《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》教學(xué)設(shè)計(jì)

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：了解反應(yīng)的自發(fā)性與反應(yīng)過程中能量變化及熵值變化的關(guān)系;能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。過程與方法：通過聯(lián)系日常生活中的見聞以及自然界的普遍變化規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生理解判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的兩個(gè)因素，使學(xué)生構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)，學(xué)會(huì)從現(xiàn)象分析到理論探究的科學(xué)方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加工，構(gòu)建新知識(shí)。情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，學(xué)會(huì)全面分析問題。教學(xué)重點(diǎn) 焓變和熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn) 焓變和熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系教學(xué)方法 討論交流、分析、概括、歸納教學(xué)過程教 師 活 動(dòng)學(xué) 生 活 動(dòng)設(shè) 計(jì) 意 圖【課的引入】汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO，是大氣污染物。人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣以減輕污染。2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，這個(gè)方案是否可行？【講述】上述問題是化學(xué)反應(yīng)的方向的問題。反應(yīng)進(jìn)行的快慢、限度和方向是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分。通過前三節(jié)的學(xué)習(xí)和討論，我們已經(jīng)初步解決了反應(yīng)的快慢和限度問題，這節(jié)課我們來討論化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向問題?！咎釂枴颗e例說說生活中我們見過的一些自發(fā)過程，就是在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程?！咎釂枴繌哪芰康慕嵌确治鐾瑢W(xué)們提到的這些過程有什么共同特點(diǎn)？【追問】閱讀教材中提供的熱化學(xué)反應(yīng)方程式，結(jié)合前面總結(jié)的特點(diǎn)嘗試總結(jié)規(guī)律：判斷某一過程能能否自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)?！局v述】科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”的自然現(xiàn)象，提出了焓判據(jù)為反應(yīng)方向的判斷提供了必要的依據(jù)?！景鍟恳?、反應(yīng)方向的焓判據(jù)【指出】多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。如：硝酸銨溶于水要吸熱，室溫下冰塊的溶解要吸熱閱讀教材中提供的熱化學(xué)反應(yīng)方程式，努力分析這些吸熱反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的共同特點(diǎn)，你能得到什么結(jié)論？【講述】科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身由“有序”變?yōu)椤盁o序”的自然現(xiàn)象，提出了熵判據(jù)為反應(yīng)方向的判斷提供了另一個(gè)必要的依據(jù)?！景鍟慷?、反應(yīng)方向的熵判據(jù)【提問】如何理解“熵”的含義？【講述】體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o序熵增的過程。【板書】熵值的大小判斷：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)與物質(zhì)的量成正比【板書】反應(yīng)熵變：S=∑S（產(chǎn)物）∑S（反應(yīng)物）【提問】反應(yīng)的熵變S的正、負(fù)與反應(yīng)體系中各物質(zhì)的狀態(tài)有何關(guān)系？【討論】完成教材中的學(xué)與問?！咎釂枴坑行╈販p小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，例如：–10的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)，就是熵減的過程（但它是放熱的）；再如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=–39.35J·mol-1·K-1。你能從中得到什么啟示？【板書】三、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是體系自由能變化（G）定義：GHTS單位：kJ/mol【總結(jié)】體系自由能變化綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響。【提問】G的大小與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的關(guān)系?！疽I(lǐng)學(xué)生完成課堂總結(jié)】焓判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用：如何應(yīng)用焓判據(jù)判斷過程的自發(fā)性？如何應(yīng)用熵判據(jù)判斷過程的自發(fā)性？很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷某過程，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，該如何解決這個(gè)問題？能自發(fā)進(jìn)行的過程，速率就一定很快嗎？就一定不可逆嗎？反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響嗎？【知識(shí)應(yīng)用】本節(jié)課一開始提出的處理汽車尾氣的反應(yīng)：298K、101KPa下，以下反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，H –113.0 kJ·mol-1S –143.5 J·mol-1·K-1判斷此反應(yīng)的自發(fā)性，說明利用此反應(yīng)能否解決汽車尾氣污染的問題。【回答】這個(gè)問題同學(xué)們提的非常好。這個(gè)反應(yīng)是否可逆，以及速率問題，實(shí)際應(yīng)用中是如何解決的，可以作為我們課后研究的一個(gè)課題，大家可以通過其他途徑查找有關(guān)信息， 完成一篇研究報(bào)告?！舅伎肌⒂懻摗俊究偨Y(jié)】生活中的自發(fā)過程很多，如：水由高處往低處流，自由落體，鐵器暴露于潮濕的空氣中會(huì)生銹，室溫下冰塊會(huì)融化【討論交流】【匯報(bào)結(jié)果】這些過程無論是物理變化還是化學(xué)變化，它們大多數(shù)是能量降低的過程，也有少數(shù)是能量升高（吸收能量）的?！鹃喿x思考】【討論交流】【匯報(bào)結(jié)果】大多數(shù)的釋放能量的過程可以自發(fā)進(jìn)行?！究偨Y(jié)】焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。【閱讀思考】【討論交流】【匯報(bào)結(jié)果】上述自發(fā)過程如果從能量角度分析均為吸熱反應(yīng)，應(yīng)該是不能自發(fā)進(jìn)行的。但是這些變化過程中，還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向?！究偨Y(jié)】反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素?！鹃喿x、總結(jié)】混亂度表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?；靵y度的增加意味著體系變得更加無序?！净卮稹快?zé)崃W(xué)上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)?！究偨Y(jié)】熵判據(jù)：體系有自發(fā)地向混亂度增加（即熵增）方向轉(zhuǎn)變的傾向。傾聽教師的分析，思考并理解其中的涵義。整理筆記?！究偨Y(jié)】對(duì)于氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，S通常為正值，為熵增加反應(yīng)，大多可以自發(fā)進(jìn)行?！緦W(xué)與問】反應(yīng)中有氣體產(chǎn)生，會(huì)使體系熵增大，反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行?！究偨Y(jié)】反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。要判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)該綜合考慮反應(yīng)的焓變與熵變?！鹃喿x思考】【討論交流】【匯報(bào)結(jié)果】HTS<0 自發(fā)進(jìn)行；HTS=0 達(dá)到平衡狀態(tài)；HTS>0 不能自發(fā)進(jìn)行。放熱過程（H<0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行的；許多熵增加（S>0）的過程是自發(fā)的；由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（G）將更適合于所有的反應(yīng)過程；過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，其速率不一定會(huì)很快，也許很慢；進(jìn)行的程度也不一定很大，很可能是可逆過程。反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件（特別是溫度）的影響?！竞献魍瓿删毩?xí)】GH-TS代入數(shù)據(jù)求得：G< 0因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，可以用此反應(yīng)解決汽車尾氣污染的問題?！举|(zhì)疑】這個(gè)反應(yīng)的速率快嗎？反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？有沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值？從生活實(shí)際問題出發(fā)，引出本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。明確本節(jié)教學(xué)內(nèi)容與前面所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系以及在本章教學(xué)內(nèi)容中的地位和作用。調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，活躍思維尋找生活中的化學(xué)；學(xué)會(huì)關(guān)注生活中不被注意的現(xiàn)象，分析總結(jié)其中的規(guī)律；學(xué)會(huì)讀書，從書中獲取有用信息；學(xué)會(huì)用類比分析、歸納總結(jié)的方法透過現(xiàn)象追尋本質(zhì)。體會(huì)與人合作的樂趣。理解自然科學(xué)中的一般與特殊，體會(huì)在尋求真理的道路上的螺旋式上升。學(xué)會(huì)關(guān)注生活中不被注意的現(xiàn)象，分析總結(jié)其中的規(guī)律；學(xué)會(huì)讀書，從書中獲取有用信息；學(xué)會(huì)用類比分析、歸納總結(jié)的方法透過現(xiàn)象追尋本質(zhì)。體會(huì)與人合作的樂趣。學(xué)會(huì)歸納總結(jié)的方法在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。學(xué)會(huì)知識(shí)的聯(lián)想和遷移，運(yùn)用已有知識(shí)解決實(shí)際問題；進(jìn)一步深刻體會(huì)離子反應(yīng)發(fā)生的條件（有氣體生成）設(shè)計(jì)問題自然的引出后面的教學(xué)內(nèi)容。通過閱讀教材中的科學(xué)視野，得到運(yùn)用自由能判別反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)?！翱偨Y(jié)”這個(gè)環(huán)節(jié)不僅僅是對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的總結(jié)和整理，也是學(xué)生認(rèn)知的提升過程，更是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升過程，應(yīng)當(dāng)由學(xué)生獨(dú)立完成。教師最多只能充當(dāng)引領(lǐng)的角色，決不能代替學(xué)生完成。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生或者經(jīng)過長(zhǎng)期培養(yǎng)訓(xùn)練過的學(xué)生，教師可以嘗試不