2.3化学反应的方向 教学设计- 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

《第三节 化学反应的方向》教学设计

——高中化学人教版选择性必修1《化学反应原理》（2026-2027学年）

课时：1 课时（40 分钟）　　课型：新授课

一、教材分析

本节是人教版（2019）高中化学选择性必修1《化学反应原理》第二章《化学反应速率与化学平衡》的第三节。学生在本章前两节已经学习了化学反应速率和化学平衡，解决了反应“进行得快慢”“进行到什么程度”的问题，本节则从热力学角度回答化学反应“能不能自动进行、向哪个方向进行”的问题，是本章知识体系中不可或缺的一环，也为后续工业生产条件的选择与优化奠定了理论基础。

教材从学生熟悉的生活经验（水往低处流、冰在室温下融化、钢铁在潮湿空气中生锈等）引入自发过程与自发反应的概念，接着分别讨论焓变与熵变对反应方向的影响：通过大量事实说明多数放热反应能自发进行，但吸热反应也可能自发，说明焓判据不是唯一判据；再从体系混乱度的微观视角建立熵的概念，指出体系有向熵增方向转变的倾向，但熵判据同样不能单独作为判据。最后教材将焓变与熵变统一起来，引出复合判据ΔG＝ΔH−TΔS，并用其判断反应方向、估算反应自发进行的温度条件。

本节内容分为两部分：一是自发过程、自发反应与焓判据、熵判据；二是复合判据（自由能变ΔG）及其应用。教学重点是复合判据ΔG＝ΔH−TΔS的建立与运用，教学难点是熵概念的微观建构以及利用ΔG＝ΔH−TΔS估算反应自发进行的温度条件。

二、学情分析

知识基础：学生已经学习了化学反应速率与化学平衡，知道一定条件下可逆反应会达到平衡状态；在必修阶段学习了化学反应中的能量变化，知道常见放热反应与吸热反应，会读热化学方程式。这些都为本节学习提供了铺垫。

认知障碍：一是学生对“自发”与“快慢”容易混淆，误认为自发反应一定进行得很快；二是“熵”是学生首次正式接触的物理量，混乱度的微观图像比较抽象，学生难以从粒子排布的角度理解熵增熵减；三是复合判据ΔG＝ΔH−TΔS中，焓变常用kJ·mol−1作单位而熵变常用J·mol−1·K−1作单位，计算时单位不统一是学生

的易错点；四是学生习惯于“非对即错”的单一因素判断，缺乏将两个相反因素综合考虑的辩证思维。

因此，教学中要从真实情境和生活经验出发，通过大量事实让学生自己归纳出单一判据的局限性，再引导他们水到渠成地建构复合判据；通过示意图和具体计算突破熵的微观理解与温度条件的估算两个难点。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）宏观辨识与微观探析：通过生活实例认识自发过程的方向性；从微观粒子排布的角度理解混乱度与熵的含义，能判断常见物理过程和化学变化的熵变情况，建立“熵增”的微观图像。

（2）变化观念与平衡思想：认识化学反应具有方向性，反应方向由焓变与熵变共同决定；理解ΔG＝ΔH−TΔS中温度对反应方向的影响，形成用复合判据判断反应方向的动态平衡观。

（3）证据推理与模型认知：基于“多数放热反应能自发进行”“吸热反应也能自发”等事实证据，通过归纳推理认识单一判据的局限性，建构“焓熵复合判据”思维模型，并运用模型预测反应方向、计算反应自发进行的温度条件。

（4）科学探究与创新意识：通过分析氢氧化钡晶体与氯化铵反应吸热却能自发进行等实验事实，体会“依据证据修正原有认识”的科学探究方法，敢于提出质疑并寻找新的解释。

（5）科学态度与社会责任：结合“双碳”目标下二氧化碳资源化利用的真实情境，体会化学热力学对能源开发和化工生产的指导价值，增强节约能源、绿色低碳的社会责任感。

四、教学重难点

教学重点：自发过程与自发反应的概念；焓判据与熵判据的内容及局限性；复合判据ΔG＝ΔH−TΔS的建立与运用。

教学难点：熵与混乱度的微观理解；由事实证据归纳出单一判据局限性的推理过程；运用ΔG＝ΔH−TΔS计算反应自发进行的温度条件（含kJ与J的单位换算）。

五、教学方法与教学准备

教学方法：情境教学法、问题驱动法、讨论归纳法、讲授法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含水往低处流、冰雪融化、“液态阳光”工程等图片，混乱度对比示意图，转变温度示意图，课堂练习）；氢氧化钡晶体与氯化铵反应的演示实验视频。

六、教学过程（40 分钟）

（一）情境导入（约 4 分钟）

教师展示图片并介绍：我国科学家建成了“液态阳光”示范工程——利用太阳能发电电解水制取氢气，再让二氧化碳与氢气反应合成绿色甲醇。近年来，绿色甲醇作为新型船用燃料受到国际航运界的广泛关注，成为“双碳”目标下二氧化碳资源化利用的代表性成果。

教师提问：煤、天然气“一点就着”，燃烧反应放出的能量可以拿来发电；可为什么要把燃烧产物二氧化碳重新变回燃料，却要费这么大周折、消耗大量能量？化学反应“往哪个方向走”，到底由什么决定？

学生活动：观察图片，联系生活经验思考并自由发言。

教师引导：燃烧能自动进行，而它的逆过程不能自动进行，必须对体系做功。这说明化学反应是有方向性的。今天我们就来寻找判断化学反应方向的依据——学习第三节《化学反应的方向》。

（二）自发过程与自发反应（约 7 分钟）

教师展示图片组：水从高处流向低处、热从高温物体传向低温物体、冰在室温下融化、铁器在潮湿空气中生锈。

教师提问：这些过程有什么共同特点？在同样条件下，它们的逆过程能自动发生吗？

学生活动：观察、讨论、归纳——这些过程都不需要外力帮助就能自动进行；而它们的逆过程（水往高处流、热量从低温流向高温、铁生锈复原）在同样条件下不能自动发生，必须借助外界做功（如用水泵抽水、用制冷机制冷）。

教师讲解：在一定条件下，不需要外力帮助就能自动进行的过程叫作自发过程；相应的化学反应叫作自发反应。强调两个要点：第一，“一定条件下”是前提，条件改变，过程的方向可能随之改变，例如水在常温下自发结冰吗？在零下低温就能自发结冰；第二，自发过程具有方向性，其自发进行可被用来做有用功，例如水流从高处流向低处可以推动水轮机发电；而要使水往高处流，就必须消耗外界的能量对它做功。