高中化学选修四:化学反应进行的方向及判断依据教案
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人教版高中化学选修4《化学反应原理》全册说课稿各位老师大家好!我要说课的内容是人教版高中化学选修4《化学反应原理》,依据新课标理念,教育改革精神,课程标准的要求及学生的实际情况,下面我对本册书作如下说明:教材的地位和作用选修4《化学反应原理》是高中化学八大课程标准之一,是在高一必修课基础之上,根据学生的个性发展所设置的课程模块。
重在学习化学反应的基本原理,认识化学反应中能量转化的基本规律,了解化学反应原理在生产生活和科学研究中的应用。
旨在帮助学生进一步从理论上认识一些化学反应原理的基础知识和研究问题的方法。
绪言绪言作为全书的开篇,目的在于让学生从一开头就对本书的基本内容,学习方法有一个初步的了解,并简要的介绍有效碰撞理论、活化分子与活化能的概念模型,以及催化剂对化学科学和化工生产的巨大作用,以起到提纲挈领、激发学生学习化学反应原理兴趣的作用。
教学重、难点1、了解化学反应原理的基本学习方法—概念模型法;2、有效碰撞和活化分子与活化能的概念模型;教学方法通过列举事例;逐步抽象,揭示本质,概念模型法。
课时安排1课时第一章化学反应与能量本章属于热化化学基础知识,其中常涉及的内容有:书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误;有关反应热的计算;比较反应热的大小等。
教学目标1、了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式;2、了解化学能与热能的相互转化,吸热反应,放热反应,反应热等概念;3、了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的计算,从中培养学生观察问题,分析问题,解决问题的能力。
教学重,难点1、反应热,燃烧热,中和热的概念;2、热化学方程式的书写,运用盖斯定律等方法求有关反应热的计算;教学方法采用提出问题——先思后教——及时训练相结合。
课时安排总课时 6 课时第一节化学反应与能量的变化 2 课时第二节燃烧热能源 1 课时第三节化学反应热的计算 2 课时复习 1 课时第二章化学反应速率和化学反应平衡化学反应速率,化学反应平衡和化学反应进行的方向等化学反应原理,是在学习了化学反应与能量、物质结构,元素周期律等知识的基础上学习的中学化学的重要理论之一,有助于加深以前所学的元素化合物知识及化学反应的学习,同时,为下一章电离平衡,水解平衡等知识的学习做了铺垫,在中间起到了桥梁的作用。
课题:化学反应进行的方向及判断依据设计者:浙江省磐安中学周岚岚 2010年6月1日设计意图:让学生先从生活中的自发过程实例出发,展示有关情境图片,指出自发过程是“在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的过程。
”从中得出自发过程能发生的规律:1、能量趋于“最低”的趋势2、“有序”变为“无序”的规律。
然后请学生找能自发进行的反应,同时介绍几个吸热反应,从所举的例子中找到影响化学反应自发进行因素:1、能量降低-放热反应(焓变△H<0)2、混乱度增大(熵变△S<O)。
最后得出利用综合判据(△H -T△S)来判断化学反应的方向,培养学生良好的思维品质和科学素养。
使学生逐渐体会化学反应原理中的方向、速率与限度之间的辩证与统一。
教学目标:1、知识与技能:(1)理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据;(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,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,构建新知识。
3、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,要全面分析问题。
教学重点、难点:焓减和熵增与化学反应方向的关系。
教学过程【课的引入】展示黄河壶口瀑布图片,引出水从高处流往低处,【设问】水能从低处流往高处吗?可以,用抽水机。
但是如果抽水机停止工作水就不能从低处流往高处。
【设问】水在任何时候都能从高处流往低处吗?展示黄河壶口瀑布2003年01月08日遇的“冷冬”冻成一片“安静”的冰瀑图片.说明水自发的从高处流向低处也得在一定的条件下,从而引出自发过程的定义。
【学生归纳】自发过程:在一定条件下,不需要外界作功就能自动进行的过程。
【收集实例】生活中你接触的自发过程有哪些?1、室温下开水变凉2、冰室温时溶解3、蹦极4、学生下课使得无序场面……【探究】这些自发过程为什么能进行,有什么规律?【学生讨论】1、能量趋于“最低”的趋势(自发过程取向于最低能量状态的倾向)2、“有序”变为“无序”的规律(自发过程取向于最大混乱度的倾向)【探究】我们的化学反应中也有这类自发过程,叫自发反应。
高中化学选修(4)全册教案新人教版选修(4)全册教案绪言一学习目标:1学习化学原理的目的2:化学反应原理所研究的范围3:有效碰撞、活化分子、活化能、催化剂二学习过程1:学习化学反应原理的目的1)化学研究的核心问题是:化学反应2)化学中最具有创造性的工作是:设计和创造新的分子3)如何实现这个过程?通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,所以我们必须对什么要清楚才能做到,对化学反应的原理的理解要清楚,我们才能知道化学反应是怎样发生的,为什么有的反应快、有的反应慢,它遵循怎样的规律,如何控制化学反应才能为人所用!这就是学习化学反应原理的目的。
2:化学反应原理所研究的范围是1)化学反应与能量的问题2)化学反应的速率、方向及限度的问题3)水溶液中的离子反应的问题4)电化学的基础知识3:基本概念1)什么是有效碰撞?引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞,分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件,有效碰撞是发生化学反应的充分条件,某一化学反应的速率大小与,单位时间内有效碰撞的次数有关2)什么是活化分子?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子是活化分子,发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。
有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。
3)什么是活化能?活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能,如图活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关,活化能的大小是由反应物分子的性质决定,(内因)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则活化分子越多,则单位时间内有效碰撞越多,则反应速率越快。
4)什么是催化剂?催化剂是能改变化学反应的速率,但反应前后本身性质和质量都不改变的物质,催化剂作用:可以降低化学反应所需的活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞的频率.反应速率大幅提高.5)归纳总结:一个反应要发生一般要经历哪些过程?1、为什么可燃物有氧气参与,还必须达到着火点才能燃烧?2、催化剂在我们技术改造和生产中,起关键作用,它主要作用是提高化学反应速率,试想一下为什么催化剂能提高反应速率?第一节化学反应与能量的变化(第一课时)一学习目标: 反应热,焓变二学习过程1:引言:我们知道:一个化学反应过程中,除了生成了新物质外,还有思考1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应?能作一个简单的总结吗?活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应反应物具有的总能量> 生成物具有的总能量2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?能作一个简单的总结吗?多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳反应物具有的总能量< 生成物具有的总能量当能量变化以热能的形式表现时:我们知道:一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒,那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢?有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础,二者密不可分,但以物质为主。
第四节化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1.自发过程(1)含义:在确定条件下,不用借助于外力就可以自动进行的过程。
(2)特点:①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2.自发反应在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度。
二、化学反应进行方向的判据1.焓判据(能量判据)放热反应过程中体系能量降低,因此具有向最低能量状态进行的倾向,科学家提出用焓变(能量改变)来推断反应进行的方向,这就是焓判据(能量判据)。
2.熵判据(1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量。
熵值越大,混乱程度越大。
符号为S。
单位:J·mol-1·K -1。
(2)熵值大小的比较:同一种物质在不同状态时的熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)大于零。
(4)熵判据:用熵变来推断反应进行的方向。
3.复合判据过程的自发性只能用于推断过程的方向,不能确定过程是否确定会发生和过程发生的速率。
综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,将更适合于全部的过程,只依据一个方面来推断反应进行的方向是不全面的。
学问点一自发过程与自发反应1.下列过程是非自发的是()A.水由高处向低处流B.自然气的燃烧C.铁在潮湿的空气中生锈D.水在室温下结冰答案 D解析自然界中水由高处向低处流、自然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、冰在室温下溶化,都是自发过程,其逆过程都是非自发过程。
2.试验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是()A.全部的放热反应都是自发进行的B.全部的自发反应都是放热的C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D.焓变是确定反应是否具有自发性的惟一判据答案 C解析多数能自发进行的反应都是放热反应,但并不是全部能自发进行的反应都是放热反应,既然说“多数”,必定存在特例,所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素,但不是惟一因素。
化学反应的方向教学设计本节课选自人教版高中化学选修4第二章第四节。
本节主要内容为科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和“有序”变为“无序”的自然现象,对化学反应进行的方向,提出了互相关联的焓判据和熵判据,即凡是能够使反应体系焓减小、熵增大的反应方向,就是化学反应自发进行的方向。
对于一个具体反应,需应用两个判据综合进行分析,不能片面地做结论。
本节课是化学反应原理的三个重要组成部分之一,学完本节课学生对化学反应原理有了一个整体的把握,能够全面的分析一个化学反应进行的方向、快慢和限度的问题。
二、学情分析目前,学生已经详细学习了“化学反应的热效应”,初步学习了“化学反应快慢和反应限度”,具备了一定的化学反应原理的相关知识,同时已经学习和掌握了一定的物理和化学知识,且生活中学生也能接触到很多与化学反应进行方向有关的实例,知道在常温、常压条件下有些反应容易进行而有些反应不能进行;有些在常温、常压条件下不能进行的反应在加热或者加压条件下则可以进行。
这都为本节课的顺利展开做了充分的准备。
经过一年的高中学习,学生大部分已初步养成了科学探究的学习习惯,具备了进行科学探究的基本能力,但仍然需要教师进行必要的指导和解疑。
三、教学目标2017版课程标准对化学反应的方向内容要求如下:知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
可见课标对本节内容要求不高,但熵这一新的物理量的概念理解及应用可能会对学生的学习造成一定的影响,因此我把本节课的重难点设计如下教学重点:化学反应的方向教学难点:决定化学反应方向的因素①CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq)②HCO3-(aq)+H+(aq)=H2CO3(aq) ③H2CO3(aq)=H2O(l)+CO2(g) ,根。
化学反应进行的方向一、促进观念建构的教学分析1.教材及课标相关内容分析教材从学生已有的知识和生活经验出发,分三个方面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。
第二,以生活现象为例,说明混乱度(熵)增加是自然界的普遍规律,也是反应自发进行的一种倾向——熵判据。
第三,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。
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。
2.学生分析:学生学习了化学反应快慢和反应限度,已经具备一定的化学反应原理的一些知识,结合已经学习和掌握了一些物理、化学知识只要加以引导和归纳,学生就能够理解、掌握该节相关知识。
3.我的思考:化学反应进行的方向的是化学反应原理组成的一部分。
对于焓、熵、自由能及其相关概念都是新概念,它们的建立需要通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律,运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工,才能构建这些新知识。
二、体现观念建构的教学目标1.知识与技能:了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系;能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
2.过程与方法:通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律,引导学生理解判断反应自发进行的两个因素,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,构建新知识。
3.情感态度价值观:体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,学会全面分析问题。
三、教学重、难点及处理策略焓变和熵变与化学反应方向的关系是本节的重点也是本节的难点。
通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律和化学反应设计问题,让学生主动对焓判据、熵判据、焓变和熵变的复合判据进行建构,进而理解三个判据间的联系。
四、促进观念建构的教学整体思路与教学结构图五、促进观念建构的教学过程正六、板书设计第四节化学反应进行的方向一、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。
化学反应进行的方向一、教学目标1.了解自发反应的含义2.了解焓变、熵变与反应方向的判断3.学会利用反应方向的判据ΔG=ΔH- TΔS二、教学重点与难点焓减和熵增与化学反应方向的关系三、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。
四、教学过程[设问]上新课之前,请同学们根据生活经验,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)。
[学生讨论]……[总结]生活中的自发过程很多,如:水由高处往低处流,自由落体,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,它们的逆过程是非自发的。
[导入]与自然界中的许多变化一样,化学反应具有方向性,许多化学反应的正反应能自动进行,而其逆反应无法自动进行。
例如Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,这节课我们来讨论化学反应的方向问题。
[板书]化学反应进行的方向[交流与讨论]讨论下列反应在室温下能否自发进行,如能自发进行请写出相应的化学方程式1、水分解成氢气和氧气的反应。
2、氯气与溴化钾溶液的反应。
3、乙烯与溴单质的反应。
4、氮气和氧气生成一氧化氮的反应。
[板书]自发反应:在一定温度和压强下不需外界帮助,能自动进行的反应称为自发反应。
[过渡]究竟如何判断某个反应进行的方向或者说反应是否自动进行?[分析与讨论]下列反应都能自发进行,分析其可能的原因3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s)△H = -1118.4 kJ·mol-1 C(s) + O2(g) = CO2(g)△H = -393.509 kJ·mol-1 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = -890.36 kJ·mol-1 [讲述]在研究各种体系的变化过程时,人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。
化学反应的方向(若有雷同,纯属巧合)一、说教材(一)、教材地位:本节课选自人教版高中化学选修四第二章第4节-化学反应进行的方向,对深刻理解化学反应起着重要作用(二)、内容分析:(1)、学生熟悉的放热反应,介绍-焓判据(2)、生活事例引出-熵判据(封闭系统,一切自发反应的都向熵增大的方向进行(3)、以事例说明对于化学反应方向的判断要综合考虑焓判据、熵判据(4)简单介绍自由能结论性的内容通过对教材内容以及结合教学目标,我确定一下三维目标(三)、三维目标知识与技能认识生活中常见的自发反应根据火柴的有序排列到无序,掌握熵的物理意义学会用焓判据、熵判据判断简单化学反应方向,以及对了解自由能过程与方法通过将物理学习的熵引入到化学作为化学反应方向的判断,学会运用其他学科的知识进行类比,处理化学中常见的问题,并且学会总结,归纳情感态度与价值观目标学习焓判据、熵判据的判断反应的局限,培养学生对知识学习的大胆怀疑,推测,提出自己对问题新的看法(四)、1、教学重点熵的物理意义焓判据和焓判据与化学反应方向的关系2、教学难点熵判据的物理意义二、说教法(一)、教学方法谈话法多媒体辅助教学法三、说学法将物理学中的熵引入到化学中,学会总结,归纳,类比处理一般问题的思想方法四、说教学程序新课引入提问:“这些反应为什么可以自发的进行?”激发学生的好奇心教学过程水自发的由高处往低处流、通电导线中电流由高势能流向低势能认识到一切自发过程的共同点是,体系趋向于从高能状态转变为低能状态类比化学中的放热反应,常常容易反应焓判据可以作为化学反应方向的判据回顾物理学中学习的熵物理性质拓宽学生思维举例“布朗运动(分子扩散)、气体的混合认识到这些自发过程的有倾向于最大混乱度的倾向提问“衡量粒子的多少我们用物理量n,衡量气体体积的大小用物理量V,那么衡量一个体系混乱度,我们同样用物理学中的物理量S”认识到物理、化学处理问题的一般手段,同时让学生明白熵判据也可以作为自反反应方向的一种判据举例“常温下石灰石分解生成氧化钙和二氧化碳的反应,常温下钠与氧气燃烧反应的生成过氧化钠”认识用熵判据和焓判据之间存在的矛盾介绍综合考虑两种判据的例外一种判据-自由能拖宽学生的知识面,同时让学生能够从思想方法论上思考问题五、板书设计一、焓判据()放热反应过程中体系能量降低,具有自发反应的倾向二、熵判据()体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向。
绪言一学习目标:1学习化学原理的目的2:化学反应原理所研究的范围3:有效碰撞、活化分子、活化能、催化剂二学习过程1:学习化学反应原理的目的1)化学研究的核心问题是:化学反应2)化学中最具有创造性的工作是:设计和创造新的分子3)如何实现这个过程?通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,所以我们必须对什么要清楚才能做到,对化学反应的原理的理解要清楚,我们才能知道化学反应是怎样发生的,为什么有的反应快、有的反应慢,它遵循怎样的规律,如何控制化学反应才能为人所用!这就是学习化学反应原理的目的。
2:化学反应原理所研究的范围是1)化学反应与能量的问题2)化学反应的速率、方向及限度的问题3)水溶液中的离子反应的问题4)电化学的基础知识3:基本概念1)什么是有效碰撞?引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞,分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件,有效碰撞是发生化学反应的充分条件,某一化学反应的速率大小与,单位时间内有效碰撞的次数有关2)什么是活化分子?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子是活化分子,发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。
有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。
3)什么是活化能?活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能,如图活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关,活化能的大小是由反应物分子的性质决定,(内因)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则活化分子越多,则单位时间内有效碰撞越多,则反应速率越快。
4)什么是催化剂?催化剂是能改变化学反应的速率,但反应前后本身性质和质量都不改变的物质,催化剂作用:可以降低化学反应所需的活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞的频率.反应速率大幅提高.5)归纳总结:一个反应要发生一般要经历哪些过程?1、为什么可燃物有氧气参与,还必须达到着火点才能燃烧?2、催化剂在我们技术改造和生产中,起关键作用,它主要作用是提高化学反应速率,试想一下为什么催化剂能提高反应速率?第一节化学反应与能量的变化(第一课时)一学习目标:反应热,焓变二学习过程1:引言:我们知道:一个化学反应过程中,除了生成了新物质外,还有思考1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应?能作一个简单的总结吗?活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应反应物具有的总能量> 生成物具有的总能量2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?能作一个简单的总结吗?多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳反应物具有的总能量< 生成物具有的总能量当能量变化以热能的形式表现时:我们知道:一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒,那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢?有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础,二者密不可分,但以物质为主。
第二单元化学反应的方向和限度2-2 课时1 化学反应的方向和判断依据知能定位1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比,了解熵和熵变的概念。
3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
情景切入汽车尾气是现代化城市中的大气污染物,主要成分是NO和CO,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:2NO+2CO==N2+2CO2这一方案是否可行?理论依据是什么呢?自主研习一、自发反应1.概念:在一定温度和压强下,无需外界帮助就能自动进行的反应。
2.特点:具有方向性,即反应的某个方向在一定温度和压强下是自发的,而其逆方向在该条件下肯定不自发。
二、焓变与化学反应方向的关系1.自发过程的倾向由能量较高状态向能量较低状态转化。
2.焓变与化学反应方向的关系(1)放热反应:绝大多数都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得越多,反应越完全。
(2)吸热反应:有些也能自发进行。
(3)结论:反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
三、熵变与化学反应方向的关系1.熵:衡量一个体系混乱度的物理量,符号为S。
体系中微粒之间无规则排列的程度越大,体系的熵越大。
2.熵变:反应前后体系熵的变化,符号为ΔS。
(1)若发生变化后体系的混乱度增大,该过程的ΔS>0;反之,ΔS<0。
(2)同种物质,三态熵值大小顺序为S (g)> S (l)> S (s)。
3.熵变与化学反应方向的关系化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
四、焓变与熵变对化学反应方向的共同影响体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。
判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。
在恒温、恒压时,1.ΔH<0,ΔS>0,则反应一定能自发进行;2.ΔH>0,ΔS<0,则反应一定不能自发进行;3.ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的温度有关。
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。
教学目标:
1、了解熵的基本涵义及能量判椐和熵判椐的基本内容。
2、能说出化学反应的焓变与熵变对反应进行方向的影响。
教学难点、重点:能说出化学反应的焓变与熵变对反应进行方向的影响。
教学方法:查阅资料、讨论、探究。
课时安排:1课时
教学过程:
[导课]化学反应原理有三个重要组成部分,反应进行的方向、快慢(反应速率)、反应限度(化学平衡),后两个我们已经初步解决,今天我们解决,我们现在来学习第一个问题:反应进行的方向。
[板书]第四节化学反应进行的方向
[问题]科学家是怎样根据什么原理来判断一个化学反应能否发生?(学生阅读相关内容后回答)
[回答]科学家根据体系存在着力图使自身能量“最低”和由“有序”变“无序”的自然现象,提出了相关联的能量判椐和熵判椐,为最终解决上述问题提供了依据。
[小组探讨]不借助外力自发进行的自发过程的特点。
[汇报1]体系趋于从高能态变为低能态(对外做功或释放热量)。
[讲解]同学们所回答的就是所谓的能量判椐:体系趋于从高能态变为低能态(对外做功或释放热量)。
[板书]1、能量判椐:体系趋于从高能态变为低能态。
[问题]同学们在相互探讨一下由“有序”变“无序”的自然现象,举例说明。
[汇报2]密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽(包括挥发性固体),会通过分子扩散自发形成均匀混合物。
物质溶于水自发地向水中扩散,形成均匀的溶液等。
[讲解]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。
[板书]2、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。
[讲解] “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。
[思考]气态、固态、液态三者熵值大小。
[板书] 熵值:气态>液态>固态。
[学与问]发生离子反应条件之一是产生气体,利用熵判椐进行解释?
[回答] 根据熵判椐,在密闭条件下,体系有由有序自发地变为无序的倾向。
气态熵值大,反应沿着从有序到无序方向进行。
[讲解] 早在一个世纪之前,在无数化学家的辛勤努力下,发现绝大多数放热的化学反应都能自发地进行。
因此提出用反应的焓变(ΔH)作为判断反应自发性的依据。
这样就得出: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。
并进一步提出,ΔH的负值越大,放热越多,则反应越完全。
因为反应进行时若放热,则体系的能量必然降低。
放出的热量越多,则体系的能量降低得越多。
因此,反应体系有趋向
于最低能量状态的倾向。
[板书]3、焓变(ΔH)作为判断反应自发性的依据: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。
[讲解]但有些吸热反应在室温下也能自发进行,且熵值增大。
如:
2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g);△H=56.7kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=74.9kJ/mol
有些吸热反应在室温下虽不能自发进行,但当温度升高时却能自发进行。
另如298 K(25 ℃)时,CaCO3能长期稳定存在,若升温至1 106 K(833 ℃)时,反应立即自发地正向进行。
碳酸钙的受热分解,是因为它能产生气体状态的二氧化碳分子,使体系的熵值增大。
但该反应因外界输入能量,不属于自发进行的反应。
[板书] 熵值作为判断反应自发性的依据:在化学变化中,体系趋向于最大无序的方向进行。
[强调]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。
在实际的化学变化中,体系趋向于最低能量状态的倾向与体系趋向于最大无序的倾向有时会出现矛盾。
判断某种变化是否能够自发进行,要权衡这两种倾向,有时可能是最低能量为主要因素,有时可能是最大无序起了主导作用,因此必须根据具体情况进行具体分
[板书]注意:判断某种变化是否能够自发进行,必须根据具体情况进行具体分
析,做出切合实际的结论。
[结束语]由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有过程,这些内容已远远超出初等化学的要求,无法用有限的篇幅来阐述、说明,只能给同学们留下言犹未尽的遗憾,希望同学们通过大学课程进一步学习。
[作业]P47 1
[板书计划] 化学反应进行的方向
1、能量判椐:体系趋于从高能态变为低能态。
2、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。
3、能量判椐与焓变关系:一般情况下,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。
注意:判断某种变化是否能够自发进行,必须根据具体情况进行具体分析,做出切合实际的结论。