《化学反应进行的方向》教学设计

《化学反应进行的方向》教学设计

〖教学目标〗

知识与技能：了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

过程与方法：通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律，引导学生理解判断反应自发进行的两个因素，使学生构建化学反应方向的判据，学会从现象分析到理论探究的科学方法，学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。

情感态度与价值观：体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，学会全面分析问题。

〖教学重点〗焓变和熵变与化学反应方向的关系

〖教学难点〗焓变和熵变与化学反应方向的关系

〖教学方法〗讨论交流、分析、概括、归纳

〖教学过程〗

教师活动

学生活动

设计意图

【课的引入】汽车尾气中的主要污染物是NO 和CO，是大气污染物。人们提出通过以下反应来处理汽车尾气以减轻污染。

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，

这个方案是否可行？

【讲述】上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的快慢、限度和方向是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论，我们已经初步解决了反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论化学反应进行的方向问题。

【提问】举例说说生活中我们见过的一些自发过程，就是在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。

【提问】从能量的角度分析同学们提到的这些过程有什么共同特点？

【追问】阅读教材中提供的热化学反应方程式，结合前面总结的特点尝试总结规律：判断某一过程能能否自发进行的依据。

【讲述】科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”的自然现象，提出了焓判据为反应方向的判断提供了必要的依据。

【板书】一、反应方向的焓判据

【指出】多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。如：硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热……阅读教材中提供的热化学反应方程式，努力分析这些吸热反应能够自发进行的共同

特点，你能得到什么结论？

【讲述】科学家根据体系存在着力图使自身由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了熵判据为反应方向的判断提供了另一个必要的依据。

【板书】二、反应方向的熵判据

【提问】如何理解“熵”的含义？

【讲述】体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序——熵增的过程。

【板书】熵值的大小判断：

⑴气态>液态>固态

⑵与物质的量成正比

【板书】反应熵变：

△S=&sum；S（产物）―&sum；S（反应物）

【提问】反应的熵变△S的正、负与反应体系中各物质的状态有何关系？

【讨论】完成教材中的学与问。

【提问】有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，例如：

&ndash；10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）；再如：

2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

△S=&ndash；39.35J·mol-1·K-1。

你能从中得到什么启示？

【板书】三、焓变与熵变对反应方向的共同影响

恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是体系自由能变化（△G）

定义：△G＝△H—T△S

单位：kJ/mol

【总结】体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。

【提问】△G的大小与反应能否自发进行的关系。

【引领学生完成课堂总结】

焓判据和熵判据的应用：

⑴如何应用焓判据判断过程的自发性？

⑵如何应用熵判据判断过程的自发性？

⑶很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断某过程，可能会出现相反的判断结果，该如何解决这个问题？

⑷能自发进行的过程，速率就一定很快吗？就一定不可逆吗？

⑸反应的自发性也受外界条件的影响吗？

【知识应用】本节课一开始提出的处理汽车

尾气的反应：

298K、101KPa下，以下反应

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，

△H ＝&ndash；113.0 kJ·mol-1

△S ＝&ndash；143.5 J·mol-1·K-1

判断此反应的自发性，说明利用此反应能否解决汽车尾气污染的问题。

【回答】这个问题同学们提的非常好。这个反应是否可逆，以及速率问题，实际应用中是如何解决的，可以作为我们课后研究的一个课题，大家可以通过其他途径查找有关信息，完成一篇研究报告。

【思考、讨论】……

【总结】生活中的自发过程很多，如：水由高处往低处流，自由落体，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化……

【讨论交流】……

【汇报结果】这些过程无论是物理变化还是化学变化，它们大多数是能量降低的过程，也有少数是能量升高（吸收能量）的。

【阅读思考】……

【讨论交流】……

【汇报结果】大多数的释放能量的过程可以

自发进行。

【总结】焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。

【阅读思考】……

【讨论交流】……

【汇报结果】上述自发过程如果从能量角度分析均为吸热反应，应该是不能自发进行的。但是这些变化过程中，还存在着另一种能够推动体系变化的因素——体系有从有序自发地转变为无序的倾向。

【总结】反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。

【阅读、总结】混乱度——表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体系变得更加无序。

【回答】熵——热力学上用来表示混乱度的状态函数。

【总结】熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。

倾听教师的分析，思考并理解其中的涵义。

整理笔记。

【总结】对于气体物质的量增大的反应，△S 通常为正值，为熵增加反应，大多可以自发进行。

【学与问】反应中有气体产生，会使体系熵