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第四节化学反应进行的方向教案


张掖二中高效课堂竞赛教案
科目 课题 教 材 分 析 学 生 分 析 本节内容第一次出现在新教材中,主要介绍了“自发反应、焓判据、熵判据”的知识, 对高中学生来说,有一定难度。对于熵及“熵增原理”内容较抽象、学生学习时陌生感较 强。因此在教学中通过引入实际生活中相应的现象,为学生提供认知的感性材料,以利于 学生对熵变和熵增原理进行探讨。 化学 教师 马维民 选修 4 第二章 班级 高二 10,16,19 班 时间 2013.9.25

第四节 化学反应进行的方向

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,在科学视野栏目中给出了吉布斯自由能的判定式。

教 学 目 标

知识与技能: 1. 知道△H<0 有利于化学反应的自发进行,但△H<0 不是判断反应方向的唯一标志。 2. 知道△S>0 有利于化学反应的自发进行,但不是判断反应方向的唯一标志。 3. 初步形成对化学反应自发过程的基本认识,知道化学反应是否自发同时取决于△H 和 △S 两个因素的影响。 过程与方法: 1. 通过学生已有知识及日常生活中的实例,使学生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。 2 情感态度与价值观: 通过本节内容的学习,使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要学会客观 地、全面地分析问题。

重、 难点 教学 方法

焓减和熵增与化学反应方向的关系 探究法(、讲授法(介绍熵变概念) 、讨论法(从具体实例得出探究结论)

1

【教学过程设计】 教 学 环 节

教师活动

学生活动

设计意图

课的引入]上述问题是化学反应的方向的问 题。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。

明确研究化学 反应的方向价 值,激发学习 兴趣 明确自发过程 与自发反应

思考与交流
1.将铁片放进盐酸溶液就可以自发的进行如下反应: Fe(s)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2 (g) 那么假如把H2 通入到FeCl2 能产生Fe和盐酸吗?也 就是说: FeCl2(aq)+H2 (g)= Fe(s)+2HCl(aq)能自发 进行吗?
明确自发反应 与非自发反应

引 入 课 题

2. CaO+CO2=CaCO3这个能发生吗? CaCO3=CaO+CO2这个能发吗?
[设问]根据生活经验, 举例说说我们见过的自 发过程 (在一定条件下不需外力作用就能自动进行 的过程)。 。 水由高处往低处流,自由落体,电流由电位高 的地方向电位低的地方流, 铁器暴露于潮湿的空气 中会生锈,室温下冰块会融化,??这些都是自发 过程,

聆听,领会

2

你能举出一些向上述常见的自发现象和自发 的化学反应吗?
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

Fe(s)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2 (s)
铁生锈:4Fe(s) + 3 O2(g) =2Fe2O3 (s)

自发反应:在 一定条件下进 行受条件限制

自发反应:在一定条件下不需外界帮助就能自动进 行的反应称为自发反应 。

二、判断化学反应方向的依据 1、焓判据
探 究 焓 变 对 化 学 反 应 自 发 进 行 方 向 的 影 响
下列这些反应在一定条的件下都能自发进 行,你知道上述这些自发反应的共同特征吗?能 自发进行的主要原因吗? 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ· mol-1 铁生锈:4Fe(s) +3 O2(g) =2Fe2O3 (s) △H= -1648 kJ· mol-1 Fe(s)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2 (s) △H= -181. kJ· mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l )△H= -57.3 kJ· -1 mol

通过图片及具 体数据分析 ,加深对焓的 认识,有关焓 的常用规律

共同特点:△H < O ,即都是放热反应
反应物的总能量 高 体系有从高能状态 转变为低能状态的 趋向。 既△H<0趋向。 趋

思考可能的原 因

放 热 反 应

△H<0

生成物的总能量 低

引出矛盾,为 提出熵判据做
3

思考与交流: 发反应都是放热反应 △H<0) 的 自 ( 吗?你能否举出一些吸热反应( △H >0)
Ba(OH)2(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)
△H >0 结论: △ H<O 有 利 于 反 应 自 发 进 行,但自发反应不一定要△H<0. 焓变是反应能否自发进行的一个 因素,但也不是唯一因素。 △H >0

铺垫 落实基础知识

让学生明确焓 变不是影响化 学反应方向的 唯一因素,还 有其他因素。

探 究 熵 变 对 化 学 反 应 自 发 进 行 方 向 的 影 响 教 学 环 节

深入思考
是什么因素促使
Ba(OH)2(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l) △H >0

思考, 领悟熵及 熵变的含义

通过图片及具 体数据分析, 加深对熵的认 识,有关熵的 常用规律

这样的吸热反应也能自发进行呢?

体系的熵增大

△S > 0

思考, 作出判断 举例证明自己 的判断, 从而对 影响化学反应 方向的因素有 全面地认识

让学生明确熵 变也只是影响 化学反应方向 的一个因素。

教师活动

学生活动

设计意图

4

熵 分析常见熵增的因素: 变 对 学 应 发 行 向 影 导致熵(混乱度)增加的因素: 化 1、同一物质气态时熵值最大,液态较小,固态时 最小。 反 2、固体的溶解、微粒扩散和气体扩散都是熵增过 程。 自 3、产生气体和气体物质的量增加的反应也是熵增 过程。 进 明确熵变如何 影响化学反应 的方向。 明确熵增的三 种因素 记笔记 落实、强化新 知识。 让学生学会客 观地、全面地 分析问题

使学生体会化 学反应方向受 【讲述】 多 种 因 素 的 影 科学家由此提出可利用熵变来判断化学反应的方向,即熵 响 方 判据 【板书】判断化学反应自发进行方向的依据 的 熵判据:?s<0 ,利于反应自发进行 响 【小结】综上所述,体系能量减小和混乱度增加都能促使反 应自发进行,焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向

5

思考与交流
自 探 究 学 习

1.你能解释 Fe(s)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2 ( g ) 自 发 进 主 行的原因吗? 和FeCl2(aq)+H2 (g)= Fe(s)+2HCl(aq)不能 自发进行得原因吗吗?

学生理解: 过程的自发性 只能用于判断 过程的方向, 不 能确定过程一 定会发生和过 程发生的速率

2. 分析它们都自发的原因 CaO+CO2=CaCO3 CaCO3=CaO+CO2 ?
了解复合判据 -----自由能如何 判断反应的自 发

让学生学生理 解: 过程的自发性 只能用于判断 过程的方向, 不能确定过程 一定会发生和 过程发生的速 率 复合 判据 ----自由能如何判 断反应的自发

方 【法 提 升 与

三、复合判据
正确判断一个化学反应 是否能够自发 进行必须综合考虑反应的焓变和熵变

恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 △H <0 △S>0 自发 △H >0 △S <0 非自发 △H <0 △S <0 不一定低温不自发,高温自发 △H >0 △S>0

让学生了解复 合判 据 -----自 由能如何判断 反应的自发

不一定低温自发,高温不自发

教 学 环 节

教师活动

学生活动

设计意图

6

是 深 什 体 入 么 系 因 思 的 素 促 熵 考 使
课 堂 小 结

小结:化学反应进行方向的判据
1、 焓判据: 2、熵判据: 能量最低原理。 熵增原理。

总结提升

强化本节课重 点知识

3、复合判据:焓判据 合

熵判据



4、过程的自发性只能用于判断过程的方向或倾向, 不能确定过程一定会发生和发生的速率

增 Ba( 大

板 书 设 计

第四节 化学反应进行的方向 判断依据: 焓判据:?H<0 ,利于反应自发进行 熵判据:△S>0,利于反应自发进行 复合判据:综合考虑体系的焓变和熵变

OH) 2(s)+ 2NH △ 4Cl( S > s)=B aCl2 0 (s)+2 NH3( g)+2 H2O (l)

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