《化学反应的方向》教学设计.doc

化学反应的方向教学设计化学反应的方向教学设计【教学目标】知识与能力1根据定义能够判断日常生活中的自发和非自发过程。2能够通过实例说明化学反应自发的内在推动力是焓变和熵变。3给出化学反应H、S，能够运用等温、等压下化学反应方向的判据判断化学反应是否发生。过程与方法1通过创设情境让学生在学习中亲身经历从现实生活中发现和提出问题并解决问题的过程，从中感受知识是怎样形成的。2通过实验推翻假设、从中获得新知识，培训学生思维的批判性和严谨性。3通过熵的推导了解建立数学模型的科学方法。4学会运用矛盾论的思想解决焓变、熵变对自发过程的共同影响问题。5通过内容的情境化，引导学生主动探究学习。情感态度与价值观1赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源危机的问题，逐步形成可持续发展的思想。2通过对介绍第二类永动机的介绍，让学生形成认识冲突，激发学习的兴趣。【教学重、难点】重点：焓变和熵变对化学反应自发性的影响难点：自发和非自发过程的概念；熵的概念【教学准备】镁条、NH4NO3固体、红墨水、水、烧杯、分液漏斗、石棉网、火柴、多媒体课件【教学过程】第一课时1创设情境，形成认识冲突，激发兴趣由能源危机问题引入，通过第二类永动机无法实现的原因导入本节课。让学生了解这个问题就是物理化学中的热力学第二定律。介绍经过人类大量经验的总结，广泛可靠的的实验基础，科学家克劳修斯和开尔文才得出了热力学第二定律，但是学生现有的知识无法来理解这个问题，让学生在自己发现和原有知识发生碰撞的过程中形成认识上的矛盾，使学生在这种认识冲突下产生主动学习的动力。2提出问题，明确目标，展开探究探究一：引发教学策略：对自发和非自发过程这两个概念的理解是本节内容的一个关键，但是仅凭学生的自学很难真正理解一定条件和外界推动力，为了让学生理解较含糊的概念，教师先结合典型的具体事例抽象出概念。同时创设小步距问题情境，引导学生，注意问题的有序性和阶梯性，先理解非自发过程定义中的外界推动力要持续做功，接下来通过例子区别自发过程中的一定条件和非自发过程定义中的外界推动力。最后学生判断几个化学反应的自发性，掌握用有无外界做功判断自发过程的方法。在已经建立的定义上结合实例，让学生从中总结出自发过程的特征，集中智慧用敏锐的目光发现规律。最后让学生开阔思路，思考研究化学反应自发性的目的，自由发言。让学生感受到化学对人类生活和社会发展的贡献。【引导】在地球这个环境中，高山流水和低水高流现象能否自动发生?低水高流要实现采取什么办法?在低水高流过程中外界停止做功，过程还能否实现?归纳自发和非自发过程的定义。自发过程是在一定条件下，不需外力能自动发生的过程。而非自发过程必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程才叫做非自发过程。根据定义判断以下过程的自发性。【演示】打开活塞，分液漏斗中的水流进烧杯，判断自发性以及逆过程的自发性。【实验】镁带燃烧，判断自发性。【投影】氢气燃烧、水电解过程，分析自发性。【共同讨论总结】自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。【提问】研究化学反应自发性的目的是什么?让学生开阔思路，自由发言(感悟化学的魅力，帮助人类解决实际问题)探究二：归纳教学策略：对高山流水是自发过程进一步思考，再用相同的思考方法来看化学反应，同时介绍焓，通过探究得到焓减小有利反应自发的结论。【提问】高山流水为什么是自发过程?(势能降低)从能量的角度考虑。【讨论】1分析已经讲过的自发过程的能量变化(都是放热)2举出一些放热的化学反应，判断自发性(放热的反应是自发过程)3为什么这些放热反应是自发过程呢?(通过放热能量降低)【引导】能量越低越稳定【结论】自然界的过程有着趋于向能量较低方向进行的趋势，放热有利反应自发。【讲解】焓；吸热、放热的焓如何变化【结论】对于化学反应，有着向能量较低方向进行的趋势，也就是通过放热实现的，那么焓减小有利于反应自发，它是自发反应的一个内在推动力。探究三：猜想证明教学策略：牛顿说：没有大胆的猜测，就做不出伟大的发现。事实上，科学的发展的渊源之一就是猜想的假说。从焓变到熵变的过渡是利用已学新知识形成推理，形成假设。创设情境让学生对问题的条件与结论作出猜想，引导学生在充分理解题意的基础上敢于打破常规，标新立异，从而培养学生自觉的独创意识。通过实验推翻假设、从中获得新知识。这种强烈对比，波澜迭起的教学，形成了创新思维的问题情境，有利于训练学生思维的批判性和严谨性。从大量例子中总结出混合是自发过程，分离、纯净是非自发过程混乱度有利于自发，再从化学史的角度从数学建模和数学计算两方面介绍熵的概念，最后得出熵增大有利于反应。【反问】既然反应有着向能量降低方向进行的趋势，焓减小有利于反应自发，那么是不是自发过程都是放热的呢?【学生实验】NH4NO3溶于水，红墨水扩散【活动】描述实验现象，判断过程自发性【投影】N2和O2混合；判断自发性分析以上过程得出混合是自发过程，分离、纯净是非自发过程。【引导】混合和纯净如何来度量呢?引入混乱度概念。【结论】混合混乱度增大，分离、提纯混乱度减小。混乱度增大有利于自发。【类比】生活中的现象也有向混乱度增大的方向自发进行。【介绍】克劳修斯经过数学计算，用熵表示体系的混乱度，S=Q/T(与能量联系，商意义)【动画演示】气体扩散从宏观抽象出微观状态，讨论分析微观状态数的变化和混乱度的变化。介绍玻尔兹曼通过数学模型的建立得出微观状态数与熵有数学关系。【结论】混乱度用熵来表示，混乱度越大，熵越大，熵增大有利于反应自发。探究四：解决问题教学策略：在完成自发过程和影响自发过程的因素介绍之后，回归到引入时留下的问题为什么第二类永动机无法实现呢?，激发学生运用本节课的知识来说明这个问题。【合作探究】通过本节课的知识共同探讨第二类永动机为什么不能实现。既然功可以转化为热量，为什么不能将海水的热量全部转化为功呢?即为什么热不能完全转化为功而不引起任何变化?(功和热相互转化的自发性如何?)3自主小结1、自发和非自发过程2、焓变和熵变是影响化学反应进行的两个因素3、焓减小有利于反应自发进行，熵增大有利于反应自发进行4、当这两个因素的方向相反时，反应是否自发呢?作业：学生分组，研究讨论，根据这个问题，以下面的内容写一篇分析小报告，下节课每组在全班汇报。1如何定量比较焓变和熵变对反应自发方向的影响?请从量纲统一，焓、熵变化符号一致的角度，寻找一个关系式将两者结合起来判断反应的自发性。2运用这个关系式，以CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)为例分析等温等压条件下焓变和熵变怎样影响反应的自发性。(假设反应的焓变和熵变不随温度变化。1个标准大气压下，H=178 kJmol-1S=161 Jmol-1K-1)分析小报告本节课学习的知识1、焓变和熵变是化学反应自发进行的两个内在推动力。2、H 0有利于自发，S