化学选择性必修1第三节 化学反应的方向教案

教案

科 目

化学

年 级

备课时间

课 题

化学反应进行的方向

授课时间

备课组

主备人

课标要求

知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的熵变和焓变有关，要求学生能用焓变和熵变说明化学进行的方向，对自由能知识没有相关要求。

教材分析

在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后，教材安排了化学反应进行的方向的内容。教材回避了焓判据、熵判据的理论推导，利用日常生活中的见闻有道学生得出：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，不能确定反应是否一定发生。通过上述只是的介绍，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。

学情分析

从学生的知识基础考虑，回避焓判据、熵判据的理论推导。首先，学生熟悉自发进行的放热反应；以生活现象为例，说明混乱度增加也是化学反应自发进行的倾向。其次，用实例说明单独运用这两种判据都是不全面的，需要考虑复合判据，在这个过程中培养学生勇于探索未知的精神。

教学目标

1.通过直观体验认识自然界中的自发过程，了解自发过程的含义，知道化学反应存在方向问题；

2.了解熵的含义，会判断化学反应前后熵的变化；

3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，建构起判断反应方向的模型；

4.了解化学反应方向的研究历程，培养严谨求实、崇尚真理、勇于探索未知的意识。

教学

重难点

焓减和熵增与化学反应方向的关系。

课时设计

1课时

教学过程

教师活动

学生活动

效果期待

教师讲授20分钟

教师讲授20分钟

师生讨论10分钟

【情境导入】1、汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？

2、石墨和金刚石都是碳单质，C(石墨)=C(金刚石)这个反应能否实现？

反应进行的方向、快慢和限度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后两个问题，即反应的快慢和限度问题，这节课我们来讨论反应的方向的问题。

生活中常见的自发过程都有哪些？

【图片】高山流水、传球

【举例】常见自发的化学反应

分析自然界中水总是自发从高处流向低处、热总是自发从高温物体传到低温物体，很多常见自发的化学反应都是由能量高的物质生成能量低的物质，这些过程有什么共同点？

1.焓判据：ΔH＜0，反应能自发

【驱动性问题】自发进行的反应总是放热反应吗？

结论：焓判据不全面

【规律探索】吸热的反应为什么能自发？观察以上反应的共同点

【举例】洗牌、学生上下课状态、香水扩散

这类自发反应趋向于有序变得无序的倾向。

国际上规定使用熵来描述体系的混乱度，混乱度越大，熵值越大。

【提问】一定温度和压强下，判断下列反应的体系混乱程度如何变化？

2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)＝2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l)

(NH4) 2CO3(s)＝NH4HCO3(s)＋NH3(g)

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)   

2、熵判据：ΔS＞0，反应能自发

【驱动性问题】自发进行的反应总是熵增的吗？

焓判据和熵判据都不全面。

【驱动性问题】若焓判据和熵判据相冲突，如何判断反应是否自发？

CaO(s)+CO2(g) = CaCO3(s)

CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)

CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)

判断这三个反应是否能自发，分析原因

3、综合判据：吉布斯自由能

ΔG = ΔH – TΔS

ΔG＜0，反应能自发，

ΔG＞0，反应不能自发，

ΔG=0，反应达到平衡状态

结合坐标系，分析ΔH、ΔS、T不同的情况下，反应是否能自发。

需要考虑：该反应能否进行？该反应速率有多快，是否能及时降低尾气中NO和CO的量。

举例

自发反应具有趋向最低能量的倾向。

对于化学反应，焓减小的反应容易自发进行。

不是。举例

都有气体产生

S(g)＞S(l)＞S(s)

都是熵增反应，都是自发反应

熵增大的反应易自发进行

不是。举例

化学反应能否自发还与温度有关。

以真实的问题情景，激发学生内在的学习兴趣和学习动机，为高效学习奠定基础。

通过分析学生列举的是否是自发变化，一方面加深学生对自发反应的认识，另一方面为接下来分析影响反应自发进行的因素提供素材。

引导学生认识到体系具有由有序变得无序的共性，归纳出“自发反应具有趋向混乱度最大的倾向”。

焓判据和熵判据判断相反的情况，引导学生认识到两个判据不一致的反应是可能自发进行的，关键在于温度的高低，建构焓变和熵变共同决定化学反应方向的观点。

师生总结10分钟

结合真实情境，判断以下两反应是否能自发：

1、 治理汽车尾气：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.8 KJ·mol-1    ΔS=-197.5 J·mol-1·K-1

2、 石墨转化为金刚石：C(石墨)=C(金刚石)

ΔH=+1.9 KJ·mol-1     ΔS=-3.3 J·mol-1·K-1）

较低温度能够自发。速率慢，需要催化剂。

不能自发。但不能自发的反应不代表不能发生，比如用电解法。

巩固学习成果；引导学生关注化学在生产生活中的应用。

课堂小结

本节课首先对自发过程和自发反应的概念进行了厘清，之后学习了判断反应能否自发进行的三个判据，其中焓判据和熵判据是不全面的，进而提出吉布斯自由能判据，可以判断不同温度下，不同焓变和熵变的反应是否能够自发进行。使学生认识到，在遇到现有理论无法解决的问题时，我们需要考虑创新理论以解决问题，培养勇于创新、追求真理的精神。同时通过真实问题情景，引导学生关注化学在生产生活中的应用，引导学生建立社会责任感。

学生作业

板书设计

整改与反思