高中化学 第二章 第四节 化学反应进行的方向教学设计 新人教版选修4

高中化学第二章第四节化学反应进行的方向教学设计新人教版选修4主备人备课成员教材分析嘿，同学们！今天咱们来聊聊高中化学选修4第二章第四节的内容，就是“化学反应进行的方向”。这部分知识啊，就像是一把钥匙，能帮助我们打开理解化学反应神秘大门的锁。咱们要从化学平衡的角度出发，探究反应自发进行的条件和方向。哎呀，想想就有点小激动呢！😄咱们可得好好利用这把钥匙，揭开化学反应的神秘面纱。🔍核心素养目标培养学生运用化学平衡和反应自发性的知识，分析判断化学反应的方向，提升逻辑推理和科学探究能力。通过实验探究，强化实验操作技能和观察分析能力，增强对化学现象的敏感性。同时，引导学生理解化学与生活的联系，培养科学态度和社会责任感。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识。

同学们在进入这一章节之前，已经学习了化学反应的基本概念和类型，对反应速率、化学平衡等基本理论有一定的了解。然而，对于化学平衡的动态性质、反应自发性的判断依据以及吉布斯自由能等概念，可能还比较陌生。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格。

高中化学的学习者普遍对化学实验和化学反应的现象感到好奇，这为他们学习本章内容奠定了兴趣基础。大部分学生具备较强的逻辑思维能力，能够通过分析解决问题。在学习风格上，有的学生偏好通过实验操作来理解知识，而有的学生则更倾向于理论分析和推理。

3.学生可能遇到的困难和挑战。

在本章节中，学生可能会遇到以下困难和挑战：一是对化学平衡动态性质的理解困难，难以把握反应自发进行的条件和方向；二是吉布斯自由能等概念较为抽象，难以直观理解；三是实验操作过程中可能出现的误差和数据分析问题。针对这些困难，教师需要通过生动的教学案例、形象的语言描述和互动式教学，帮助学生克服学习障碍。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，特别是新人教版选修4第二章的相关内容。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如化学反应自发性的动画演示，以增强直观理解。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性，包括试管、滴定管、pH试纸等。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如设置分组讨论区，确保每个小组都有足够的空间进行实验操作和讨论。教学过程1.导入（约5分钟）：

-激发兴趣：同学们，你们有没有想过，为什么有些化学反应可以自发进行，而有些却不行呢？今天我们就来揭开这个谜团。😉

-回顾旧知：记得我们之前学过的化学平衡吗？今天的内容和化学平衡有着密切的联系，让我们一起回顾一下。

2.新课呈现（约20分钟）：

-讲解新知：首先，我会详细讲解化学平衡的概念、动态性质以及反应自发性的基本原理。我会用生动的语言和形象的比喻，帮助大家理解这些抽象的概念。

-举例说明：接下来，我会通过一些具体的化学反应例子，比如放热反应和吸热反应，来展示反应自发性的判断依据。

-互动探究：我会提出一些问题，引导大家思考，比如“如何判断一个反应是否自发进行？”然后，我会邀请学生分组讨论，鼓励他们提出自己的观点和解决方案。

3.巩固练习（约15分钟）：

-学生活动：现在，请同学们根据刚才的讨论，动手完成一些练习题，比如判断给定反应是否自发进行，并解释原因。

-教师指导：在学生练习的过程中，我会巡视教室，观察他们的解题过程，及时解答他们的疑问，并提供必要的帮助。

4.实验环节（约20分钟）：

-实验准备：我会先展示实验步骤和注意事项，确保每位学生都了解实验目的和操作方法。

-学生实验：学生们将分组进行实验，观察不同条件下的化学反应现象，记录数据，并尝试分析反应的自发性。

-数据分析：实验结束后，我会引导学生如何处理实验数据，如何根据实验结果判断反应的自发性。

5.拓展讨论（约10分钟）：

-学生展示：每组选派代表展示他们的实验结果和结论，全班同学共同讨论，分析实验数据。

-深入思考：我会提出一些更深层次的问题，比如“影响反应自发性的因素有哪些？”引导学生进行更深入的思考。

6.总结与反思（约5分钟）：

-总结：我会对本节课的主要内容进行总结，强调关键知识点，如吉布斯自由能的概念和判断反应自发性的方法。

-反思：最后，我会让学生们思考，通过今天的学习，他们学到了什么，以及这些知识如何应用于实际问题中。

在整个教学过程中，我会根据学生的反应和参与度，灵活调整教学内容和进度，确保每位学生都能跟上课程的节奏，同时也能充分参与到课堂活动中来。教学资源拓展1.拓展资源：

-**化学反应自发性的历史背景**：介绍化学反应自发性的概念是如何随着化学的发展而逐渐形成的，包括勒夏特列原理、热力学第二定律等历史发展。

-**化学反应自发性的实际应用**：探讨化学反应自发性的原理在实际生活中的应用，如食品保鲜、能源转换、环境治理等领域。

-**相关化学家的贡献**：介绍在化学反应自发性和化学平衡领域有突出贡献的科学家，如吉布斯、范特霍夫等，以及他们的研究方法和成果。

2.拓展建议：

-**阅读材料**：推荐阅读与化学反应自发性和化学平衡相关的科普书籍，如《化学原理》等，以加深对理论知识的理解。

-**在线课程**：鼓励学生参加在线化学课程，如《化学平衡与反应速率》等，通过视频学习进一步拓展知识面。

-**实验研究**：建议学生参与学校或社区的化学实验活动，通过实际操作体验化学反应的自发性，如探究不同条件下反应速率的变化。

-**案例研究**：分析实际案例，如工业生产中的化学反应过程，让学生了解化学反应自发性的实际应用。

-**科学论文**：引导学生阅读相关的科学论文，如《化学反应的自发性与吉布斯自由能》等，提高学生的科学素养和研究能力。

-**小组讨论**：组织学生进行小组讨论，针对特定问题进行深入探讨，如“如何优化化学反应条件以提高产率？”

-**思维导图**：鼓励学生制作思维导图，将化学反应自发性的相关知识点进行梳理，有助于知识的系统化学习。

-**实践活动**：参与学校或社区组织的科学实践活动，如化学实验竞赛、科学展览等，激发学生的科学兴趣和创造力。板书设计①化学反应自发性的基本概念

-自发性：反应能否在无外界能量作用下进行

-化学平衡：反应达到动态平衡状态

-自发反应：ΔG<0，ΔH-TΔS<0

②吉布斯自由能

-G=H-TS

-ΔG=ΔH-TΔS

-ΔG与反应方向的关系

③反应自发性的判断

-根据ΔG判断：ΔG<0，反应自发进行

-根据ΔH和ΔS判断：ΔH-TΔS<0，反应自发进行

④影响反应自发性的因素

-温度：T对ΔG的影响

-反应物和生成物的浓度：浓度对平衡位置的影响

-压力：压力对气体反应平衡的影响

⑤化学反应自发性在实际应用

-能量转换：热力学与能量利用

-环境保护：化学平衡与污染物治理

-工业生产：化学反应条件的优化教学反思与总结嗯，今天的高中化学课就到这里结束了。回头看看，这节课过得还挺充实，但也有些地方让我觉得可以改进。

首先啊，我觉得在导入环节，我用了一个小故事来激发学生的兴趣，这挺不错的。看到同学们认真听讲，眼神中闪烁着好奇和期待，我就知道这个方法挺有效的。不过，我注意到有几个平时很活跃的学生似乎今天有点不太投入，这可能是因为故事的切入点不太符合他们的兴趣点。下次，我得试着更加个性化地设计导入，看看能不能更吸引每个学生的注意力。

接着，在新课呈现的部分，我尽量用简单易懂的语言讲解了化学平衡和反应自发性的概念。我发现，当我在黑板上用不同颜色的粉笔标注关键词时，学生们似乎更容易集中注意力。举例说明的时候，我尽量选择了与生活息息相关的例子，比如食物的腐败、电池的工作原理等，这样他们听起来更有兴趣。但是，我发现有些学生对于吉布斯自由能的公式理解起来比较吃力，这让我意识到在今后的教学中，我可能需要花更多的时间来讲解这些复杂的概念。

在互动探究环节，我鼓励学生分组讨论，这种合作学习的方式挺有效的，大家都能参与到讨论中来。不过，我也注意到，在讨论过程中，有些小组的讨论有点偏离主题，我需要更严格地引导他们回到正轨上。同时，我也得注意观察每个学生的参与度，确保每个人都能在讨论中有所收获。

实验环节是这节课的一个亮点，学生们在实验室里动手操作，亲自观察化学反应的现象，这比单纯的讲解要生动得多。不过，实验过程中也出现了一些小插曲，比如有学生忘记佩戴实验安全眼镜，这就提醒我，在实验前的安全教育和注意事项的强调上，我还需要做得更细致。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

1.在导入环节，我会尝试更多样化的方式来激发学生的兴趣，比如结合当前的时事热点或者流行文化。

2.在新课讲解中，我会更多地使用图表、动画等多媒体资源，帮助学生更好地理解复杂的概念。

3.在互动探究环节，我会更加注重引导和监控，确保每个学生都能参与到讨论中来，并且能够从讨论中获得收获。

4.在实验教学中，我会加强安全教育和操作规范的培训，确保学生的实验安全。典型例题讲解1.例题：

反应：2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(g)，ΔH=-483.6kJ/mol，ΔS=-0.0823kJ/(mol·K)。

计算在298K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG。

解答：

ΔG=ΔH-TΔS

ΔG=-483.6kJ/mol-(298K)(-0.0823kJ/(mol·K))

ΔG=-483.6kJ/mol+24.5454kJ/mol

ΔG=-459.0546kJ/mol

ΔG≈-459.1kJ/mol

2.例题：

反应：N₂(g)+3H₂(g)→2NH₃(g)，ΔH=-92.2kJ/mol，ΔS=-198.6J/(mol·K)。

计算在1000K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG。

解答：

ΔG=ΔH-TΔS

ΔG=-92.2kJ/mol-(1000K)(-0.1986kJ/(mol·K))

ΔG=-92.2kJ/mol+199.6kJ/mol

ΔG=107.4kJ/mol

3.例题：

反应：C(s)+CO₂(g)→2CO(g)，ΔH=+172.3kJ/mol，ΔS=+137.3J/(mol·K)。

计算在500K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG。

解答：

ΔG=ΔH-TΔS

ΔG=+172.3kJ/mol-(500K)(0.1373kJ/(mol·K))

ΔG=+172.3kJ/mol-68.65kJ/mol

ΔG=+103.65kJ/mol

ΔG≈+104kJ/mol

4.例题：

反应：CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g)，ΔH=+178.3kJ/mol，ΔS=+141.1J/(mol·K)。

计算在800K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG。

解答：

ΔG=ΔH-TΔS

ΔG=+178.3kJ/mol-(800K)(0.1411kJ/(mol·K))

ΔG=+178.3kJ/mol-113.28kJ/mol

ΔG=+65.02kJ/mol

ΔG≈+65kJ/mol

5.例题：

反应：2NO₂(g)→N₂O₄(g)，ΔH=-57.2kJ/mol，ΔS=-114.4J/(mol·K)。

计算在300K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG。

解答：

ΔG=ΔH-TΔS

ΔG=-57.2kJ/mol-(300K)(-0.1144kJ/(mol·K))

ΔG=-57.2kJ/mol+34.32kJ/mol

ΔG=-22.88kJ/mol

ΔG≈-23kJ/mol

这些例题涵盖了不同类型的化学反应，包括放热反应和吸热反应，以及熵的变化对吉布斯自由能的影响。通过这些例题，学生可以更好地理解吉布斯自由能的计算方法和实际应用。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了化学反应进行的方向，重点讲解了化学平衡、吉布斯自由能以及如何判断反应的自发性。以下是我们这节课的关键点：

1.**化学平衡**：当一个化学反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化。

2.**吉布斯自由能（ΔG）**：ΔG是判断反应自发性的重要指标。当ΔG<0时，反应自发进行；当ΔG>0时，反应非自发；当ΔG=0时，反应处于平衡状态。

3.**ΔG的计算**：ΔG=ΔH-TΔS，其中ΔH是反应焓变，T是温度（开尔文），ΔS是反应熵变。

4.**反应自发性的判断**：通过计算ΔG或使用ΔH和ΔS的值，可以判断反应是否自发进行。

5.**实际应用**：化学反应的自发性在许多领域都有应用，如能源转换、环境治理、工业生产等。

当堂检测：

1.**选择题**：

-反应：2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(g)，ΔH=-483.6kJ/mol，ΔS=-0.0823kJ/(mol·K)。在298K时，该反应的吉布斯自由能变化ΔG是多少？

A.-459.1kJ/mol

B.459.1kJ/mol

C.0kJ/mol