《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一、教材分析与学情分析本节课内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能判据（G=H-TS）”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解焓变只与初末状态有关而与途径无关，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。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，以学生熟悉的爬山方式，介绍焓变与途径无关，再以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。二、教学目标1、知识与技能：（1）理解判断化学反应方向的焓判据及熵判据；（2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向；2、过程与方法：通过学生已有知识及日常生活中的见闻，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，构建新知识。3、情感态度与价值观：（1）激发学生的学习兴趣，培养学生从微观的角度理解化学反应，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度，树立透过现象看本质的唯物主义观点。（2）通过本节内容的学习，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。三、教学的重点和难点焓判据、熵判据、自由能判据与化学反应方向的关系四、教学方法1、应用讨论交流的方法调动学生的积极性，充分发挥学生的想象力；2、启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论；3、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。五、教学过程师课程引入：美丽化学视频播放从刚刚的视频，再结合我们的生活常识，我们可以知道水由高处往低处流，自由落体，室温下冰块会融化，将蜂蜜加入到水中会溶解，生石灰投入水中放热生成熟石灰这些都是可以自发进行的，而它们的逆过程是非自发的。运用到我们化学学习中就是看化学反应能不能自发进行，这便是我们今天所要学习的内容化学反应进行的方向。首先，我们来明确刚刚提到的几个概念。自发过程：在一定条件下，不借助外力就可以自动进行的过程自发反应：在给定条件下，能自发进行到显著程度的化学反应。非自发反应：不能自发地进行，必须借助某种外力才能进行的反应。那同学们能否大胆猜测一下，我们学过的化学反应中有哪些反应是自发反应。生放热反应，燃烧反应.师那你们猜测、判断的依据是什么生能量变化师同学们猜的有一定道理，刚刚的反应都是和能量有关。我们称能量变化为判断反应进行方向的焓判据(能量判据)焓判据(能量判据)：利用能量变化来判断反应进行方向这个体系的能量变化，就好像我们口袋里的钱，花出去容易，赚回来难，钱会趋向于由多到少。同样，自发过程的体系能量总会趋向于由高能量状态转化为低能量状态。（此时，体系会释放能量）表现为焓减H0。NaOH（aq） + HCl（aq）= NaCl（aq） + H2O（aq） H = -56KJ/mol；H2(g)1/2O2(g)H2O(l) H285.8kJ/mol；CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H89.3kJ/mol；以上三个反应都是什么反应生放热反应师放热反应，过程中体系能量降低 H0，没有自发进行的倾向。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：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；Ba(OH)2.8H2O（s）+2NH4Cl（s）=BaCl2（aq）+2NH3+2H2O H0这又是为什么呢？交流讨论我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？生与焓变有关，但与前面结论好像不太符合。师这说明，焓判据不是判断化学反应能否自发进行的唯一因素。大家在生活中会有这样的一个体验，我们收拾整齐的房间，过几天就变乱了，混乱度增大，这其实也是一个自发的过程。所以这另一因素与体系混乱度有关，我们称其熵判据。混乱度（混乱的程度）：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。熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号S。关系：混乱度越低，熵值就越小；混乱度越高，熵值就越大。指出体系的有序性越高，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： （1）气态 液态 固态（2）与物质的量成正比板书反应熵变S=生成物总熵-反应物总熵注意将其和焓变的计算进行区分H=反应物总键能生成物总键能讲述产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，S通常为正值，为熵增反应，反应有自发进行的趋势。就像我们整齐的房间，过几天就变乱了，混乱度增大，是一个自发的过程。熵判据：利用熵增原理来判断反应进行的方向请同学们判断，以下反应熵的变化（1）2Na（s）+ 2H2O（l）= 2NaOH（aq） + H2（g）；（2）Al（s） + HCl（aq） = AlCl3（aq） + H2（g）；（3）2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)（4）H2O（g）=H2O（l）生（1）（2）熵增，（3）（4）熵减师通过前面的学习，我们知道焓减和熵增都有自发进行的趋势，焓增和熵减就不能自发进行。那如果一个反应焓和熵都同时变化，我们怎么判断反应能否自发进行？因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。我们就将这两者结合起来判断，这便引出了一个新的判据自由能判据。复合判据:G = H - TS体系自由能变化(G ):封闭体系在等温等压条件下向环境可能做的最大有用功的能力，称为吉布斯自由能。指出 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。G 0 正反应不能自发进行，逆反逆应可自发进行。正反应能自发进行G 0H0 H0 S0 T0 S0 TH/S（T较高）逆反应能自发进行G 0H0 S0 H0 SH/S (T较高)H0 S0 T0因此，室温下反应不能自发进行；如要使反应自发进行，则应使H - TS H/S=178.2 KJmol-1/0.1696 KJmol-1K-1 = 1051K。注意1、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；2、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；3、反应的自发性也受外界条件的影响（T）。课堂练习1下列说法正确的是（ ）A凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的。B自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变。C自发反应在恰当条件下才能实现。D自发反应在任何条件下都能实现。2自发进行的反应一定是（ ）A吸热反应 B放热反应 C熵增加反应 D熵增加或者放热反应3下列说法正确的是（ ）A放热反应一定是自发进行的反应 B吸热反应一定是非自发进行的C自发进行的反应一定容易发生 D有些吸热反应也能自发进行4250C和1.01105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+ O2（g） H=56.76kJ/mol，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熵增大效应大于能量效应5下列过程属于熵增过程的是（ ）A硝酸钾溶解在水里面 B氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体C水蒸气凝结为液态的水 D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水6以下自发反应可用能量判据来解释的是( )A硝酸铵自发地溶于水B2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) H=+56.7kJ/molC(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/molD2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol7、近年来，城市污染越发严重，汽车尾气便是原因之一。为保护环境，现都会对汽车尾气进行处理将其转化为无毒物质。具体反应如下：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），已知，298K、101KPa下，该反应H = - 113.0 KJmol-1 ，S = -143.5 Jmol-1K-1请问：该反应在室温下能否进行解：G =H-TS = - 69.68 KJmol-1