溫下能否進(jìn)行解：G =H-TS = -