无机化学课程思政教学案例

在新时代新征程上，我国高等教育肩负着为党育人、为国育才的根本使命，必须坚定不移地贯彻落实立德树人的根本任务，将思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全员育人、全程育人、全方位育人。作为化学学科大厦的基石和核心基础课程，《无机化学》在大学化学教育体系中占据着举足轻重的地位，它不仅是学生系统掌握物质结构、性质、反应规律与合成方法的起点，更是构建化学思维、培养科学素养、理解物质世界本源的关键环节，其基础性、系统性和理论性决定了其在学生知识体系构建和专业能力培养中不可替代的核心作用。在此背景下，深入挖掘《无机化学》课程所蕴含的丰富思政元素，将价值引领有机融入知识传授和能力培养之中，实现课程教学与思政教育的同向同行、协同发力，不仅是落实国家教育方针政策、践行大学育人理念的必然要求，更是提升《无机化学》课程育人实效、培养具有家国情怀、科学精神、创新能力和健全人格的高素质化学人才的迫切需要。

一、无机化学化学热力学基础章节课程思政教学案例

1. 教材分析

《化学热力学基础》选自高等教育出版社《无机化学》第五版上册第五章，主要研究宏观过程的能量变化、过程的方向与限度的规律，涉及化学反应的热效应、化学反应的方向和限度、化学平衡、溶液与相平衡、电化学热力学、表面与界面等化学热力学内容，通过学习，可以满足利用化学热力学原理讨论化学反应的一般需要，因此该内容在整个大学阶段知识的设置上具有承前启后的作用。

2. 学情分析

本章节授课对象为化学专业大一新生。学生已会判定化学反应方向和限度，已掌握热力学第一定律知识；学生初步具备收集资料、整理资料、分析问题、自主探究的能力，已形成一定的归纳总结能力，具有一定的科学严谨的治学态度，为本章节的学习建立了能力基础；同时大一新生对大学生活充满向往，思维比较活跃，对知识具有探究精神，因此在教师的引导下，能克服本章节的知识重点和难点。

3. 教学目标知识目标

① 掌握热力学10 个基本概念；

②能概述化学热力学四个重要的状态函数；

③ 能应用热力学状态函数判定化学反应的方向和限度，会计算化学反应的焓、熵、自由能等。

能力目标

① 会建立简单的模型，能分析问题、解决问题；② 能自主探究。

思政目标

① 养成科学严谨的治学态度；

② 能辩证统一看待问题；

③ 具有可持续发展的观念。

4. 教学过程

[ 情景创设 1]

【教师】教师将墨水滴到清水中，在这个过程中温度没有发生任何变化，但是这个过程自发进行了，请简单分析一下原因？

【学生】因为体系混乱度也就是熵增大了

【教师】由此例可以看出，除了能量降低是自发过程的一个因素，在内能不变的情况下，混乱度增大也可以导致体系的过程自发进行。那么任何一个反应发生的判断依据是什么？

[ 情景创设 2]

全球范围内，环境的保护与治理都是热门话题，近年来，大量的 S0₂ 与 N0_x 的排放对环境造成了不可逆的破坏，因此对工业烟气进行脱硫脱硝是工业生产中重要的一环。

活动一：

[ 教师 ] 脱硫脱硝一体化技术主要有活性炭吸附法、等离子体技术法、生物法、半干湿法、催化法等技术方法，其中湿法脱硫是一种常用的技术，广泛用于真实工业生产过程中。

[ 教师 ] 在工业氯酸脱硫脱硝工业中，请写出在氧化吸收塔中 S0₂ 、NO 分别与氯酸可能发生的化学反应？

[ 学 ΔtΨ_±]13N0+6HCl0₃+5H₂0=6HCl+10HNO₃+3N0₂

3SO2+HClO3+3H2O=HCl+3H2SO4[ 任务一] 热力学视角探究“氯酸脱硫脱硝”的可行性

以 3S0₂+HCl0₃+3H₂O=HCl+3H₂S0₄ 为例，从氧化还原反应的角度判断这个反应发生的依据是什么？

[ 学生 ]S0₂ 中 S 既有氧化性又有还原性， HCl0₃ 中的 Cl 具有氧化性，两者发生氧化还原反应可生成HCl 和 H₂SO₄∘ 。

[ 追问 ] 从价态角度分析，理论上该反应是能够发生的，结合所学化学反应原理，能否通过数据进行深入判断呢？

[ 教师] 结合提供的数据，分析工业氯酸脱硫的可能性[ 学生] 经计算，根据△H-T △S<0，该反应在常温常压下

[ 教师 ] 判断化学反应自发进行的方向，要综合考虑反应的焓变与熵变 2个因素。1878 年，美国化学家吉布斯通过证明，在恒温恒压只做体积功的自发反应，其焓变、熵变和温度三者必须满足如下关系： Δ H –T Δ S<0 反应自发进行

[ 教师] 吉布斯自由能是状态函数吗？

[学生 ]G=H-TS ，称吉布斯自由能，单位为J或kJ，为状态函数，没有绝对值。[ 任务二] 类比状态函数焓，学习吉布斯自由能

[ 教师 ] 自由能是状态函数，标准摩尔反应自由能改变等于各组分的标准摩尔生成自由能与化学计量数乘积的加和。

[ 任务三] 热力学视角探究“氯酸脱硝”的可行性

[ 教师] 请计算氯酸脱硝进行的可行性，数据如下。

[ 学生] 计算并说明反应进行的可能性。

[ 任务四] 探究反应在标准状态下可以自发进行的最低温度

[ 教师 ] 工业中，温度会极大影响化学反应速率，请计算工业脱硫脱硝进行的最低温度。

3S0₂ （g） +HCl0₃ （l） +3H₂0 （g）=HCl（l） +3H₂S0₄ （l）

[ 学生] 计算并讨论

[ 教师 ] 当一个化学反应处于化学平衡状态时，我们称这个化学反应已经达到反应限度。这时，存在一个平衡常数K 来度量化学反应限度的大小。

通过 Van’t Hoff 等人热力学理论 ，通过计算 K^∗ ，可知任一反应的反应限度如何。

[ 教师 ] 工业废气脱硫脱硝技术的发展对环境保护和能源行业具有重要意义，针对不同工况，采用组合工艺和智能化控制可优化污染物治理效果，未来应进一步探索低成本、高效率的脱硫脱硝技术， 推动绿色低碳产业的发展。

[ 任务五] 知识应用：使用吉布斯自由能变来判断反应进行及进行的程

例 1 ：查出生成烩和标准嫡，计算汽车尾气中的一氧化氮和一氧化碳在催化剂表面上反应生成氮气和二氧化碳在什么温度范围内是自发的。反应能否实际发生？

例 2 ：用凸透镜聚集太阳光加热倒置在液汞上的装满液汞的试管内的氧化汞，使氧化汞分解出氧气，是拉瓦锡时代的古老实验。估算：使氧气的压力达到标态压力和 1 kPa 所需的最低温度 （ 忽略汞的蒸气压 ），并估计为使氧气压力达1kPa，试管的长度？

结语

本文以“化学热力学基础”为例，通过构建“工业烟气脱硫脱硝”真实教学情境，验证了课程思政的实践：该案例以反应自发性和限度为知识载体，将辩证思维、科学态度与可持续发展观等思政目标具象化为探究任务，使学生在分析环保技术可行性的过程中同步实现知识内化与价值认同；其“情境- 问题-探究- 升华”的教学路径，使学生在掌握状态函数应用的同时，自然建构起“理论联系实际、科技服务社会”的认知范式，充分彰显了思政教学案例在实现“知识探究- 能力培养- 价值塑造”三维育人目标中的关键桥梁作用。

基金资助：本文系学院校级教学改革与研究项目（项目名称：求真探化，格物致知-《无机化学1》课程思政研究；项目代码：409-XJGY2024016）