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化学反应的方向教学设计 教学基本信息 课题 化学反应的方向 教材 书名：《化学反应原理》 出版社：山东科技出版社 出版日期：2005 年 8 月 指导思想与理论依据 本教学设计首先依据《普通高中化学课程标准》对化学反应方向的要求：能够用熵变和焓变说明化学反应的方向。依据《化学反应原理》模块的功能定位，发展学生的“定量观”“微粒观”“动态观”，明确了教学设计的核心目标：从定量的角度建立学生对化学反应的方向的认识。 在此基础之上，本设计又对化学反应的方向的功能与价值，以及学生认识发展的障碍点进行了分析，从而确定了教学设计的思路。 教材分析及学习者分析 化学反应方向在教材中的地位 《化学反应的方向》处于化学反应原理模块第2章的第一节，其它三节依次为：化学反应的限度、化学反应的速率以及工业合成氨生产条件的选择。先方向后限度和速率的顺序体现了科学家研究化学反应、利用化学反应的基本思路，即：先从热力学的角度研究化学反应的方向，研究反应在给定的温度、压强下是否具有发生的可能性，以及在什么条件下可能发生。当热力学判定反应具有发生的可能性，才有必要从热力学的角度研究反应的限度，从动力学的角度研究反应速率。因此反应方向的研究是科学研究的第一步。 学生的认识发展分析 学生在初三阶段，通过对复分解反应的学习对化学反应的方向形成了初步感性认识。在必修阶段，通过对氧化还原反应、离子反应发生条件的学习初步意识到有些反应在一定温度和压强下是不能发生的，形成了对反应方向的定性认识。选修阶段，通过对方向判据的学习，使学生形成对反应方向的定量认识。学生能够从定性、定量两个角度对反应在一定条件下的自发性进行分析，能够定量计算反应自发所需要的温度。 学生认识障碍点分析 学生认识障碍点主要在于“自发反应”及“熵”两个核心概念的理解上。学生对自发反应的典型错误理解：一是不考虑反应条件（一定温度、压强）对反应自发性的影响，没有条件的限制讨论反应自发性是没有意义的。第二，把自发性等同于反应一定发生，甚至于等同于快速发生。对熵的认识障碍主要源于概念的抽象性和复杂性。高中阶段不可能深入解释熵的真正含义，只能定性说明，因此学生认为“熵”比较难于理解。 基于上述分析确定本设计的知识线索、学生认知线索、问题线索、情景及学生活动线索如下： 知识逻辑线 认识发展线 驱动问题线 情景素材线 学生活动线 化学反应方向 自发反应 焓变对反应方向的影响 熵变对反应方向的影响 焓变和熵变对反应方向的共同影响 反思反应事实 化学反应存在方向 放热反应是自发的，吸热反应非自发 焓变不是影响反应方向的唯一因素 熵增反应自发，熵减的反应非自发 熵变不是影响反应方向的唯一因素 化学反应方向由 △H-T△S决定 方向判据的应用 为什么工业制钛的第一步反应不能自发进行？ 化学反应向着怎样的方向自发进行？ 在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？ 在一定温度和压强下，吸热反应自发进行的原因是什么？ 化学反应一定不能向着熵减的方向自发进行吗？ 科学家利用方向判据能干什么？ 钛的用途、工业制钛反应的设计 复分解、氧化还原反应 放热反应例证 自发吸热反应例证（实验） 固体溶解、墨水在水中扩散，气体扩散实验 铝热反应例证 四种反应例证 工业制钛的反应原理设计 认识反应的方向性 建立自发反应的概念 提出放热反应自发 的假设 观察自发的吸热 反应实验 提出熵增的反应 自发进行的假设 验证假设，获得△H、△S共同影响方向的结论 对反应例证进行定量分析感受方向判据的价值 教学目标 知识技能： 知道化学反应存在方向问题，了解自发反应的含义，能认识到自发反应并不等于反应迅速发生，而是反应发生的一种可能性。 初步了解熵的含义，理解放热、熵增有利于反应自发进行，会定性判断化学反应前后熵的变化情况。 初步学会利用吉布斯自由能的判据分析反应的自发性。 过程与方法： 通过分析焓变、熵变对反应方向的影响，使学生认识到两种因素的影响不是孤立的，而是通过△H-T△S相互关联的。 通过对具体反应自发方向的分析，使学生认识到当焓变与熵变对反应方向的影响相反时，反应能否自发取决于温度。 通过典型反应自发性的讨论，使学生初步认识到△H-T△S判据的价值在于：科学家不仅能预测反应的自发性，还能控制和设计反应使之向着预期的方向自发进行。 情感态度价值观： 通过对金属钛制备反应的讨论使学生初步了解化学热力学理论研究的重要意义。 通过介绍熵在其它领域的应用，使学生初步体会到熵这一物理量的重要性，熵增是自然过程的重要特征。 教学重点