无机化学课程典型教学案例
无机化学课程 典 型 教 学 案 例
目录、教学案例1--“化学反应方向的判断”二、教学案例2--“影响化学反应速率的因素5三、教学案例3-“化学平衡的移动”..12四、教学案例4-“缓冲溶液”17五、教学案例5--“原子结构”.2631六、教学案例6--“杂化轨道理论”七、教学案例7-“稀溶液的依数性”37八、教学案例8--“化学键”.49九、教学案例9-“碱金属和碱土金属”54十、教学案例10-“配位化学”61
目 录 一、教学案例 1-“化学反应方向的判断”.1 二、教学案例 2-“影响化学反应速率的因素”.5 三、教学案例 3-“化学平衡的移动”.12 四、教学案例 4-“缓冲溶液”.17 五、教学案例 5-“原子结构”.26 六、教学案例 6-“杂化轨道理论”.31 七、教学案例 7-“稀溶液的依数性”.37 八、教学案例 8-“化学键”.49 九、教学案例 9-“碱金属和碱土金属”.54 十、教学案例 10-“配位化学”.61
一、教学案例1-“化学反应方向的判断”化学反应方向的判断【教学目标】知识目标：（1)化学反应的自发过程：(2)影响化学反应方向的因素；(3)化学反应方向的判断；(4)使用△G判据的条件。能力目标：（1)能够结合事例阐述化学反应的自发过程，培养学生分析问题能力(2)能够从化学反应的烩变、炳变及温度对化学反应方向的影响，综合归纳出化学反应方向的吉布斯自由能变判据（△G），培养学生综合归纳推理的能力；(3)了解吉布斯的生平及为化学热力学所作出的巨大贡献，培养学生文献查阅能力及自主学习能力。思政目标：（1)介绍吉布斯一生淡泊名利、持之以恒为科学研究和教育事业作出巨大贡献的史实，增强学生的国际视野的同时，结合我们国家为化学的教学和科研作出巨大贡献的徐光宪等老一辈化学家，激发师范专业的学生学习化学的热情，引导学生树立牢固的专业思想，建立为中华民族的伟大复兴而努力拼搏的理想信念；(2)科学认识马克思主义哲学的对立统一规律，让学生学会运用马克思主义哲学对立统一原理学习和理解化学反应方向的判据，培养学生辩证思维能力；(3)引导学生充分认识对立统一思想对学习无机化学的指导作用。【重点】1、△G的定义与推导2、化学反应方向的判据△G【难点】1、△G的定义与推导1
1 一、教学案例 1-“化学反应方向的判断” 化学反应方向的判断 【教学目标】 知识目标：(1)化学反应的自发过程； (2)影响化学反应方向的因素； (3)化学反应方向的判断； (4)使用ΔG 判据的条件。 能力目标：(1)能够结合事例阐述化学反应的自发过程，培养学生分析问题能力 (2)能够从化学反应的焓变、熵变及温度对化学反应方向的影响，综 合归纳出化学反应方向的吉布斯自由能变判据(ΔG)，培养学生综合归 纳推理的能力； (3)了解吉布斯的生平及为化学热力学所作出的巨大贡献，培养学生 文献查阅能力及自主学习能力。 思政目标：(1)介绍吉布斯一生淡泊名利、持之以恒为科学研究和教育事业作 出巨大贡献的史实，增强学生的国际视野的同时，结合我们国家为化 学的教学和科研作出巨大贡献的徐光宪等老一辈化学家，激发师范专 业的学生学习化学的热情，引导学生树立牢固的专业思想，建立为中 华民族的伟大复兴而努力拼搏的理想信念； (2)科学认识马克思主义哲学的对立统一规律，让学生学会运用马克 思主义哲学对立统一原理学习和理解化学反应方向的判据，培养学生 辩证思维能力； (3)引导学生充分认识对立统一思想对学习无机化学的指导作用。 【重点】 1、ΔG 的定义与推导 2、化学反应方向的判据ΔG 【难点】 1、ΔG 的定义与推导
2、（S）的定义【教学设计】：(1)自然界中自发进行的过程总有一个共同的特点，即一般总是向能量降低的方向进行，即能量最低原理，如：水从高处往低处流，等。体系能量越低越稳定，某些放热反应(AH<0)在298.15K，标准态下是自发的，如：酸碱中和反应，碳在空气中的燃烧等。但是：有些吸热过程也能自发进行，如：水的蒸发、NH4CI、KNO3溶于水及CaCO3的分解等。因此：焰变△H不能作为化学反应自发性的普遍判据。(2)一般而言：摘增(AS>0(有利于反应的自发进行，如：水的蒸发、NH4CI、KNO溶于水及CaCO3的分解，等都是增的过程。但并非滴减的反应(AS<O)都非自发，如2H2+O2=2H2O。系统学习摘S及标准摩尔熵Sm定义及△,Sm的计算。(3)对非孤立体系，仅用△S作反应自发性的判据也是不全面的，有时还需考虑温度，如：T<273.15K，水一冰，△S<0，它就是一个自发过程。（4)以上“矛盾”完全可以运用马克思主义哲学对立统一原理进行分析并解决(图1)。这表明：一个过程(或一个反应)的自发性，不仅与△H、4S有关，同时也与T有关。反应方向的判据必须结合这三个因素，这三者的关系辩证统一于化学反应方向的判据△G中，从而自然引导学生对吉布斯自由能判据△G的理解与掌握。系统介绍标准摩尔生成自由能△Gm的定义及任意状态化学反应吉布斯自由能变AG的计算方法。吉布斯自由能判据（AG)充分体现了马克思主义哲学对立统一思想在化学反应方向判据中的具体运用。同时，结合吉布斯的生平，让同学们知道吉布斯是十九世纪著名物理化学家和数学物理学家。他一生淡泊名利，专心于教学科研，精心培养学生。科研上，不急功近利，为物理化学的发展作出了巨大的贡献。同时，介绍我们国家为物理化学的教学和科研作出巨大贡献的徐光宪等老一辈物理化学家。借此引导我们的学生热爱党的教育事业，树立仁爱、奉献的精神，确立终身以德育人报国的远大职业理想，让未来的自己桃李满天下，未来的学生变得更加优秀美好。2
2 2、熵(S)的定义 【教学设计】： (1)自然界中自发进行的过程总有一个共同的特点，即一般总是向能量降 低的方向进行，即能量最低原理，如：水从高处往低处流，等。体系能量越低越 稳定，某些放热反应(ΔH＜0)在 298.15 K，标准态下是自发的，如：酸碱中和反 应，碳在空气中的燃烧等。但是：有些吸热过程也能自发进行，如：水的蒸发、 NH4Cl、KNO3溶于水及 CaCO3 的分解等。因此：焓变ΔH 不能作为化学反应自 发性的普遍判据。 (2)一般而言：熵增(ΔS＞0(有利于反应的自发进行，如：水的蒸发、NH4Cl、 KNO3 溶于水及 CaCO3 的分解，等都是熵增的过程。但并非熵减的反应(ΔS＜0) 都非自发，如 2H2+O2=2H2O。系统学习熵 S 及标准摩尔熵 Sm定义及ΔrSm的计算。 (3)对非孤立体系，仅用ΔS 作反应自发性的判据也是不全面的，有时还需 考虑温度，如：T≤273.15 K，水→冰，ΔS＜0，它就是一个自发过程。 (4)以上“矛盾”完全可以运用马克思主义哲学对立统一原理进行分析并解 决(图 1)。这表明：一个过程(或一个反应)的自发性，不仅与ΔH、ΔS 有关，同时 也与 T 有关。反应方向的判据必须结合这三个因素，这三者的关系辩证统一于 化学反应方向的判据ΔG 中，从而自然引导学生对吉布斯自由能判据ΔG 的理解 与掌握。系统介绍标准摩尔生成自由能ΔfGm 的定义及任意状态化学反应吉布斯 自由能变ΔG 的计算方法。吉布斯自由能判据(ΔG)充分体现了马克思主义哲学对 立统一思想在化学反应方向判据中的具体运用。同时，结合吉布斯的生平，让同 学们知道吉布斯是十九世纪著名物理化学家和数学物理学家。他一生淡泊名利， 专心于教学科研，精心培养学生。科研上，不急功近利，为物理化学的发展作出 了巨大的贡献。同时，介绍我们国家为物理化学的教学和科研作出巨大贡献的徐 光宪等老一辈物理化学家。借此引导我们的学生热爱党的教育事业，树立仁爱、 奉献的精神，确立终身以德育人报国的远大职业理想，让未来的自己桃李满天下， 未来的学生变得更加优秀美好
这表明：一个过程（或一个反应）的自发性，与△H、△S有关，同时也与T有关。马克思主义哲学对立统一规律1878年美国著名物理化学家吉布斯提出摩尔吉布斯自由能变量（简称自由能量）NG在等温、等压，不做非体积功条件下，ArG,=A,Hm-T·A,S.Gibbs公式吉布斯的生平及对化学热力学作出的巨大贡献【实施策略】一一探究式教学法，帮助学生掌握运用马克思主义哲学对立统一原理思考问题的方法，从而学习并掌握化学反应方向的吉布斯自由能判据△G。设计问题：（1)什么是自发反应？如何判断反应是否自发？(2)能量最低原理的内容是什么？能量最低原理是否意味着，所有的放热反应都是自发反应？吸热反应都是非自发的？引导学生结合具体例子分析问题。那么，焰变△H能否作为反应自发性的判据？(3)摘S是描述体系混乱程度大小的物理量。混乱程度增大的反应一般有利于反应的发生。那么，能否讲炳增加的反应都是自发反应？摘减少的反应都是非自发反应？引导学生结合具体例子分析问题。进而引导学生判断变△S能否作为化学反应自发性的判据？(4)温度对反应的自发性有无影响？举例说明。(5)引导学生得出结论：一个过程(或一个反应)的自发性，与AH、AS有关，同时也与T有关。反应方向的判据必须结合这三个因素。那么这个判据是什么？引导学生基于马克思主义哲学的对立统一规律对吉布斯自由能判据△G的学习。引导学生回忆马克思主义哲学的对立统一思想的内涵。(6)结合同学们课前自己对吉布斯生平的有关资料的查询，引导同学们回答吉布斯一生最大的贡献是什么？他的最宝贵的品质是什么？对我们今后的职业生涯有何启发？(7)如何在无机化学的学习中正确合理运用马克思主义哲学的对立统一原理?3
3 【实施策略】——探究式教学法，帮助学生掌握运用马克思主义哲学对立统一原 理思考问题的方法，从而学习并掌握化学反应方向的吉布斯自由能判据ΔG。 设计问题： (1)什么是自发反应？如何判断反应是否自发？ (2)能量最低原理的内容是什么？能量最低原理是否意味着，所有的放热反 应都是自发反应？吸热反应都是非自发的？引导学生结合具体例子分析问题。那 么，焓变ΔH 能否作为反应自发性的判据？ (3)熵 S 是描述体系混乱程度大小的物理量。混乱程度增大的反应一般有利 于反应的发生。那么，能否讲熵增加的反应都是自发反应？熵减少的反应都是非 自发反应？引导学生结合具体例子分析问题。进而引导学生判断熵变ΔS 能否作 为化学反应自发性的判据？ (4)温度对反应的自发性有无影响？举例说明。 (5)引导学生得出结论：一个过程(或一个反应)的自发性，与ΔH、ΔS 有关， 同时也与 T 有关。反应方向的判据必须结合这三个因素。那么这个判据是什么？ 引导学生基于马克思主义哲学的对立统一规律对吉布斯自由能判据ΔG 的学习。 引导学生回忆马克思主义哲学的对立统一思想的内涵。 (6)结合同学们课前自己对吉布斯生平的有关资料的查询，引导同学们回答 吉布斯一生最大的贡献是什么？他的最宝贵的品质是什么？对我们今后的职业 生涯有何启发？ (7)如何在无机化学的学习中正确合理运用马克思主义哲学的对立统一原 理？