化学反应进行的方向

《化学反应进行的方向》教学设计

\一、课程分析：

1 .教材的地位与作用

本节为人教版化学选修4第二章第四节《化学反应进行的方向》。主要介绍了“焓判据、熵判据及自由能变化（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，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。第二，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，都不是全面的。第三，要正确的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。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。

2. 教学目标

知识与技能:

（1）通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性

(2)通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念

(3)通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判

断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。

过程与方法:

通过学生已有知识及日常生活中的见闻，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式，构建新知识

情感态度价值观:

通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的3．教学重难点

重点：熵判据难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系

二、教学方法：

教师教法：创设情境、问题引导、重点讲解

学生学法：思考交流、分析讨论、习题检测

三、学生学情：

本节内容是在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡等知识之后，以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。

四、教学过程：

【一、情景创设，导入新课】

提问：同学们知道二十一世纪的第三金属是指哪种金属吗？你知道它的用途吗？钛这种金属是如何被发现，又是怎样制备出来的呢？科学家们遇到了怎样的困难呢？

（TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti）第一步科学家们就被难住了。这个反应在任何温度下都不反应，但是其逆向反应，四氯化钛与氧气却能在一定温度下反应生成二氧化钛，这是工业生产二氧化钛的一种方法。也就是说，这个反应根本不能按照科学家欲设的方向进行。这在科学研究中是很常见的，在同学们的学习中是否也遇到过类似的情况呢？

例如：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl、Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu以上两个反应的正向在常温常压下都能自动发生，而逆向反应在相同条件下却不能自动进行。也就说化学反应存在方向性。【设计意图】通过金红石无法直接制取钛，激发学生的学习兴趣，引出反应进行方向。

教师：再看2H2和O2的反应，在常温常压下我们看不到现象，但是这个反应的正向具有发生反应的可能性，因为如果等上千年万年我们就能看到微量的水生成。而其逆向，水在常温常压下却不能自动分解成氢气和氧气，除非在电能的帮助下反应才能发生。【设计意图】引出自发反应，非自发反应定义。

【二、问题引导，突出重点】

教师：在一定温度和压强下，化学反应向着怎样的方向自发进行呢？这个问题的解决有助于帮助我们找到TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)不能自发进行的原因。

教师：自然界中有很多现象都具有方向性，例如：你认为在一定温度和压强下，化学反应向着怎样的方向自发进行呢？

[学生活动]观察大屏幕上图片水总是自发的从高处向低处流，热向着温度降低的方向传导……总结出可能是向着放热的方向自发进行

【板书】一、焓判据：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，

教师：在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？

学生回忆、寻找反例证：2NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O(s)的反应是吸热的，但是常温自发，说明化学反应有可能向着吸热的方向自发进行。

教师补充证据：

NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=37.3kJ/mol 现场演示该实验，证明此反应的确是吸热反应，但常温自发。

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H=178.2kJ/mol 吸热反应常温不自发，高温下能够

自发进行

C(S ，石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=126.1kJ/mol

由此说明焓变是影响反应方向的因素但不是唯一因素，还有什么因素在影响反应的方向呢？学生：观察大屏幕上视频;

①固体溶解：食盐、氢氧化钠、蔗糖自动溶于水，相反的过程却不可能出现。

②墨水滴入水中自动扩散，二则却不能自动分离。③气体扩散：二氧化氮与空气自动混合【设计意图】通过实例引出熵和熵判据

【板书】

二、熵判据：

1.熵：是描述体系混乱度的物理量。符号：S 单位：J•mol-1•K-1 。体系的混乱度越低，

熵值越小；体系的混乱度越高，熵值越大。

2、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵

增原理。在用来判断过程的方向时就称为熵判据。

【大屏幕展示】标准状况下1mol下列物质的熵S(Jmol-1K-1)

CH4O2H2H2O(l) HNO3(l) Br2(l) 石

墨

金刚石Fe NaCl 186.15 205.03 130 69.9 156 152 5.7 2.4 27.3 72.1

教师：请分析哪类物质的熵较高，哪类物质的熵较低？并解释。

学生：气体物质的熵较大，因为分子间间距大，作用力小，分子在一定体积内做自由运动。而固体中微粒之间距离小，相互作用力强，它们排列是有序的。

教师：请推测同一种物质固、液、气三态，熵值的大小。

学生：同一种物质固、液、气三态，熵值逐渐变大。

教师：提供数据加以证明