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视频标签：化学反应,进行的方向
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视频课题：高中化学人教版选修4化学反应原理第四节《化学反应进行的方向》江苏省省级优课
教学设计、课堂实录及教案：高中化学人教版选修4化学反应原理第四节《化学反应进行的方向》江苏省省级优课
化学反应进行的方向教学设计
一、教材、学情分析
“化学反应的方向”是高中化学选修模块《化学反应原理》中比较难教难学的内容，即使在大学，这一内容的教学往往也不轻松。本届内容概念和生疏的名词术语多，“自发反应”、“化学反应的方向”、“判据”、“熵”、 “熵变”、“焓判据”和“熵判据”以及“自由能”等，学生都是第一次接触，并且内容抽象，不易理解；学生有关化学反应方向及其判断的经验基础比较隐蔽、分散，难以“唤醒”；虽然学生已经学过焓变，但对其理解不深，可能对焓变的物理和化学意义，不太理解；对讨论焓变和熵变的前提条件也难理解，其方法论意义往往被教师和学生忽视。
学习“化学反应的方向”，有利于拓展学生的眼界，为他们了解化学反应的调控原理、了解现代化学及其特点打下基础，从而有利于未来公民将来的发展。而且，熵的概念已经在社会科学领域广泛使用，适当地普及有关的知识是有必要的。学习本节还可以渗透科学方法教育：让学生初步接触、感受科学研究要重视条件和判断依据；体验人的科学认识是逐步发展、进化并且是有其核心的，不是简单的证实、证伪过程，为他们将来理解科学的发展模式提供生动的实例；以及感受建立适当的抽象概念是科学的重要方法。
根据教学内容和学生的特点，本节课宜定位为拓展性质、科普性质，重视联系实际，又适当注意中学教学特点，不能照搬大学教学的那一套。当初在制定课程标准时把熵变写进来，要求“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”，本意也是做一些科普性质的渗透。 二、教学目标
1、通过归纳的方法，知道△H<0有利于化学反应的自发进行，并通过“证实和证伪”的方法，认识焓变不是判断反应自发的惟一因素
2、通过简单的实验活动和体验，知道“熵”可用来描述体系的混乱程度，认识△s>0有利于化学反应的自发进行，但不是判断反应自发的惟一因素。 3、通过分析和概括焓变与熵变对反应方向的共同影响，初步认识这两个因素不是孤立而不相互关联的，形成对事物发展或变化整体认识的观念和全面分析的方法。
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三、教学重难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系 四、教学策略方法：实验、设疑启发、归纳、迁移等 根据上述分析，本节教学宜主要采用下列教学策略：
（1）以“通过实例体现判断反应方向的必要性→简介焓判据及其局限性→简介熵判据及其局限性→形成综合判断规则及其实际应用”为逻辑主线。 （2）通过通俗解释和类比举例，使学生了解抽象概念的物理和化学意义，通过简介“自由能”概念，促进对综合判断规则意义的理解。
（3）尽量由学生自主地阅读教科书和参考材料，避免由教师枯燥、乏味地讲述抽象的理论内容。注意介绍思想方法，用阅读材料弥补教科书不够通俗之不足。 （4）提出一些问题，补充一些实验，例如酚酞试液在氢氧化钠溶液中扩散，碳酸氢钠与盐酸反应，启发学生思考。
（5）通过练习提供学习“支架”促进学生对熵变的理解、让学生初步学会判据的应用。通过学生的交流讨论，促进并及时了解学生的理解情况。 五、教学过程
课前观看微视频并思考：
1、 俗话说水往低处流，为什么呢？(从能量的角度解释)
2、CH4的空间构型正四面体，而不是平面正方形，为什么呢?
3、化学反应也有向着能量降低方向进行的倾向，所以，放热反应常常是容易发生的。请大家列举常见的放热反应。
4、 有些吸热反应也能自发进行，列举一下我们学过的吸热反应；思考它们能够进行的原因。
5、如何全面地判断反应进行的方向？ 3
重难点点拨：
1.能量判据（焓判据）
对于有能量变化的自发过程共同特点：
体系的能量趋向于从 状态转变为 状态。因为能量越低越稳定。 经验表明，放热的化学反应容易自发进行，这就是所谓的能量判据。（但是较片面，不科学）
能量
反应过程
反应物
生成物能量
反应过程
反应物
生成物反应物
能量
反应过程
生成物
图像1所示的反应活化能很小，常温下就可以克服，反应很流畅，无需加热。 例如 H+ + OH- = H2O Ag+ + Cl- = AgCl↓
图像2所示的反应放出的热，足以产生维持反应所需要的推动力，这类反应只需给点能量启动反应，后续可以不加热。 例如
图像3所示的反应放出的热，不足以产生维持反应所需要的推动力，这种反应必须持续加热。
例如
[逆向思维]那么吸热反应就一定不能自发进行吗？ 。
请举例： ，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。
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。 甚至在室温下也能进行。
思考：是什么拉动了这些反应？自然引入熵判据
图像1 图像2 图像3
C + O2 = CO2
点燃
Fe + S = FeS
△
Cu + 2H2SO4（浓） = CuSO4 + SO2↑+2H2 △
4
生成物
能量
反应过程
反应物
能量
反应过程
反应物
生成物
图像4 所示的反应为吸热反应，当环境提供能量时，反应也能发生能够发生。 例如：
图像5所示的反应在室温下也能流畅地进行，如：
Ba(OH)2·8H2O(s）+ 2NH4Cl(s）= BaCl2（s）+ 2NH3·（g）+10 H2O（l） 演示实验：NaHCO3（s）+ HCl（aq）= NaCl（aq）+ CO2（g）+ H2O（l） 2.熵判据
对于与能量状态的高低无关的自发过程还存在着另一种能够推动体系变化的因素：
密闭条件下，体系有从 自发地转变为 的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用熵（符号 ，单位J·mol—1·K—1）来量度体系的混乱（或无序）的程度。
一般情况 S（气体）＞ S（液体） ＞S（固体体） 演示实验：酚酞滴入氢氧化钠溶液中的现象。
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵 ，即熵变（符号 ）。这个原理叫熵增原理。
熵增加的化学反应容易自发进行。这就是所谓的熵判据判据。 熵拉动反应的实例：
金属钾的生产方法采用金属钠与氯化钾的反应： Na （l） + KCl （l） = K(g) + NaCl（l）
图像4 图像5
CO2 + C = 2CO2
△
5
从沙滩到用户——粗硅的制备
为什么不生成二氧化碳？
总结： 类型 △H △S 反应能否进行 1 < 0 ＞0 能 2 ＞0 < 0 不能 3 < 0 < 0 4
＞0
＞0
思考：对于3和4两种情况，如何判断反应是否能自发进行？
综合以上，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的 和 ，也就是综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，即考虑体系的自由能变化。
3.自由能判据（全面，科学）
体系自由能变化：符号为△G，单位kJ/mol 数学表达式：△G=△H—T△S 在温度、压强一定的条件下， △G< 0 反应能自发进行 △G＞0 反应不能自发进行 △G=0 反应处于平衡状态 类型 △H △S △G 反应能否进行 1 < 0 ＞0 < 0 能 2 ＞0 < 0 ＞0
不能 3 < 0 < 0 计算 低温易进行 4
＞0
＞0
计算
高温易进行
学以致用：
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思考：为什么实验室不能用NH4Cl(s）分解制氨气？ NH4Cl(s） = NH3（g）+ HCl（g ） NH3（g）+ HCl（g） = NH4Cl(s） 说明：
第一，在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。 第二，大量事实告诉我们，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发生的速率。 课后拓展
汽车尾气中的污染物主要是CO和NO，它们是现代城市中的主要大气污染物。为了减轻大气污染。人们提出能否通过以下反应来处理汽车尾气：298K 100kPa时， 2NO(g) +2CO(g)=N2(g)+2C02(g) △H = -746.8kJ·mol-l △S = -0.2kJ·mol-l·K-l 的设想。 当堂检测：
1、下列说法正确的是（ ）
A．凡是放热反应都是自发的，凡是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、判断过程的自发性的作用是 A.判断过程的方向 B.确定过程是否一定会发生 C.判断过程发生的速率 D.判断过程的热效应 3、下列有关说法正确的是
A. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关 ( )
B.反应NH3(g)+HCl(g)=== NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H<0 C.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H ＜0 D.一定温度下，反应MgCl2(1) === Mg(1)＋ Cl2(g)的 △H＞0 △S＞0 E.2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的△H＞0
六、课后反思
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要利用化学反应、使之更好地为人类服务，需要研究化学反应的方向、限度和快慢（速率）问题。本节讨论化学反应方向的判断，会涉及到一些抽象的、不熟悉的概念。为减小学生学习的困难，课前建议了学生阅读了物理选修3-3中关于熵的内容，为这节课做好知识准备。在课上我引入了通俗解释和类比举例，充分发挥了学生的想象力，在他们的热烈交流中，逐步得出化学反应向着使体系能量降低的方向进行对于熵的教学，我只停留在混乱度这个层面上，没有给出熵的定义，以免使问题复杂化。在整个教学过程中，营造了一个能让学生展现自我的氛围，多项互动，充分交流，为学生主动构建自己的知识体系提供帮助，达到了初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响的教学目标。在整个教学过程中，我引入了学生必修一阶段学过的一些具体的化学反应，从这节课内容的角度重新来理解这些反应。最后通过练习加深和检验理解，就习题中出现的问题一起讨论、交流。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
