《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 T S 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 H 0 NaOH aq HCl aq NaCl aq H 2O aq H 56KJ mol H2 g 1 2O 2 g H 2O l H 285 8kJ mol CH4 g 2O 2 g CO 2 g 2H 2O l H 89 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 4NO 2 g O 2 g H 56 7KJ mol Ba OH 2 8H2O s 2NH 4Cl s BaCl 2 aq 2NH 3 2H 2O H 0 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 2H 2O l 2NaOH aq H 2 g 2 Al s HCl aq AlCl3 aq H 2 g 3 2SO 2 g O2 g 2SO3 g 4 H 2O g H 2O 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 T S 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 H0 H 0 S 0 T0 S 0 T H S T 较高 正反应能 自发进行 G 0 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 T S H S 178 2 KJ mol 1 0 1696 KJ mol 1 K 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 H 0 S 0 H 0 S H S T 较高 H 0 S 0 T 0 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 4 25 0C 和 1 01 105Pa 时 反应 2N2O5 g 4NO 2 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 NH 4 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 B 2N 2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ mol C NH 4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9 kJ mol D 2H 2 g O2 g 2H2O l H 571 6 kJ mol 7 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 N 2 g 2CO 2 g 已知 298K 101KPa 下 该反应 H 113 0 KJ mol 1 S 143 5 J mol 1 K 1 请问 该反应在室温下能否进行 解 G H T S 69 68 KJ mol 1 0 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 六 板书设计 一 反应进行的方向 1 焓判据 H 0 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 T S 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