选修化学反应原理《第二单元化学反应的方向和限度》公开课教案下载

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高二学生已有一定的生活经验和化学知识，这些有助于学生对化学反应方向的认识进行概括整合。另外《化学2》和《化学反应原理》中有关化学反应热效应的内容也有助于学生从焓变的角度理解、判断反应的方向。高二学生已初步具备一定的分析问题与设计方案来进行科学探究的能力，能够较为顺利地完成从具体到抽象、从宏观到微观的思维转换过程。

3、化学学科核心素养培养目标

基于学科核心素养的教学应在构建结构化知识的基础上，以学科思维与实证意识为核心，指导科学实践与创新，培育化学学科核心素养。为此，笔者结合《普通高中化学课程标准（实验）》的教学要求确定本课的教学目标：（1）从宏观角度知道自然界的变化具有方向，迁移到微观化学反应也存在方向，从而形成自发反应的概念；（2）通过日常生活的具体现象，能说出抽象的熵的含义，会定性判断化学反应前后熵的变化情况，理解放热、熵增有利于反应自发进行；（3）通过实验探究、模型建立能初步利用焓变和熵变从定性角度说明化学反应进行的方向；（4）通过化学反应的方向在生活和生产中的应用，感受化学与社会的密切联系，培育科学精神和辩证思维，强化环境保护的意识。

二、教学实践

1、创设情境，引入课题

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），能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？通过联想和质疑引出本节课的主题——化学反应的方向。

展示瀑布和水车灌溉（如图1、图2所示）的图片，通过对比“高水低流”的自发过程及“低水高流”需要外界做功的过程，学生体会自然界的自发过程和非自发过程，并通过结合生活经验列举出自然界中存在的其他自发过程。在此基础上引导学生通过类比、迁移等方法共同得出自发反应的概念。此概念中的“外界帮助”对学生而言是一个难点，通过水在不同条件下分解生成氢气和氧气，2H2O = 2H2+O2 （室温、通电）， 2H2O = 2H2+O2 （加热至2000℃）进一步辨析自发反应的概念，帮助学生提炼出加热、点燃等条件不属于外界帮助，通电、光照是外界帮助。此环节将生活经验迁移到将要学习的新知识中，使抽象知识形象化，宏微结合。

理性思维：制约化学反应能否自发进行的因素有哪些？

2、科学探究，能力培养

结合瀑布图片提问学生水为什么会自发地从高处流向低处？学生联想到自然界的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。通过课本“你知道吗？”栏目中的四个自发反应，学生归纳、概括出这些自发反应的共同特点：⊿H<0，反应自发。

19世纪，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；放热反应能自发进行，而吸热反应不能自发进行。提问学生是否同意这一观点吗？请举例说明。学生自然能举出Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应的实验，通过学生实验进一步进行佐证。对书本上的实验进行改进，实验步骤如下：（1）将约10g Ba(OH)2·8H2O固体装入密实袋中，用细线在袋底部约1/3处系上活结并扎紧；加入约5gNH4Cl固体，将袋口封紧。（2）将红色石蕊试纸润湿，粘在密实袋口附近的内壁处，再将密封条封紧。（3）打开密实袋上的活结，用手捏药品（但不要让试纸掉下来），使其充分接触，观察试纸的变化，感受密实袋里物质温度的变化。（4）打开密实袋口一点点，轻轻扇闻它的味道，然后立即封好密实袋。通过实验，学生发现有些吸热反应也能自发，从而说明⊿H<0是制约反应能否自发进行的因素之一，不是唯一因素。此环节通过实验探究、例举反例明确焓变仅是判断反应能否自发进行的因素之一。培养了学生设计方案、改进实验等探究能力。

理性思维：什么因素可以促使吸热反应也能自发进行？

3、师生互动，探究新知

指导学生阅读课本，观察“房间变乱”“火柴掉地”（如图3所示）的图片，学生透过表面现象思考这些自发过程的共同之处，由整齐变得混乱，由有序趋向无序，引出描述一个体系混乱度的物理量——熵。并说明同一体系处于有序状态时熵值较小，处于无序状态时熵值较大，学生得出结论：在孤立体系中，从有序到无序的过程是一个熵增的过程。

通过视频展示挤破装满水的气球和挤压橙汁的过程以及他们分别复原过程，视频截取图片如图4所示，与学生交流互动，通过现实生活中存在的现象，帮助学生进一步感知熵增是一种自发现象，迁移到化学中大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。

通过展示水的三态变化图片如图5所示以及碳酸氢钠受热分解的反应，然后请学生小组间讨论熵变的判断方法。学生通过小组合作自主学习，使思维走向深入。教师在学生完成讨论学习后，请学生展示交流学习成果，相互补充。通过师生、生生互动，学生掌握基础知识。

学生通过小组讨论得出结论：①同一物质：S(g) ＞ S(l) ＞ S(s)；②产生气体和气体物质的量增加的反应：⊿S＞0 ；③ 溶解过程和扩散过程: ΔS＞0 。

根据所得的结论，让学生判断下列自发过程的熵变情况：2NaHCO3(s) = Na2CO3 (s)+CO2(g)+H2O(g)，NaOH(s) =Na+(aq)+OH-(aq) ，N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)。学生对熵变有了进一步的理解，得出结论：⊿S＞0，反应自发。

继续进行探究活动：熵减的反应能否自发进行？在学生通过小组合作探究后，请小组举出反例，得出化学反应也能向着熵减的方向自发进行，反应的熵变是制约化学反应是否自发进行的因素之一。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。要正确判断一个化学反应能否自发进行，必须综合考虑反应的焓变（⊿H）和熵变（⊿S）。

此环节从学生已有经验出发，通过视频创设问题情境，引导学生学习熵变的判断方法，这种层层递进的教学方式符合学生的认知规律。

归纳总结、知识升华

让学生根据所学知识和已有的生活经验，小组间讨论并分析表格1中的变化在常温下能否自发进行，这些变化过程的的焓变和熵变是否有利于变化自发进行。通过习题来检验学生对知识的内化和升华。教师可在学生自主完成的基础之上，让学生自主讲解和互评后，进行总结和归纳。

表1 几种变化的方向性

变化方向性焓变熵变CO2 (s) → CO2 (g)2Mg(s) + O2 (g) = 2MgO(s) 2K(s) + 2H2O (l) =2 K+(aq) +2OH-(aq) + H2 (g)Ag+(aq) +Cl-(aq) =AgCl(s) ΔH=-51.1 kJ·mol-1

学生总结得出以下规律：当⊿H<0，⊿S>0，即两判据都有利于反应自发时，该反应恒自发；当⊿H>0，⊿S<0，即两判据都不利于反应自发时，该反应恒不自发。