高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向获奖教案及反思

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化学反应的方向
课题： 2.3 化学反应的方向
课时
1
授课年级
高二
课标要求
（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。
教材
分析
《化学反应的方向》一节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能
（△G=△H-T△S）”知识，有一定难度。教材将本节内容安排在学生
学习了必修部分《化学反应的快慢和限度》和选修部分《化学反应的
热效应》之后进行教学。目的是让学生了解决定反应进行方向的因素
不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。
教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应
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；以生
活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学
反应自发进行的一种倾向——熵判据。第二，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。第三，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。第四，
简单介绍了自由能判据的结论性内容。
本课时是本节教学的第二课时主要进行探究反应熵变与反应方
向关系的内容教学。希望通过通过创设情境让学生在学习中亲身经历
从现实生活中发现和提出问题并解决问题的过程，引导学生主动探究
反应熵变与反应方向之间的内在关系。
教学目标
知识与技能：理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
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。
教学重、难点
重点: 焓减和熵增与化学反应方向的关系
难点：熵的概念。
核心素养
宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
变化观念与平衡思想：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型；能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
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，只要采用正确合
理的教学策略和学习策略，学生就能理解、掌握本节的内容。尤其值
得注意的是本课时涉及到“熵”的概念，这是一个新的物理量学生首
次接触。一定要注意教学的直观性和适当的情景创设。
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。由学生自主搜集资料，自主
分析资料，自主探究总结升华得出知识要点的条件已经基本成熟；但
仍然需要教师进行必要的指导和解疑
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
化学事故情境
【导入1】1.根据图片，判断两自然现象是否是自发的《瀑布》《水往低处流》
【学生】观看图片，思考回答，瀑布是自发反应、水往低处流不是自发反应
【导入2】播放视频“墨韵”。联想小时候“滴墨入水”游戏。引发思考：1.墨滴在水中的扩散能否自发进行? 2.游戏时水会变热吗? 3.是什么原因使这个焓变极不明显的游戏过程能自发进行?
【学生1】看视频思考。
【预习1】阅读课本相关内容，思考讨论下列问题：
1.什么是熵?什么是熵变?
2.什么样的过程是熵增过程?
3.所有的自发反应都是熵增过程吗? 请从理论和实例两个角度说明。
【学生】学生自学知识(用时3分钟)， 分组讨论上述问题(2分钟) , 展示学习结果。

回顾旧知，预习新知，通过提问的方式反馈评价学生的预习情况。
环节二、
氧
活动一、
判断化学反应进行的方向
【过渡】通过预习，我们来说说自发过程的具体含义和特点
【学生1】①含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。
【学生2】③特点;
a．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)。
b．在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
【教师】⒉焓变与化学反应进行方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)⇌ 4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56．7 kJ·ml－1。
结论：只用焓判据判断反应是否自发不全面。
⒊．熵变与反应的方向
(1)熵、熵变的概念
(2)熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱度越大，体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值：S(g) >S(l) >S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。
(3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增，ΔS>0)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(4)熵变与化学反应进行方向的关系
①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如2KClO3eq \(=====,\s\up27(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑；CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
②有些熵减的反应也可以自发进行，如
Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。
结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。
4．自由能与化学反应的方向
(1)自由能
符号为ΔG，单位为kJ/ml。
(2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。
(3)反应方向与自由能的关系
化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
①当ΔG<0时，反应自发进行；
②当ΔG>0时，反不能自发进行。
通过实例帮助学生理解混乱度。使抽象知识具体化直观化。培养学生运用基本概念分析问题解决问题的能力。
【过渡】通过了解熵增，我们初步认识到熵增的特点，那么怎么样根据它判断化学反应进行的方向呢？
【讲解】1．自发过程
(1)含义
在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。
(2)特点
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不能自发。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
2．判断化学反应自发性的方法
焓变(ΔH)
熵变(ΔS)
反应在某状况下能否自发进行
<0
>0
能自发进行
>0
<0
不能自发进行
<0
<0
取决于温度，低温自发
>0
>0
取决于温度，高温自发
【对应训练1】对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是（ ）
A. 在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
B. 温度、压力一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行
C. 反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素
D. 固体的溶解过程与焓变有关
【答案】 AB
分析：△H-T△S<0，常温、常压下反应能自发进行，所以焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行的复合判据，所以A正确，C不正确。放热反应的焓变小于零，熵增加反应熵变大于零，都对△H-T△S<0做出贡献。显然，放热的熵增加反应一定能自发进行，所以B正确。固体的溶解过程，体系的混乱度增大，它是熵增加的过程，所以D不正确。
答案：AB。
【对应训练2】2. 如果一个反应△H－T△S值为零，则此反应（ ）
A. 能自发进行 B. 是放热反应
C. 不进行 D. 处于平衡状态
【答案】D
△H-T△S=0只能证明在平衡状态
所以D项正确，A和B不正确；平衡是动态平衡。
正逆反应谜率相等，但反应速率不是，不能说“反
应不进行”，C不正确，答案选D。
培养学生独立思考的精神和利用理论知识解决实际问题的习惯和能力
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
活
环节四、课后巩固
作业设计
1．（易）教材作业
2．已知：Mg(s)+Cl2(g)==MgCl2(s) △H(298K) =－642 kJ·ml－1，试判断下列说法正确的是（ ）
A. 在任何温度下，正向反应是自发的
B. 在任何温度下，正向反应是不自发的
C. 高温下，正向反应是自发的；低温下，正向反应不自发
D. 高温下，正向反应是不自发的；低温下，正向反应自发
【答案】D
【解析】Mg(s)+Cl₂(g)=MgCl₂(s)△H(298K)=−642kJ，则正向反应.△S<0, ⋅ml⁻¹△H<0,
，所以高温下，正向反应。△G=△H−T△S>0 -T△S>0是非自发的，低温下， 正向反应。
△G=△H−T△S<0-T△S<0自发 ,则ABC错误, D正确;
故选 :D。

3. 以下自发过程可用能量判据来解释的是（ ）
A．硝酸铵自发地溶于水
B．两种理想气体自发混合时热效应为0
C．(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ·ml－1
D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ·ml－1
【答案】D
硝酸铵的溶解过程是熵值增加的过程，主要是熵判据， A项错误； 两理想气体混合时焓变为0， 所以只能用熵判据， 因此B项错误； C项为吸热的熵增反应， 根据
△G=△H−T⋅△S
可知， 熵判据有利自发反应， 焓判据不利自发反应， 即不能用能量判据； D中反应是放热反应， 且是熵值减小的， 所以应该用能量判据， 答案选D。
4．碳铵「（NH4）2CO3」在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是（ ）
A. 碳铵分解是因为生成易挥发的气体，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，根据能量判断不能自发分解
D. 碳酸盐都不稳定，都能自发分解
【答案】A
A、碳铵自发分解， 是因为体系由于氨气和二氧化碳气体的生成而使熵增大， 故A正确；
B、碳铵在室温下就能自发地分解，不需要外界给予了能量， 故B错误；
C、有些吸热反应也可自发，而焓变不是自发反应的唯一因素， 应根据
△H−T△S
进行判断反应是否自发进行， 故C错误；
D、有的碳酸盐稳定，不能自发分解， 如I₂₃
Na₂CO₃
受热不分解， 故D错误；
故选A。

5．下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是（ ）
A. △H＞0，△S＜0 B. △H＜0，△S＞0
C. △H＞0，△S＞0 D. △H＜0，△S＜0
【答案】C
冰融化为水的过程需要吸收热量，
△H>0;
固体变为液体的过程是熵增大的过程；
△S>0;
故选: C。

6.（难）在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)⇌cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是( )
A．ΔH<0 ΔS>0 B．ΔH>0 ΔS<0
C．ΔH>0 ΔS>0 D．ΔH<0 ΔS<0
【答案】 A
由曲线图可知， 增大压强， C%减少， 即增大压强平衡向逆反应方向移动， 所以逆反应为气体体积减小的反应，即
m+n升高温度C%减少， 即升高温度平衡向逆反应方向移动， 即正反应为放热反应； 正确选项为A。
7．（中）已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g)⇌CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298．15 K)＝－94．0 kJ·ml－1、ΔS(298．15 K)＝－75．8 J·ml－1·K－1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是________。

【答案】(1)小于 大于 (2)T<1240 K
(1)C(s)+CO₂(g)=2CO(g)的反应为吸热反应，△H>0, 则2CO(g)=CO₂(g)+C(s) 为放热反应， 温度低于980K时以CO₂为主为主，说明反应自发向右进行，则当T<980K时△H−T△S<0;T>980K时△H− T△S>0, 该反应不能自发进行；
(2)由题给信息，要使反应能自发进行， 须有△H−T△S<0, 即−94.0kJ⋅ml⁻¹−T×(−75.8J⋅ml−1⋅K⁻¹×10⁻³kJ⋅J⁻1)<0, 则T<1.24×10³K。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
1.熵：描述体系混乱程度的物理量。符号： S
规律：体系的混乱程度越大，熵越大。
同一种物质熵的大小关系：气态大于液态大于固态
在相同状态下同一种物质，物质的量越大熵越大。
2.反应熵变：反应产物总熵与反应物总熵之差。
符号: △S 单位: J:ml⋅K
产生气体的反应或气体的物质的量增大的反应，都是熵增反应。
3.总结：熵增加有利于反应自发进行。
教学
反思
本课采用了主自探究学习方式，联系生活和生产实际创设问题情景调动学生的学习积极性和主动性。通过实验活动、讨论、分析数据及多角度对问题的分析，在做中学，在做中想，使学生能更好地构建新知识，理解概念和发展思维能力并能体验探究学习的快乐