《化学反应进行的方向》教学设计.pdf

-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(-T)”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、教学目标二、教学目标1、知识与技能:()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:()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；、启发学生学会归纳、概括,对信息进行加工，得出结论；、注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。五、教学过程五、教学过程 师师 课程引入课程引入: :美丽化学视频播放美丽化学视频播放-从刚刚的视频从刚刚的视频, ,再结合我们的生活常识再结合我们的生活常识, ,我们可以知道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。 生生 放热反应,燃烧反应. 师师 那你们猜测、判断的依据是什么那你们猜测、判断的依据是什么 生生 能量变化能量变化师师 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？ 生生与焓变有关与焓变有关, ,但与前面结论好像不太符合。但与前面结论好像不太符合。师师这说明,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）l(s）+ Cl(aq) =AlCl（aq） H2（） ；（3）SO2(）+O2(g）=SO3(g)（)2O（g)=HO(l）生生 (1)(2)熵增，()（4）熵减 师师 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： - 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正反应能自发进行;G =0反应达到平衡状态；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 0H0H0S0 T0S0 TH/S（T 较高）逆反应能自发进行G 0H0S0H0SH/S (T 较高)H0S0 TH/S（T 较低）为 方 便-大家的理解与记忆,我们可以将这归纳为以下图示。以H 为横坐标,S 为纵坐标建立平面直角坐标。接下来，我们就通过一个习题来检验一下同学们的学习成果例 3：对反应aCO3（s） aO(s)+C2(g)H = + 18.2Kml度。解:室温下,G H-T =1782KJmol 29.61028 KJol 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 ,则 TH/=782 KJmol 0.6 KJmol = 051K。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)。-1-1-1-1-S =+16.6 Jo K-1-1请问室温下(98K）该反应能否自发进行， 若不能，请计算该反应能够自发进行所需的临界温KJml K =-11 课堂练习课堂练习 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。-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4.2 和 1.011 P时， 反应 2N25（） =O(） +O2(g） H=+6.76kJ/mol,自发进行的原因是（ )A是吸热反应 B.是放热反应是熵减少的反应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（).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.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B2N2O（) = 4O2(g) O(g)H=+7JmlC.(H4)2CO3(s)=HCO3(s)+NH3(g)=+7 k/molD2H2(g) O2(g)=2HO(l)H=-571.6 kJ/mo7、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,9K、101KPa 下，该反应H= - 1.0 mol,S 14.5 Jml K请问:该反应在室温下能否进行解:G =H-T -69.6 mo因此,室温下反应能自发进行。指出但该反应速率极慢,需要使用催化剂来加速反应。-11-15 0六、板书设计六、板书设计: :一、反应进行的方向1、焓判据：H0 有自发进行的趋势2、熵判据：熵变S=生成物总熵-反应物总熵3、自由能判据：G = H - TS-七、教学反思本节课的知识容量较大， 涉及多个知识点，学生的理解与吸收可能会比较困难。 尤其是利用吉布斯自由能综合判断反应进行的方向时,学生易混淆出错。-