2.1 化学反应的方向 教学设计

第二章第1节 化学反应的方问 教学设计
【教学目标】
知识与技能目标：
（1）通过介绍熵的概念，使学生知道化学反应存在熵变。
（2）通过分析反应的熵变与反应的方向，使学生了解反应熵变与反应方向有关，但不是唯一的影响因素。
过程与方法目标：
结合实际现象几相关化学知识理解化学反应进行的方向。
情感态度与价值观目标：
通过对本节内容的学习，初步树立起辩证唯物主义的世界观，激发探求未知知识的兴趣。
【教学过程】
环节 教师活动 学生活动 设计意图
复习回顾 【提问】
1、什么是自发反应？请举例说明。
2、焓变时如何影响反应方向的？
【针对练习】
下列叙述正确的是 （ ）
A．焓变为正的反应都是吸热反应
B．焓变为负的反应都能自发进行
C．焓变为正的反应不能自发进行
D．化学反应焓变直接决定反应方向
思考回答：在温度压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的反应称为自发反应。比如燃烧；△H＜0有利于自反进行，但有些△H＞0的反应也能自发进行。即焓变时判断反应方向的重要依据，但不是唯一依据。
答：A
检查学生对上节课学习的知识的掌握情况，为本节课的引入做好铺垫。
检查学生对上节课知识的理解情况。
创设情境 【情景引入】
你已知道，硝酸铵溶于水是吸热过程，氢氧化钠溶于水是放热过程，而蔗糖溶于水热效应微乎其微。这也说明了焓变并不是决定反应方向的唯一依据。那么，你能说出这三个过程的共同点吗？
【问题指导】
同学们给出的两种说法差不多，而且都很好。但是请大家思考，这两种说法有什么不妥吗？
小范围讨论：
1、它们溶于水都电离成阴、阳离子了。
2、它们都从块状固体，分散成了肉眼看不见的微粒。
思考回答：
蔗糖是非电解质，溶于水时不电离。
聆听
培养学生思考问题能力、语言表达能力。
学生给出的两个问题都是经过思考了的，但是很显然，第一个说法是错误的，蔗糖是非电解质，溶于水时是不电离的 。培养学生辨别问题的能力。
【讲解】
同学们说的很好。
它们都是由不同微粒构成的，但是这些微粒本来是有序的、紧密的排列在一起的，但是溶于水后，都变成了混乱的了。

自主学习 【教师指导】
请同学们阅读教材，回答一下问题：
1、什么是熵？用什么表示？
2、不同物质的熵相同吗？同种物质的熵与什么有关？
3、什么是熵变？如何表示？ 阅读教材
回答：
1、熵是用来表示体系物理量的物理量，用S表示，S越大说明体系混乱度越大。
2、同一条件下，不同物质的S不同，同种物质的S与其聚集状态有关：
S(g)＞S(l)＞S(s)。
3、熵变△S=S(反应产物)-S(反应物)。
△S＞0表示熵增加，△S＜0表示熵减小。
培养学生自主学习能力、信息提取能力、语言表达能力。
板书 §2-1-2 反应熵变与反应方向
一、熵、熵变
1、熵：描述体系混乱度的物理量
2、S(g)＞S(l)＞S(s)
3、熵变：
△S=S(反应产物)-S(反应物)。
△S＞0即熵增加，△S＜0即熵减小 理解
笔记
是知识系统化。
情境创设 【设疑】
我们下面从反应熵变即混乱度的角度考虑，熵变对反应方向会有何影响呢？
【展示图片】

读图
思考
回答：熵增加是有利于自发进行的。
用图片启发学生，熵增加是有利于反应自发进行的。
理论联系实际，培养学生严谨的科学态度。
知识深化 【讲评】
同学们回答的对！
【讲解】
有很多的△S＞0的反应在常温、常压下是能够自发进行的，如：
2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)
△S=57.2J·mol-1·K-1
有些△S＞0的反应在常温、常压下不能自发进行，但是在较高温度下就能自发进行了，如：
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△S=169.6J·mol-1·K-1
事实上，还有一些△S＜0的反应在一定条件下也能自发进行，比如：
2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)
△S=-39.4J·mol-1·K-1
【设疑】
请同学们思考，这说明什么？

聆听
思考
了解
思考
小范围讨论
回答：
这说明熵增加有利于反应自发进行，但是熵减小的反应有时也可以自发进行，熵变（△S）也只是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是唯一因素。
介绍熵变对反应方向的影响，并通过举例构成思想冲突：并不是所有的△S＞0的反应在任何条件下都能自发进行，也并不是所有△S＜0的反应不能自发进行。
意在培养学生辩证的唯物主义思想。
锻炼学生的思考、分析问题能力和语言表达能力。
板书 二、熵变对反应方向的影响
△S＞0有利于反应自发进行
△S＜0不利于反应自发进行
△S影响反应方向，但不是唯一因素 聆听
笔记
使所学知识系统化。
学生练习 【针对练习】
下列过程中△S＜0的是 （ ）
A．H2O(l)=H2O(g)
B．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D．2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
读题
解答：C
针对性练习巩固。
课堂小结 【教师指导】
请同学们回顾本节课，尝试复述所学内容，并交流共享你的收获。 思考
讨论、交流
回答：
这节课学习了一个描述体系混乱度的物理量——熵。了解了熵增加有利于反应自发进行，熵减小不利于反应自发进行。但是熵变也不是决定反应方向的唯一因素。
拓展延伸
【设疑】
通过前两节课的学习，我们已经知道，焓变和熵变都不是觉得反应方向的唯一因素。请同学们思考，既然△H＞0不利于反应自发进行，为什么还有些能够自发进行？还有△S＜0不利于自发进行，为什么有些能够自发进行？
【讲评】
回答的很好。化学反应能否在一定条件下自发进行，既与焓变有关，由于熵变有关，我们不能只考虑单一因素。
下节课，我们将一起探讨：到底什么因素决定了反应方向，请大家提前预习。
思考
小范围讨论
回答：△H＞0（不利于自发）时有可能△S＞0（有利于自发），△S＜0（不利于自发）时有可能△H＜0（有利于自发）。
聆听
整合两节课的学习内容，让学生前后联系，使知识完整、系统。
通过学生的讨论回答，让学生知道思考问题要考虑大局、考虑全面，培养学生思考、解决问题的能力。
化学反应方向的判断依据
1．焓判据
(1)焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。
(2)焓变(ΔH)是决定反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
(3)ΔH<0时，反应有自发进行的倾向。
2．熵判据
(1)对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。
(2)熵变(ΔS)只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。
(3)熵变(ΔS)是决定反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
(4)熵增加(ΔS>0)有利于反应的自发进行。
3．复合判据ΔH－TΔS
(1)放热和熵增加都对ΔH－TΔS<0有所贡献，因此放热的熵增加反应一定能自发进行，吸热的熵减小反应一定不能自发进行。
(2)当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果二者相差悬殊，某一因素可能占主导地位，若二者相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。
用大爆炸宇宙学来观测事实
大爆炸宇宙学是现代宇宙学中最有影响的一种学说，与其它宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。
这一从冷到热，从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发。
　　根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在１００亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到１０亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。
　　温度进一步下降到１００万度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。
　　大爆炸模型能统一说明以下几个观测事实：
　　１、大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度至今天这一段时间为短，即应小于２００亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
　　２、观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。
　　３、在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是３０％。用恒星核反应机制不足以说明为什么又如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
　　４、根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。１９６５年，果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度大约为３Ｋ。这一结果无论在定性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。但是，在星系的起源和各向同性分布等方面，大爆炸宇宙学还存在一些未解决的困难问题。