高二化学人教版选修四导学案设计 第二章 第4节 化学反应进行的方向

【教学过程设计】第四节化学反应进行的方向教师赠言：不怕做不到，就怕想不到，让积极思考成为习惯。

学习目标1、知道△H﹤0或△S﹥0有利于化学反应的自发，但不是判断反应方向唯一标志（重点）2、通过“有序”和“无序”对比，认识熵概念3、初步形成对化学反应自发过程的基本认识，知道化学反应能否自发同时取决于△H和△S两个因素4、能用△H和△S说明化学反应的方向（难点）5、体会事物的发展变化受多因素制约，学会客观全面地分析问题一．从焓变视角看反应进行的方向【观察探究】请观察反应：①2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g)②4Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s)③NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l)④4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s)从能量变化角度看4个反应有何共同特点？这些反应都是自发反应吗？由此你能得出判断反应方向的依据吗？二．从熵变视角看反应进行的方向【实验探究1】（请1和2两个小组做完后汇报结果）NH4HCO3固体与CH3COOH溶液混合（1）是否发生了反应？你的理由？（2）若发生了反应，请写出反应方程式________________________________该反应是放热反应吗？你的依据？（3）若发生反应，能自发的原因是什么？请同学们在试管中进行实验，为了更直观地感知实验现象，可用手触摸试管底部，并与空试管进行比较，感受该反应能量的变化。

【实验探究2】（请3和4两个小组做）固体KMnO4的溶解火柴散落（1）固体溶解，能自发进行吗？能量变化明显吗？（2）固体溶解后体系是否趋于混乱？（3）火柴散落后是否趋于混乱？请同学们在盛有水的烧杯中放2-3颗固体KMnO4进行实验，观察现象；用手触摸烧杯底部，感受能量变化情况。

请将火柴散落在槽中，观察是否趋于混乱。

【实验探究3】（请5和6两个小组做）蓝墨水在水中的扩散洗扑克牌（1）液体分子的扩散能自发进行吗？能量变化明显吗？（2）液体分子扩散后体系是否趋于混乱？（3）多次洗牌后，牌是否变得更无序？请同学们向盛有水的烧杯中滴入1滴蓝墨水，观察分子的扩散情况，用手触摸烧杯底部，感受能量变化情况。

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。

高二化学（上学期）选修4 化学反应原理目录绪言第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第二节燃烧热能源第三节化学反应热的计算复习和练习第二章化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率第二节影响化学反应速率的因素第三节化学平衡第四节化学反应进行的方向复习和练习第三章水溶液中的离子平衡第一节弱电解质的电离第二节水的电离和溶液的酸碱性（含中和滴定实验报告）第三节盐类的水解(含离子浓度大小比较专题)第四节难溶电解质的溶解平衡复习和练习第四章电化学基础第一节原电池第二节化学电源第三节电解池第四节金属的电化学腐蚀与防护复习和练习绪言(1课时)【学习目标】1、知识与能力：记住有效碰撞、活化分子、活化能等概念理解活化能与反应速率间关系2、过程与方法：从逐步认识化学开始，逐步构建化学微粒观3、情感、态度与价值观：从自我介绍开始，认识化学，热爱化学【知识点】重点：活化分子、活化能等概念难点：活化能与反应速率间关系【知识链接】通过必修1和必修2的学习，对化学已经有了一定的认识【学习过程】一、自我介绍：1．被提问到的同学请展示：姓名性格和爱好2．说说你对化学的认识：（1）化学是研究什么的？研究这些有何用？（2）举例说说必修1和2中哪些章节或哪些知识点你认识最深刻？（最热爱）（3）说说化学中你感觉最难理解的章节或知识点？二、绪言（一）（仔细阅读绪言P1~P4，填写下列空白）（课前完成）1．物质间发生化学反应的前提是反应物分子间发生2．当分子间碰撞能量足够大时，会引起3．活化分子：4．活化能：5．催化剂：（二）阅读下面内容并讨论（堂上完成）1．活化分子间的碰撞都是有效碰撞吗？2．对于反应物为气体的反应体系，增大压强活化分子数会增大吗？活化分子百分数呢？3．升高温度活化分子数会增大吗？活化分子百分数呢？（三）活化能与反应速率间关系1．活化能越低，反应体系中活化分子百分数越大，反应速率越大活化能越高，反应体系中活化分子百分数越小，反应速率越小2．活化能越低，反应体系中普通分子成为活化分子越容易，反应速率受外界条件影响越大活化能越高，反应体系中普通分子成为活化分子越难，反应速率受外界条件影响越小3．请列举两个活化能接近于0的例子（四）催化剂1．请认真画出绪言中P3的图1（搞清楚横坐标、纵坐标和每个元素的含义）。

选修4第二章第四节化学反应进行的方向（中档原创)第I卷（选择题)一、单选题1．25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）4NO2（g）+O2（g）△H=＋56.76kJ/mol自发进行的原因是A．是吸热反应B．是放热反应C．是熵减少的反应D．熵增大效应大于能量效应【答案】D2．碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是：A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳铵分解是因为外界给予了能量C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解【答案】A3．已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是A．2Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH<0B．C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)=2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l) ΔH>0D．2Mg(s)＋O2(g)=2MgO(s) ΔH<0【答案】C4．下列说法正确的是A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0【答案】B5．下列自发反应可以用熵判据来解释的是A．2NO2(g)=N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1【答案】B6．在恒温、恒压下，下列有关某反应的判断中，正确的是A．若其ΔH＞0，ΔS＞0，则其一定是自发反应B．若其ΔH＜0，ΔS＜0，则其一定是自发反应C．若其ΔH＜0，ΔS＞0，则其一定是自发反应D．若其ΔH＞0，ΔS＜0，则其一定是自发反应【答案】C7．水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气，原理为CH4（g）+H2O （g）=CO（g）+3H2（g）△H>0。

化学反应进行的方向一、教材分析本课题位于人教版选修4第二章第四节，主要涉及用焓变与熵变作为化学反应进行方向的判据，在科学视野栏目中给出了吉布斯自由能的判定式，其知识属于化学反应原理范畴。

由于焓变和熵变对高中生来说属于难度较大的内容，因此教科书在知识的深度上进行了适度把握，并在编排顺序上做了相应考虑，将本节课题放在本章的最后一节。

另外，为了帮助学生将新的知识吸纳到原有认知框架中，教科书设计的实例是从学生的实际生活经验出发。

然而教科书在本节中没有设计编写相应的实验，学生难以利用直观鲜明的实验现象促进相应概念的理解。

二、学情分析从本学科纵向维度上看，学生学习本课题时，已经掌握了化学反应的焓变等有关内容，同时也具备了对化学反应从能量、速率、限度等维度研究的思想。

本课题联系以上知识，提出了研究化学反应的另一个维度——方向（自发与非自发）问题，并利用焓变判据和熵变判据综合对化学反应的自发做出判断。

由于熵及“熵增原理”内容较抽象、陌生度较高，因此在教学中通过引入实际生活中体现“熵增原理”的物理变化和化学变化现象，为学生的学习提供了认知的感性材料，有利于学生在学习时对熵变和熵增做出一般性地常规探讨，并且创造了学生充分发挥思维能力和交流能力的空间。

在科学方法的学习上，作为高二理科生，对常见的科学方法有一定程度的认识，对科学探究的一般过程也有一定的体验。

为了延伸学生对科学本质的了解以及科学方法的学习，本课题的科学探究中引入“证明法”与“证伪法”，在交替使用二者的同时让学生了解科学探究中的“证明”与“证伪”方法及其对结果作出相应合理正确的解释。

三、教学目标知识与技能：1、了解自发过程和化学反应的自发性；2、了解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；3、能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

过程与方法：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工，构建新知识。

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。

2.4--化学反应进行的方向-学案-人教选修4第二章第四节化学反应进行的方向学案一、预习目标：预习化学反应方向进行的判据二、预习内容1科学家根据体系的存在着使体系总能量趋向于，也就是⊿H 0的趋势，也存在使体系由有序向无序转化（⊿S 0）的自然现象，提出了焓判据和熵判据。

2、熵是用来，用表示。

作为固液气三态的熵值比较大小顺序为。

3、焓变（焓判据）只能判断熵变（熵判据）只能判断三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标1、能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

2、应用焓变和熵变解释日常生产生活中的现象学习重难点：熵判据二、学习过程（一）、反应方向的焓判据思考1、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）。

思考2、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。

所以，反应焓变是与反应能否自发进行有关的因素，但不是因素。

（二）反应方向的熵判据【交流讨论】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？是一个因素，但也不是因素。

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。

练习：下列过程属于熵增加的是（）A.固体的溶解过程B.气体扩散过程C.水蒸气变为液态水D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)（三）反思总结能量判据和熵判据的应用：1、由能量判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易自发进行；2、由熵判据知∶许多熵增加（△S﹥0）的过程是自发的；3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。

由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反应过程；4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

第四节化学反应进行的方向一、学习目标(一)知识目标：1.通过日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，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，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。

(二)能力目标：1.通过已有知识及日常生活中的见闻，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。

(三)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，明确化学与日常生活是息息相关的。

二、学习重难点重点：熵判据。

难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系。

三、学习过程（一）自发过程与自发反应、能量判据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：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到一定程度，就称为自发反应。

（二）化学反应进行方向的判据1.能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。

2.熵判据自发过程的体系取向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据。

(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向——即能量判据；自发过程也有取向于最大混乱度的倾向——即熵判据。

(2)对于密闭体系，在恒压和不做其他功的条件下发生变化，吸收或放出的热量等于体系的焓的变化。

很多放热反应是自发反应，如甲烷的燃烧、氢气的燃烧、铁的生锈等等。

(3)在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。

例如同一密闭容器中的气体或液体的蒸气，自发地通过扩散形成均匀混合物。

硝酸铵溶于水、碳铵分解、N2O5分解等等。

(4)同一物质，在气态时熵值最大，液态次之，固态时最小。

（三）能量判据和熵判据的应用1.由能量判据知：放热过程常常是容易进行的。

化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向一、学习目标1.知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焓判据、熵判据的含义；2.会用焓变和熵变判断反应进行的方向。

学习重难点：能说出化学反应的焓变与熵变对反应进行方向的影响。

导学指导导学检测及课堂展示阅读课本P25-P26，完成右边相应的内容。

一、自发过程和自发反应自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能________________________。

自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以_________进行到显著程度，就称为自发反应。

思考1：“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生。

”这句话对吗？说明理由。

二.化学反应进行方向的判据1、焓判据:放热反应过程中体系能量_______，具有_____进行的倾向，科学家提出用______来判断反应进行的方向，这就是__________________________________________。

思考2：阅读课本34页，观察列出的七个热学方程式，总结用焓变判断反应进行的方向的规律和局限性。

总结：能量越______越稳定，△H ____ 0 有利于反应自发进行。

思考3：火柴散落过程混乱度如何变化？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？2、熵判据:在密闭条件下，体系有__________________的倾向。

因为与有序体系相比，_________“更加稳定”，科学家用_________（符号为_________）来量度这种_________的程度。

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即_________（符号为_________）大于零这个原理叫做_________。

在用来判断_________时，就称为熵判据。

同一种物质，不同状态下熵值大小：气态____ 液态固态。

总结：混乱度越______越稳定，△S ____ 0 有利于反应自发进行。

思考4：“熵增的过程可自发进行，熵减的过程不能自发进行”这种说法正确吗？【结论】焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。