人教版高中化学选修4《化学反应进行的方向》教案

由天下分享时间：2024/11/17 12:58:07 加入收藏我要投稿点赞

科目课题化学教师管群时间选修4 第二章第四节化学反应进行的方向教材从学生已有的知识和生活经验出发，就化学反应的方向进行了介绍。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）。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，都是片面的。要正确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。最后在科学视野栏目中给出了吉布斯自由能的表达式。本节内容属于新教材新增内容，主要介绍了“自发反应、焓判据、熵判据”的知识，对高中学生来说，有一定难度。对于熵及“熵增原理”内容较抽象、学生学习时陌生感较强。在教学中通过引入实际生活中相应的现象，为学生提供认知的感性材料，以利于学生对熵变和熵增原理进行探讨。在科学方法上，作为高二理科生对常见的科学方法有一定程度的认识，对科学探究的一般过程也有一定的体验。本课题通过科学探究延伸学生对科学本质的认识与科学方法的学习。知识与技能： 1. 知道△H＜0有利于化学反应的自发进行，但△H＜0不是判断反应方向的唯一标志。 2. 知道△S＞0有利于化学反应的自发进行，但不是判断反应方向的唯一标志。 3. 初步形成对化学反应自发过程的基本认识，知道化学反应是否自发同时取决于△H和△S两个因素的影响。过程与方法： 1. 通过学生已有知识及日常生活中的实例，使学生构建化学反应方向的判据；学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工。 2. 让学生在实验中体验科学探究方法中的“实证”思想，进一步认识科学本质特征。情感态度与价值观：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，要学会客观地、全面地分析问题。教材分析学情分析教学目标重难点焓减和熵增与化学反应方向的关系教学方法探究法、讲授法（介绍熵变概念）、讨论法（从具体实例得出探究结论）

【教学过程设计】教学环节

教师活动学生活动 1

设计意图引入课题【投影】明代于谦的诗《石灰吟》【设问】从化学视角，寻找诗中发生的化学反应？这些反应在常温常压下都能自动发生吗？【板书】化学反应进行的方向聆听，观察思考、回答激发学生学习兴趣利用实验探究培养学生观察能力，体验科学探究方法中的实证思想，让学生明确焓变不是影响化学反应方向的唯一因素，还有其他因素。通过图片及具体数据分析，加探究焓变对化学反应自发进行方向的影响【讲述】氧化钙和水，氢氧化钙与二氧化碳在常温下都能自动反应，称为自发反应，碳酸钙常温下无法分解，常温下为非自发反应。【投影】2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) △H = －368 kJ·mol-1 4Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) △H = －444.3 kJ·mol-1 NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H = －57.3 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s) △H = －1648 kJ·mol-1 【设问】请观察，从能量变化角度看4个反应有何共同特点？这些反应都是自发反应吗？由此你能得出判断反应方向的依据吗？【讲述】放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向。科学家由此提出用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。【板书】1、焓变的影响 ?H＜0 有利于反应自发进行【设问】自发反应一定都是放热反应吗？【实验】利用所给试剂和仪器进行实验： NH4HCO3固体、CH3COOH、药匙、试管【提示】 1）为了更直观地感知实验现象，可用手触摸烧杯底部，并与空烧杯进行比较 2）及时记录实验现象及结论【板书】但自发反应不一定都是?H＜0 讨论，交流，汇报，得出共性。观察反应，寻找特点。实验，合作探究，观察记录，现象，得出结论。探究熵变对化

【设问】同学们能解释这个吸热反应为何在常温常压下能自发？【实验】固体KMnO4的溶解；蓝墨水在水中的扩散【提示】请同学们仔细观察现象，寻找共同特点【讲解】从微观角度看粒子的运动，下面从宏观角度看下列现象共同特点【投影】一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？ 2

思考，交流，实验，观察，解释。学反应自发进行方向的影响下课铃一响教室里会怎样？火柴的散落【设问】这些看似不相干的事件之间有联系吗？【投影】1850年德国物理学家克劳修斯提出“熵” 1 mol 不同物质的熵值领悟，熵及熵变的含，义。 CH4 O2 CO2 观察 186.15 205.03 214 思考 H2O(l) HNO3(l) Br2(l) 作出判断。 69.9 156 152 NaCl(s) Fe(s) 金刚石对影响反 72.1 27.3 2.4 应方三种状态下水的熵值向的【设问】请同学们观察数据，不同物质的熵值相同吗？同种物质不同状态熵因素值有何特点？N2O5分解： 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol 有全碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol 面的两反应熵值如何变化？认识【设问】同学们能解释 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H=+37.3kJ/mol 该反应在常温常压下为何能自发进行吗？【思考与交流】（1）发生离子反应条件之一是产生气体，试利用熵判据进行解释（2）自发反应一定是熵增加的反应吗？(请写一个反应实例来说明你的观点) 【板书】△S＞0有利于化学反应的自发进行，但自发反应不一定都是△S＞0 【投影】信息：①H2 (g) + F2 (g)= 2HF(g) △H=-271kJ/mol △S= + 8J﹒mol-1﹒K-1一定能自发进行的反应 ②CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g) △H= +110.5kJ/mol △S=—89.4J﹒mol-1K-1一定不能自发进行的反应 ③4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2 (g)= 4Fe(OH)3(s) △H=—444.3kJ/mol △S=—280.1J﹒mol-1K-1 低温下能自发进行的反应 ④CaCO3(s) = CO2 (g)+ CaO(s) △H = +178.2kJ/mol △S = +169.6J﹒mol-1K-1 高温下能自发进行的反应科学家们总结出了一条公式△G＝ △H－T △S，△G代表的是自由能，用自由能来判断反应进行的方向是最全面最科学的，当△G<0时，反应就可以自发进行。【设问】从信息中你能找出，反应进行的方向除与焓变和熵变有关外，还应3

深对熵的认识，有关熵的常用规律让学生明确熵变也只是影响化学反应方向的一个因素。

与什么因素有关？经过本次课的学习，我应该如何判断反应进行的方向？【小结】【板书】焓变和熵变及温度共同影响化学反应进行的方向问题解决 1.判断正误 ①放热反应具有自发进行的倾向（） ②吸热反应都不能自发进行（） ③熵减的反应也可能自发进行（） ④判断反应进行的方向必须综合考虑体系的焓变和熵变（） ⑤自发反应一定容易发生（） ⑥非自发反应一定不能发生（）思考讨论交流展示评价 2.根据你已有的知识和经验，分析下列过程的焓变、熵变，判断反应的方向。 ①H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) △S=+80.7J·mol-1·K-1 △H 0，△S 0，该反应（自发或非自发） ②CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g ) △H 0，△S 0，该反应能否自发还与什么因素有关？ 3.在25℃和1.01×105Pa时，反应 2N2O5 (g) = 4NO2(g) +O2(g) △H=+56.76kJ/mol能自发进行的原因是（） A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减少的反应 D.熵增效应大于能量效应培养学生问题解决能力拓展思考板书设计 1.汽车尾气治理方案是否可行？298K、101KPa下，以下反应 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H ＝–113.0 kJ·mol-1 △S ＝–143.5 J·mol-1·K-1 判断此反应在298K(25℃)下能否自发进行，说明利用此反应能否解决汽车尾气污染的问题。（信息：若△G＝△H－T△S<0 反应自发） 2.在网上搜索有关“熵”的信息，加深和扩大您对熵的认识。第四节化学反应进行的方向 1.焓变的影响：?H＜0 有利于反应自发进行，但自发反应不一定都是?H＜0 2.熵变的影响：△S＞0有利于反应自发进行，但自发反应不一定都是△S＞0 3.焓变，熵变和温度共同影响反应进行的方向。第四节化学反应进行的方向

教师赠言：不怕做不到，就怕想不到，让积极思考成为习惯。

学习目标

1、知道△H﹤0或△S﹥0有利于化学反应的自发，但不是判断反应方向唯一标志（重点） 2、通过“有序”和“无序”对比，认识熵概念

3、初步形成对化学反应自发过程的基本认识，知道化学反应能否自发同时取决于△H和△S两个

因素

4、能用△H和△S说明化学反应的方向（难点）

5、体会事物的发展变化受多因素制约，学会客观全面地分析问题

一．从焓变视角看反应进行的方向

【观察探究】请观察反应：①2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g)

②4Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) ③NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) ④4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s)

从能量变化角度看4个反应有何共同特点？这些反应都是自发反应吗？由此你能得出判断反应方向的依据吗？

二．从熵变视角看反应进行的方向【实验探究1】（请1和2两个小组做完后汇报结果）NH4HCO3固体与CH3COOH溶液混合