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1、2022年高中化學 第二章 第四節(jié) 化學反應(yīng)進行的方向教學設(shè)計 魯科版選修4
一、教材分析
在學生學習了化學反應(yīng)及其能量變化、化學反應(yīng)速率、化學反應(yīng)的限度之后,教材安排了難度較大的化學反應(yīng)進行的方向的內(nèi)容。對于自由能知識,僅限于達到知道、了解的層次即可。事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約,通過焓變、熵變的介紹,力圖使學生學會全面分析問題。
二、教學目標
1.知識目標:
(1)、通過學生日常生活中所見所聞以及常見的化學反應(yīng),讓學生了解放熱反應(yīng)的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性;
(2)、通過“有序”和“無序”的對比,引出熵的概念;
(3)、通過日常生活中的見聞引導學生,使學生明確根據(jù)
2、反應(yīng)的焓變和熵變的大小,只能判斷反應(yīng)自發(fā)進行的可能性,不能決定反應(yīng)是否一定發(fā)生或反應(yīng)速率的大小 。
2.能力目標:
(1)、通過學生已有知識及日常生活中的見聞,使學生構(gòu)建化學反應(yīng)方向的判據(jù);
(2)學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加式,構(gòu)建新知識
3.情感、態(tài)度和價值觀目標:
通過日常生活中的焓變和熵變的具體實例,讓學生明確化學與日常生活是息息相關(guān)的。
三、教學重點難點
重點:熵判據(jù)
難點:焓減與熵增與化學反應(yīng)方向的關(guān)系
四、學情分析
學生在學習了化學反應(yīng)速率、化學平衡及其影響因素的基礎(chǔ)上,抽象思維能力提高很多,本節(jié)降低難度后,學生應(yīng)該能掌握重點內(nèi)容。
五、教學方
3、法
1.啟發(fā)教學
2.學案導學:見后面的學案。
3.新授課教學基本環(huán)節(jié):預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預(yù)習
六、課前準備
1.學生的學習準備:填寫學案。
2.教師的教學準備:多媒體課件制作,課前預(yù)習學案,課內(nèi)探究學案,課后延伸拓展學案。七、課時安排:1課時
八、教學過程
(一)預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑
檢查落實了學生的預(yù)習情況并了解了學生的疑惑,使教學具有了針對性。
(二)情景導入、展示目標。
教師:汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳,它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物,為了減輕大氣污染,
4、人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣:2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g),你能否判斷這一方案是否可行?理論依據(jù)是什么?
教師:上述問題是化學反應(yīng)的方向的問題。反應(yīng)進行的方向、快慢和限度是化學反應(yīng)原理的三個重要組成部分。通過前三節(jié)的學習和討論,我們已經(jīng)初步解決了后兩個問題,即反應(yīng)的快慢和限度問題,這節(jié)課我們來討論反應(yīng)的方向的問題。我們來看本節(jié)課的學習目標。多媒體展示學習目標,強調(diào)重難點。然后展示探究的第一個問題,根據(jù)生活經(jīng)驗,舉例說說我們見過的自發(fā)過程。已經(jīng)布置學生們課前預(yù)習了這部分,檢查學生預(yù)習情況并讓學生把預(yù)習過程中的疑惑說出來。
設(shè)計意圖:步步導入,吸引學
5、生的注意力,明確學習目標。
(三)合作探究、精講點撥。
探究一:根據(jù)生活經(jīng)驗,舉例說說我們見過的自發(fā)過程
教師:生活中的自發(fā)過程很多,如:水由高處往低處流,自由落體,電流由電位高的地方向電位低的地方流,鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹,室溫下冰塊會融化,……這些都是自發(fā)過程。自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機器,甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功,鋅與CuSO4溶液的反應(yīng)可被設(shè)計成原電池。一般地,如果一個過程是自發(fā)的,則其逆過程是非自發(fā)的。非自發(fā)的過程要想發(fā)生,則必須對它做功,如利用水泵可將水從低處流向高處,通電可將水分解生成氫氣和氧氣。經(jīng)驗表明,那些不用借助外力
6、就可以自動進行的自發(fā)過程的共同特點是:體系能量趨向于從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài),這時體系會對外部做功或者釋放能量,由此總結(jié)而得的經(jīng)驗規(guī)律就是所謂的焓判據(jù)。如水總是自發(fā)地由高處往低處流,有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。
學生討論后小結(jié):焓判據(jù):放熱反應(yīng)過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向。
若ΔH<0,正向反應(yīng)能自發(fā)進行;
若ΔH>0,正向反應(yīng)不能自發(fā)進行,而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。
探究二:19世紀的化學家們曾認為決定化學反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素是反應(yīng)熱:放熱反應(yīng)可以自發(fā)進行,而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎?結(jié)合曾經(jīng)學習的反應(yīng)舉例說明。
學生討論后小結(jié):2NH4Cl(s)+Ba(
7、OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g) +10H2O(l)
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H=+178.2kJ/mol
因此,反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素,但不是唯一因素。
探究三: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?是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行?
教師:為解釋這一類與能量無關(guān)的過程的自發(fā)性,科學家提出了另一推動體系變化的因素:在密閉條件下,體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
8、熵判椐:在密閉條件下,體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
探究四:如何理解“熵”的含義?
教師:混亂度:表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?;靵y度的增加意味著體系變得更加無序。
熵:熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)?!办亍笔堑聡锢韺W家克勞修斯在1850年創(chuàng)造的一個術(shù)語,他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻,熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來說,能量完全均勻地分布,那么,這個系統(tǒng)的熵就達到最大值。熱力學第二定律告訴我們,能量轉(zhuǎn)換只能沿著一個方向進行,總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換,從有序到無序,人類利用這個過程讓能量做功,同時系統(tǒng)的熵增加,熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。
9、熵增加的過程,就意味著能量耗散了,從有用的能量轉(zhuǎn)化向?qū)θ祟悷o用的能量。
[小結(jié)]: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。
探究五:熵的大小判斷:(閱讀課本37頁后回答)
(1)氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài)
(2)與物質(zhì)的量成正比
【學與問】:發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體。試利用上面講的熵判據(jù)加以解釋,由此你對于理論的指導作用是否有新的體會。
探究六:為什么有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行,如:
-10℃的液態(tài)水會自動結(jié)冰成為固態(tài),就是熵減的過程(但它是放熱的)?
學生討論后小結(jié):反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素,但也不是
10、唯一因素。只有將兩者組合而成的復(fù)合判據(jù),才能準確判定所有化學反應(yīng)進行的方向。
設(shè)計意圖:通過學生之間討論總結(jié),增強了學生的合作意識。
(四)反思總結(jié),當堂檢測。
教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容,并進行當堂檢測。
設(shè)計意圖:引導學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。(課堂實錄)
(五)發(fā)導學案、布置預(yù)習。
反應(yīng)進行的方向、快慢和限度是化學反應(yīng)原理的三個重要組成部分,我們已經(jīng)全部學習了。在下一節(jié)課我們一起來復(fù)習《化學反應(yīng)速率和化學平衡》這一章的重要知識點。這節(jié)課后大家可以先復(fù)習這一部分。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。
設(shè)計意圖:布置下節(jié)課的預(yù)習作業(yè),并對本節(jié)
11、課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。
九、板書設(shè)計
第四節(jié) 化學反應(yīng)進行的方向
一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)
1、自發(fā)過程:在一定條件下,不需要外力作用就能自動進行的過程。
2、自發(fā)反應(yīng):在給定條件下,能自發(fā)地進行到顯著程度的反應(yīng)
3、非自發(fā)反應(yīng):不能自發(fā)地進行,必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)。
二、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。
焓判據(jù):放熱反應(yīng)過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向。若ΔH<0,正向反應(yīng)能自發(fā)進行;若ΔH>0,正向反應(yīng)不能自發(fā)進行,而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素,但不是唯一因素。
三、反應(yīng)方向的熵判據(jù)。
1、熵判椐:在密
12、閉條件下,體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。
2、混亂度:表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。
3、熵:熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。
4、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
5、熵增的過程就是自發(fā)過程
反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素,但也不是唯一因素。只有將兩者組合而成的復(fù)合判據(jù),才能準確判定所有化學反應(yīng)進行的方向。
十、教學反思
教材從學生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā),分四個層次就化學反應(yīng)的方向進行了介紹。第一,以學生熟悉的自發(fā)進行的放熱反應(yīng)為例,介紹化學反應(yīng)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(
13、熵)增加是自然界的普遍規(guī)律,也是化學反應(yīng)自發(fā)進行的一種傾向——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。
本節(jié)課時間45分鐘,其中情景導入、展示目標、檢查預(yù)習5分鐘,講解判據(jù)8分鐘左右,講解熵判據(jù)10分鐘左右,學生討論5分鐘左右。了解綜合判據(jù)大約5分鐘左右。反思總結(jié)當堂檢測7分鐘左右,其余環(huán)節(jié)10鐘,能夠完成教學內(nèi)容。
在后面的教學過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課,爭取設(shè)計的更科學,更有利于學生的學習,也希望大家提出寶貴意見,共同完善,共同進步!
十一、學案設(shè)計(見下頁)