高中化学选修4：第二章第四节化学反应进行的方向

选修四第二章第四节化学反应进行的方向

一、教材分析

在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后，教材安排了难度较大的化学反应进行的方向的内容。对于自由能知识，仅限于达到知道、了解的层次即可。事物的发展、变化常常受多种因素的制约，通过焓变、熵变的介绍，力图使学生学会全面分析问题。

二、教学目标

1．知识目标：

(1)、通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性；

（2）、通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念；

（3）、通过日常生活中的见闻引导学生，使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。

2．能力目标：

（1）、通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据；

（2）学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式，构建新知识

3．情感、态度和价值观目标：

通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例，让学生明确化学与日常生活是息息相关的。三、教学重点难点

重点：熵判据

难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系

四、学情分析

学生在学习了化学反应速率、化学平衡及其影响因素的基础上，抽象思维能力提高很多，本节降低难度后，学生应该能掌握重点内容。

五、教学方法

1．启发教学

2．学案导学：见后面的学案。

3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习

六、课前准备

1．学生的学习准备：填写学案。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师：汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？

教师：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。我们来看本节课的学习目标。多媒体展示学习目标，强调重难点。然后展示探究的第一个问题，根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程。已经布置学生们课前预习了这部分，检查学生预习情况并让学生把预习过程中的疑惑说出来。

设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

探究一：根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程

教师：生活中的自发过程很多，如：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。自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池。一般地，如果一个过程是自发的，则其逆过程是非自发的。非自发的过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。经验表明，那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系能量趋向于从高能态转变为低能状态，这时体系会对外部做功或者释放能量，由此总结而得的经验规律就是所谓的焓判据。如水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。

学生讨论后小结：焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。

若ΔH＜0，正向反应能自发进行；

若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。

探究二：19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。

学生讨论后小结：2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g) +10H2O(l)

CaCO3(s)=CaO(s)+C O2(g) △H=+178.2kJ/mol

因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。

探究三：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？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？

教师：为解释这一类与能量无关的过程的自发性，科学家提出了另一推动体系变化的因素：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

探究四：如何理解“熵”的含义？

教师：混乱度：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：热力学上用来表示混乱度的状态函数。“熵”是德国物理学家克劳修斯在１８５０年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统

的熵就达到最大值。热力学第二定律告诉我们，能量转换只能沿着一个方向进行，总是从高能量向低能量转换，从有序到无序，人类利用这个过程让能量做功，同时系统的熵增加，熵是一个描述系统状态的函数。熵增加的过程，就意味着能量耗散了，从有用的能量转化向对人类无用的能量。

[小结]：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。探究五：熵的大小判断：（阅读课本37页后回答）

（1）气态 > 液态 > 固态

（2）与物质的量成正比

【学与问】：发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释，由此你对于理论的指导作用是否有新的体会。

探究六：为什么有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：

-10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）？

学生讨论后小结：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。只有将两者组合而成的复合判据，才能准确判定所有化学反应进行的方向。

设计意图：通过学生之间讨论总结，增强了学生的合作意识。

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。

设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

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，我们已经全部学习了。在下一节课我们一起来复习《化学反应速率和化学平衡》这一章的重要知识点。这节课后大家可以先复习这一部分。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。

设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。

九、板书设计

第四节化学反应进行的方向

一、自发过程和自发反应

1、自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。

2、自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应

3、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。

二、反应方向的焓判据。

焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。若ΔH＜0，正向反应能自发进行；若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。

三、反应方向的熵判据。

1、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

2、混乱度：表示体系的不规则或无序状态。