[“判断化学反应方向的依据”教学实录] 判断化学反应方向依据
时间：2019-02-07 03:23:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2009)07-0043-03中图分类号:G633.8文献标识码:B 1 教学设计基本思路 本节课内容选自苏教版选修4《化学反应原理》专题2第二单元第二节(第一节为化学反应的方向),是在新课程选修模块中增加的原大学化学知识,其教学基本要求为:知道熵的概念、能用反应焓变、熵变说明化学反应的方向。如何浅显通俗进行教学,是对课任教师的一种挑战,笔者尝试科普化处理教材,用数据分析、实验探究、自然现象观察分析等比较直观的方法来完成教学基本要求,并在此基础上设计了科普化探究性的习题,以期达到下列三个目标: (1)以本节内容为载体,进行化学原理的探究性学习,使学生了解化学原理形成的过程和论述方法; (2)以化学教学为手段,从自然科学拓展到社会科学,对学生进行世界观和人生观的教学,培养学生的综合素质; (3)培养阅读科普文章能力和学习论文的写作方法。
2教学过程实录
2.1焓变与反应方向
2.1.1数据分析得出判断化学反应方向的依据(数据分析法)
[你知道吗]下列反应在一定条件下能够自发进行,它们有哪些共同特征?
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)
△H=-2217.5 kJ・mol-1
2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) △H=-822 kJ・mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=-1648.4 kJ・mol-1
H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-546.6 kJ・mol-1
[学生解答]化学反应中的自发过程的共同特点:△HS(l)>S(s)
(3)熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变,用△S表示。
△S=S生成物总熵-S反应物总熵
反应的△S越大, 越有利于反应自发进行
[学生实时反馈]有学生提出在日常生活中有序性增强,反而有利于活动进行,如开会结束后,从大礼堂出来,有秩序出来比无序出来快。
[教师实时反馈]面对学生的观点,我一下子寻找不到反驳的论据,倍感窘迫,只能告诉学生希望得到他们的帮助,他们的讨论更激烈了。自己思考并听取他们的意见,五分钟后才形成下面评述:例举人们行为积累了人类的经验和智慧的有意识的行为,而化学反应往往在自然状态无意识下进行,最好摈弃人的智慧和意识,如对于直觉心理反应的研究,我们常常选取智商较低的小白鼠进行测试。
[教后反思]对自然现象进行观察与思考得出结论,并不象课本设计的这样的容易和单一,对学生可能出现的问题在学科和综合知识上要尽量作好准备。假如陷入窘境,我们也要坦诚,最好把它创设成一个难得的问题情景,进行师生互动,这或许是新课程理念所倡导的其中一种教学情景。这“五分钟”,使笔者常常反思,也是激励笔者写这篇文章的最大动力。
[反应分析](1)硝酸铵溶于水 :NH4NO3(s)=NH4+ (aq)+NO3-(aq),硝酸铵晶体中规则排列的NH4+和NO3-在溶于水后形成水合离子,无序地分散在溶液中, 体系混乱度增大(△S�0);
(2)碳酸钙分解:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)气体生成,△S�0;
(3)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l),气体生成,△S�0。
上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可以自发的进行呢?
[结论]熵判断依据:体系趋向于由有序状态转变为无序状态,即混乱度增加(△S>0)。且△S越大, 越有利于反应自发进行。
2.3△H-T△S, 判断化学反应方向的综合依据
正确判断一个化学反应, 是否能够自发进行,必须综合考虑反应的焓变和熵变
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行
△H0 ,一定能自发进行
△H>0、△S0、△S>0,是否自发,与温度有关
有一些吸热反应在室温条件下不能自发行,但在较高温度下则能自发进行,如:
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
[结论]△H-T△S,判断反应自发进行的方向
△H-T△S 0,非自发进行,△H-T△S=0,可逆反应。
[例1]判断这两个反应什么条件下能自发进行?
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
△H0, △S>0
[解答] NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s), △H0,△S>0 该反应在较高温度下能自发进行
[例2]填表2―5 几种变化的方向性
3 教学反思及探究性习题
3.1 通过数据分析、实验探究、自然现象观察反思、理论演绎等方法得出判断化学反应方向的依据的案例教学,使学生了解科学原理的创立的一般途径,对培养学生的科学观很有裨益;
3.2如何处理选修教材,科普化,可能是学生比较能接受一种方法,也符合选修课程要求;
3.3为了拓展视野,增进学生与自然、环境的关系,培养学生的世界观,布置了下面探究性习题,从做题后的反映看,学生最受启发的是自然知识与人的世界观的有效迁移及文章中科学道理的阐述方式和方法,这一探究性习题是笔者自感较富有独特性的化学习题。
熵:一种新的世界观
里夫金霍华德(文章内容略)
热力学关于熵的概念揭示了热传递的不可递性,即热量总是自发地从高温热源向低温热源流动,而不是相反。本文从热力学第二定律出发,将熵的观念引申到能源、环境等领域,对当今世界普遍关注的能源危机、环境污染问题表示了深深的忧虑。阅读时,要注意作者运用日常融合说明科学道理的方法。并思考以下问题:
一、本文的第一段,作者举出三个民谚,用来启发人们认识热力学第二定律。作者又说,"如果这些谚语对你说来不算陌生,......那么,你就懂得了热力学第一定律和第二定律。"试结合文章的其他论述,从能量耗散方面,阐释这些语句的意义。
1.你不可能不劳而获;
2.覆水难收;
3.天网恢恢,疏而不漏。
二、“熵”(Entropy)这一中文译名是意译而来的。1923年,德国物理学家普朗克来中国讲学,我国物理学家胡刚复作翻译,苦于无法将“Entropy”这一概念译成中文。他根据“Entropy”为热量与温度之商,而且这个概念与“火”有关, 就在“商”上另加火旁,构成一个新字“熵”。本文在论述中,也多次以燃烧为例。试找出三个例子,说说作者举这些例子所说明的道理。
三、本文阐述科学道理,有概述,有解说。概述部分多是论述的要点,常常用判断语句;解说部分则多举具体事例作说明。试以两段课文为例,找出作者论述的要点,并对作者的论述作简要分析。
四、在《熵:一种新的世界观》一书中,作者还指出这样一个事实:“世界上的有效能源不断被消耗掉,而最先消耗的总是最容易得到的能源",越到后来,开发利用能源越要"耗费更多的能量"。试结合环境问题或能源问题,谈谈你对保护环境或节约能源的认识。
五、“污染就是熵的同义词 ”,“这个世界当然总是会产生垃圾的, 如何减少、处理以及利用垃圾也一直是人类面临的一个难题。但是这并不意味着地球在未来(在太阳消亡之前)必定会成为一个垃圾堆。”你认同哪种观点?并对里夫金、霍华德在本文中观点的积极性和消极性作一些评价。
六、“ 作为热力学第二定律的熵定律本是形而下的物理问题,但是美国学者里夫金和霍华德则将熵定律提升到形而上的世界观高度,明确地提出了熵定律的普遍意义,由此而引伸出的有限、代价、节约、共生、适应与爱等观念,是可持续发展方针的深层根据,使我们能够以新的世界观和价值观对习以为常或引以为自豪的观念与行为重新审视。”谈谈你对这段话的认识。
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