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視頻標簽：化學(xué)反應(yīng),進行的方向
視頻課題：人教版化學(xué)選修4第二章第四節(jié)《化學(xué)反應(yīng)進行的方向》（蘇教版選修）重慶
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選修4第二章第四節(jié)《化學(xué)反應(yīng)進行的方向》（蘇教版選修）重慶市璧山中學(xué)校
化學(xué)反應(yīng)進行的方向
一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容選自人教版化學(xué)選修4第二章第四節(jié)《化學(xué)反應(yīng)進行的方向》。化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率是構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)原理體系的三個重要組成部分，之前解決了限度和速率問題，將方向放在最后一部分是因為這個問題比較復(fù)雜，具有一定難度。主要介紹了“焓判據(jù)、熵判據(jù)及復(fù)合判據(jù)（△G=△H-T△S）”知識。教材從學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，分三個層次就化學(xué)反應(yīng)的方向進行了介紹。第一，以學(xué)生熟悉的自發(fā)進行的放熱反應(yīng)為例，介紹化學(xué)反應(yīng)有向能量降低的方向自發(fā)進行的傾向——焓判據(jù)，第二，以生活現(xiàn)象為例，說明混亂度（熵）增加是自然界的普遍規(guī)律，也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的一種傾向——熵判據(jù)，第三，用實例說明單獨運用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯誤，都不是全面的，要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)，簡單介紹了復(fù)合判據(jù)的結(jié)論性內(nèi)容。
二、教學(xué)目標
1.通過系列問題思考推理焓判據(jù)、熵判據(jù)和復(fù)合判據(jù)，探討焓變和熵變在反應(yīng)過程中自發(fā)性的地位，培養(yǎng)證據(jù)推理能力；
2.通過觀察生活中的自然現(xiàn)象，建構(gòu)模型、并運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律；
3.通過掌握復(fù)合判據(jù)及有關(guān)計算判斷反應(yīng)的方向，以及在實際中的應(yīng)用，認同化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻，激發(fā)社會責(zé)任感。
三、教學(xué)重難點
重點：熵判據(jù)
難點：焓變和熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系
四、學(xué)情分析
此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)及其能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等知識，對放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)和焓變有一定的了解，但學(xué)生對反應(yīng)的方向問題存
在困惑，什么是反應(yīng)的方向，焓變和反應(yīng)的方向之間有什么聯(lián)系。本節(jié)內(nèi)容將讓學(xué)生了解決定反應(yīng)進行方向的因素不是單一的焓變，熵變也是決定因素之一。
五、教法與學(xué)法
教法：本課主要采用了問題探討法、分析推理和比較歸納法，再結(jié)合實驗探究法等教學(xué)方法，同時合理地運用智慧課堂等輔助手段，便于達到預(yù)期的教學(xué)效果。
學(xué)法：在觀察——討論——分析——總結(jié)的過程中，完成從焓判據(jù)到熵判據(jù)，最后上升到復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)方向的知識和能力上的跨越。
六、教學(xué)過程
（一）情景創(chuàng)設(shè)，提出問題
[情景引入] 科學(xué)分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中的污染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等。一輛轎車一年排出的有害廢氣比自身重量大3倍。英國空氣潔凈和環(huán)境保護協(xié)會曾發(fā)表研究報告稱 ，與交通事故遇難者相比，英國每年死于空氣污染的人要多出10倍。
[講]汽車尾氣的主要污染物是CO和NO，請同學(xué)們小組討論，設(shè)計一個化學(xué)反應(yīng)對汽車尾氣中的NO和CO進行處理。
[學(xué)生活動]討論NO+CO → N2+ CO2
[講]這個反應(yīng)能否發(fā)生呢？這就是這節(jié)課我們所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——化學(xué)反應(yīng)進行的方向。
【設(shè)計意圖】通過生活中的汽車尾氣問題引入新課，讓學(xué)生自主設(shè)計解決問題的方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
（二）問題引導(dǎo)，理解焓判據(jù)
[問題1] 請回憶你所學(xué)過的常溫下能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)？ [學(xué)生]思考并舉例回答。
[問題2] 從能量變化角度判斷這些反應(yīng)有什么共同特點？ [學(xué)生]思考發(fā)現(xiàn)都是放熱反應(yīng)即△H < 0。 [問題3] 上述放熱反應(yīng)為什么能夠自發(fā)進行？
[實驗探究]引導(dǎo)學(xué)生觀察兩個生活中的自然現(xiàn)象（1）自由落體運動（2）熱
量的傳遞，根據(jù)生活經(jīng)驗判斷這兩個過程都是自發(fā)進行的，引導(dǎo)學(xué)生思考這兩個過程在能量變化上的特點，發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律：自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。結(jié)合自然規(guī)律再引導(dǎo)學(xué)生思考上述問題，得出焓判據(jù)。
[板書]一、焓判據(jù)
在一定條件下，反應(yīng)有朝放熱（△H < 0）方向自發(fā)進行的趨勢
[問題4]既然反應(yīng)有朝放熱方向自發(fā)進行的趨勢，燃燒是典型的放熱反應(yīng)，那燃燒是自發(fā)反應(yīng)嗎？
[學(xué)生]不確定。
[講]為了解決這個問題，我們需要對自發(fā)反應(yīng)進行準確的定義，自發(fā)反應(yīng)指的是在一定的溫度和壓強下，一經(jīng)引發(fā)，不借助外力就能自動進行的化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合自發(fā)反應(yīng)的定義再思考上述問題。
[學(xué)生]思考并回答
【設(shè)計意圖】1.基于學(xué)生已有的認知基礎(chǔ)，通過系列問題引導(dǎo)學(xué)生思考，一步步推理出焓判據(jù)，并完成對自發(fā)反應(yīng)的再認識。
2.結(jié)合生活中的自然現(xiàn)象搭建模型，幫助學(xué)生認知自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)的自然規(guī)律，化抽象為形象。
（三）實驗探究，認識熵判據(jù)
[思考] 所有能自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)嗎？ [實驗探究] Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)
☆操作步驟：將約1藥匙研細后的Ba(OH)2·8H2O晶體與約2藥匙NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上，用玻璃棒快速攪拌，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。
☆溫馨提示：①攪拌過程中固定小燒杯②玻璃片上的水適量③拿起燒杯時注意玻璃片
☆實驗任務(wù)：請小組合作完成實驗，2人進行實驗，1人觀察現(xiàn)象，1人記錄在平板上的表格，約在3min內(nèi)完成實驗。
[學(xué)生活動]小組合作完成實驗，在實驗中產(chǎn)生疑惑：為什么在常溫下，吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行？
[教師活動]引導(dǎo)學(xué)生分析吸熱反應(yīng)能量曲線圖（只考慮反應(yīng)物和生成物能量狀態(tài)），所有吸熱反應(yīng)都是從低能到高能，從焓判據(jù)的角度是不利于反應(yīng)進行的，而反應(yīng)的發(fā)生就像是有一股神秘的力量將反應(yīng)物從能量低處帶向了能量高處，而這股神秘的力量，就是新物理量——熵。
[實驗探究]為了進一步認識熵，由兩位同學(xué)上臺完成兩個生活中的實驗：（1）黃豆和黑豆的分離（2）香味的擴散
[學(xué)生活動]觀察兩個過程，并總結(jié)出自然規(guī)律：自發(fā)過程的體系趨向于從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序（混亂度增加）。
[教師活動]講解這兩個過程中用來描述混亂度的物理量就是熵。結(jié)合自然規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生得出熵判據(jù)。
[板書] 二、熵判據(jù)
在一定條件下，反應(yīng)有朝混亂度增加（△S＞0）的方向自發(fā)進行的趨勢 [教師活動]提出兩個思考問題引導(dǎo)學(xué)生進一步認識熵 （1）從微觀角度分析，水分子的三種狀態(tài)誰的混亂度大？ （2）相同條件下，1mol氣體和2mol氣體誰的混亂度大？ [學(xué)生活動]思考并得出相應(yīng)的結(jié)論
[講]熵作為一個如此重要的物理量，是如何拉動反應(yīng)自發(fā)進行的呢？接下來通過兩個典型例子深入了解。
[教師活動]（1）引導(dǎo)學(xué)生運用新知分析為什么Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)作為一個吸熱反應(yīng)也能在常溫下自發(fā)進行？
（2）引導(dǎo)學(xué)生思考從“沙灘到用戶” 的關(guān)鍵反應(yīng)：SiO2 + 2C = Si + 2CO↑，如果從熵變的角度分析，在反應(yīng)中產(chǎn)生CO和CO2的差別在哪里？
[學(xué)生]思考討論，完成解釋
【設(shè)計意圖】1.通過實驗探究產(chǎn)生認知沖突，發(fā)現(xiàn)焓判據(jù)是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是唯一因素，同時順利成章地引出熵。
2.借用生活中的模型搭建，引導(dǎo)學(xué)生認知分離是非自發(fā)過程，擴散是自發(fā)過程，得出自發(fā)過程的體系趨向于從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的自然規(guī)律，從而引出熵判據(jù)。
3.通過兩個思考幫助學(xué)生全面認識新物理量“熵”。
4.通過引導(dǎo)學(xué)生利用新知解釋最初實驗探究中的疑惑，以及解釋熵拉動反應(yīng)
進行的實例，深化對“熵判據(jù)”的理解和應(yīng)用。
（四）走進化學(xué)史，認識復(fù)合判據(jù)
[問題1]既然焓變和熵變對反應(yīng)的自發(fā)性都有影響，如果當(dāng)熵判據(jù)和焓判據(jù)一個有利于反應(yīng)自發(fā)進行，一個不利于反應(yīng)自發(fā)進行，反應(yīng)能發(fā)生嗎？
[教師活動]引導(dǎo)學(xué)生回顧碳酸鈣的分解反應(yīng)，查閱相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這就是一個焓變不利而熵變不利的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有知識分析這個分解反應(yīng)的發(fā)生在什么條件有利，得出影響反應(yīng)自發(fā)性的第三個因素——溫度。
[介紹]向?qū)W生介紹化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展史，是克勞修斯最初提出了熵的概念，玻爾茲曼具體解釋了熵的物理意義，而吉布斯確立了定量描述焓變和熵變在判斷反應(yīng)的自發(fā)性過程中的地位，引出復(fù)合判據(jù)。
[板書]三、復(fù)合判據(jù) △G = △H - T△S
當(dāng)△G<0時，反應(yīng)自發(fā)進行 當(dāng)△G=0時，反應(yīng)達平衡
當(dāng)△G>0時，反應(yīng)正向不能自發(fā)進行
[問題2]在具體的反應(yīng)過程中，根據(jù)復(fù)合判據(jù)，焓變和熵變自由組合能產(chǎn)生多少種不同的反應(yīng)類型呢？溫度在這個過程中對反應(yīng)的自發(fā)性又有什么影響呢？
[學(xué)生活動]小組討論，并完成下列表格 焓變 熵變 反應(yīng)的自發(fā)性 △H＞0 △S＜0 一定不能自發(fā) △H＜0 △S＜0 低溫自發(fā)，高溫不自發(fā) △H＜0 △S＞0 一定能自發(fā)
△H＞0
△S＞0
高溫自發(fā)，低溫不自發(fā)
【設(shè)計意圖】1.通過問題1引導(dǎo)學(xué)生，得出焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，但又都不能獨立地作為判斷自發(fā)性的判據(jù)，從舊知啟發(fā)學(xué)生認識到，溫度對反應(yīng)的自發(fā)性也有影響。
2.通過向?qū)W生介紹化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展史，結(jié)合上述分析，順利成章地引入復(fù)合判據(jù)，同時培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的意識。
3.通過學(xué)生的思考、分析、討論等活動，深化了對復(fù)合判據(jù)與過程方向性的關(guān)系的理解，同時培養(yǎng)了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。
（五）運用新知，解決問題
[問題解決]已知， 298K、101KPa下，反應(yīng)2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)，△H = - 746.8 KJ·mol-1 ，△S = - 0.2 J·mol-1·K-1，請判斷室溫下該反應(yīng)能否自發(fā)進行？
[學(xué)生活動]計算發(fā)現(xiàn)△G = △H - T△S﹤0，因此該反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進行 [問題延伸]作為關(guān)心社會發(fā)展的現(xiàn)代青少年，請談?wù)勎覀冞�可以從哪些方面治理汽車尾氣？
[學(xué)生活動]發(fā)散思維，暢所欲言。
【設(shè)計意圖】通過將所學(xué)知識運用于解決最初提出的問題，讓學(xué)生充分體會到化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究意識和社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
七、板書設(shè)計
化學(xué)反應(yīng)進行的方向
一、焓判據(jù)
在一定條件下，反應(yīng)有朝放熱（△H < 0）方向自發(fā)進行的趨勢 二、熵判據(jù)
在一定條件下，反應(yīng)有朝混亂度增加（△S＞0）的方向自發(fā)進行的趨勢 三、復(fù)合判據(jù)
△G = △H - T△S
當(dāng)△G<0時，反應(yīng)自發(fā)進行 當(dāng)△G=0時，反應(yīng)達平衡
當(dāng)△G>0時，反應(yīng)正向不能自發(fā)進行
八、教學(xué)反思
本教學(xué)設(shè)計以新課標為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、證據(jù)推理、模型認知和社會責(zé)任四大核心素養(yǎng)為主要目標，整個教學(xué)設(shè)計分為“情景創(chuàng)設(shè)，提出問題”、“問題引導(dǎo)，理解焓判據(jù)”、“實驗探究，認識熵判據(jù)”“走進化學(xué)史，認識復(fù)合判據(jù)”“運用新知，解決問題”四個層次，實現(xiàn)了不斷引導(dǎo)學(xué)生由易到難，由淺入深，
循序漸進。通過回憶、思考、討論、探究等活動，利用舊知啟發(fā)新知，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位真正得到了回歸，課堂真正成了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“學(xué)堂”；從整節(jié)課的實施過程來看，在很大程度上克服了以往老師對新課內(nèi)容的不斷重復(fù)、學(xué)生“慣于聽”而“疏于思”，學(xué)習(xí)效率低下的普遍性問題。使學(xué)生通過閱讀、思考、討論等環(huán)節(jié)，基本掌握了知識內(nèi)容，開始問題的提出和結(jié)尾問題的解決形成了首尾呼應(yīng)，讓學(xué)生充分感受到了化學(xué)對于社會生產(chǎn)生活的重大意義。學(xué)生甚至在課下提出要求，能不能以后給出更多的化學(xué)史給他們了解，我非常感動。當(dāng)然，由于本輪新課改的實踐在我們還處于起步階段，所以本教學(xué)設(shè)計與課改新理念還有一定的差距。如在教學(xué)內(nèi)容的取舍、對學(xué)生討論的引導(dǎo)上還需要花功夫，下大力氣。但我相信，只要能堅持實踐，認真體會，不斷總結(jié)，必將帶給學(xué)生更多的收獲。
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