鲁科版化学反应原理模块教材分析-ppt-鲁科版课件.ppt

北京师范大学化学学院王明召,化学反应原理模块教材分析,超越分子前沿（美）21世纪化学科学的挑战委员会著,*21世纪化学和化工的研究对象已不限于分子，要超越分子以上的各个层次，直到有组织的化学体系，包括材料、器件、活的细胞，甚至整个器官。*21世纪的化学和化工超越化学科学的传统界面，渗透到化学能起重要作用的生命科学、材料科学、能源科学、信息科学、国防和安全科学等重要领域中。,化学要解决的6个基本问题*合成与生产制造 最重要*物质的化学变化和物理变化*分析、分离和控制*计算与理论*化学与生物学、医学的界面*材料的设计和制作,超越分子前沿（美）21世纪化学科学的挑战委员会著,超越分子前沿,化学具有不同寻常的特殊之处。化学科学涉及发现和创造两部分。*化学家希望发现化学世界的构成从原子、分子到有组织的体系如材料、器件、活体细胞和整个生物体等而且他们还希望了解构成之间如何相互作用并随时间改变。*化学家并不仅限于研究业已存在的化学世界的构成，他们也研究那些可能存在的未知分子和物质及相互作用。,现代化学的特征,1.实验设备的仪器化和计算机化2.从宏观层次到微观层次3.从定性向定量化发展4.从静态研究到动态研究5.开始建立统一的理论6.快速有效的分离纯化方法7.从单一学科发展到综合学科和边缘学科,加拿大化学家RJ吉利斯皮（R.J.Gillespie）1995年在美国化学会的“普通化学中必须包括什么内容”研讨会上提出现代化学基础的 6种化学基本概念：1.原子、分子、离子2.化学键：是什么使原子在分子和晶体中结合在一起？3.分子的几何形状；三维化学4.动力学理论5.化学反应6.能和熵,物质结构与物质性质：在微观层面上化学反应原理：在宏观层面上 反映现代化学最基本的 研究思想、方法、结果 使部分学生获得学习现代化学所需要的、比较全面的训练。培养符合时代要求的高素质专业人才,化学反应原理选修模块的对象：对化学有兴趣或将升入大学学习理科的学生。教材既应注重基础性，又应注重提高性。学生通过化学反应原理的学习能够有效提升对化学反应的认识，能够具有大视野，能够多角度地以高观点分析化学反应。,课程标准：通过B4模块教材的学习，学生应主要在以下几个方面得到发展,1.认识化学变化所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的正确观念；2.了解化学反应中能量转化所遵循的规律，知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用；3.赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用，能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释；4.增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。,化学反应原理的内容标准,主题1.化学反应与能量主题2.化学反应速率与化学平衡主题3.溶液中的离子平衡,课程标准主题1.化学反应与能量,1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。3.能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4.体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。5.通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。6.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。,课程标准主题2.化学反应速率与化学平衡,.知道化学反应速率的定量表示方法，通过实验测定某些化学反应速率。.知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律。.通过催化剂实际应用的事例，认识其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。.能用焓变和熵变说明化学反应的方向。.描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。.通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,课程标准主题3.溶液中的离子平衡,1.能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。2.知道水的离子积常数，能进行溶液pH的简单计算。3.初步掌握测定溶液pH的方法，知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要应用。4.认识盐类水解的原理，归纳影响盐类水解程度的主要因素，能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。5.能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。,教材的内容体系,课程标准主题1.化学反应与能量,课程标准 主题2.化学反应速率与化学平衡,课程标准主题3.溶液中的离子平衡,化学热力学,物理化学,化学动力学,第一章化学反应与能量转化,课程标准与教材内容安排,焓变概念焓变计算,原理,第一章化学反应与能量变化,化学能与电能的相互转化,以能量转化为纲,化学能转化为热能反应的热效应,电能转化为化学能电解,化学能转化为电能 原电池,应用,感性认识,理性认识,本质理解,热效应反应热焓变及其简单计算热化学方程式,理性分析,定量分析,知识发展与基本框架,第1节 化学反应的热效应,等温、等压不做其他功,反应热,含义：H0 吸热反应 H0 放热反应单位：kJ mol-1,内容体系,定量水平,有了“反应热”为什么还要引入“焓变”的概念？,反应热与反应焓变都属于化学反应能量变化，但焓变的科学意义层次更高。焓是状态函数，焓变仅决定于始终态，而反应热不是状态函数。在等温等压条件下，QpH，在其他条件下，（如T、V一定）反应热就不等于Qp了，此时仍然存在焓变。焓变是比反应热更普遍的反应能量变化的表述,关于“焓”、“焓变”概念的教学,反应焓变的计算是教学的重点。不回避概念，但不在“焓”、“焓变”的概念上纠缠，不要求学生进行概念辨析。,第2节 电能转化为化学能电解,简单体系,第3节 化学能转化为电能电池,应用,防止,？,电子有序流动,第二章化学反应的方向、限度与速率,主题2化学反应速率和化学平衡,认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。,描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。,能用焓变和熵变说明化学反应的方向。,通过催化剂实际应用的事例，认识其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。,通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律。,知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。,知道化学反应速率的定量表示方法，通过实验测定某些化学反应速率。,第节化学反应的方向,第节化学反应的限度,第节化学反应的速率,第节化学反应条件的优化工业合成氨,课程标准,教 材,教材与课程标准,化学反应条件的优化工业合成氨,第二章化学反应的方向、限度与速率,第一节,化学反应的方向,反应熵变,反应焓变,共同 影响,放热,吸热,熵增,熵减,把握整体思路不在概念细节上纠缠,提高对熵的认识,1.建立有序与无序的概念,8枚硬币分布方式,2.从分子微观运动看熵与混乱度的关系,3.摩尔熵变的规律(1)同一物质在不同状态 Sm(g)Sm(l)Sm(s)(2)同类物质，摩尔质量越大，Sm值越大(3)摩尔质量相同的不同物质 结构越复杂Sm值越大(4)同一物质随温度升高而熵值增大4.化学反应熵变的计算,第二节,化学反应的限度（反应达平衡状态),化学反应平衡状态的建立,化学反应限度的定量描述,反应条件对化学平衡的影响,化学平衡常数,平衡转化率,温度,浓度,压强,用平衡时正、逆反应的速率相等来引入平衡常数概念就不得不套用只适用于基元反应的质量作用定律来处理正、逆反应的速率方程，这与现代化学反应原理相矛盾。根据实验总结、概括出经验平衡常数概念,顺理成章地引出中学教材要求的经验平衡常数（不是热力学平衡常数），避开了上述矛盾。,不从正、逆反应速率相等的角度引入平衡常数,例：气相反应N2+3H2 2NH3 Kx=8.33其平衡组成：n(NH3)=n(H2)=1.00 mol,n(N2)=3.00 mol 加入0.10 mol N2：按勒夏特列原理n(N2)增加必有利于消耗N2的反应，即平衡正向移动。实际上平衡移动方向相反:x NH3=xH2=1.00 mol/5.10 mol=0.196 xN2=3.10 mol/5.10 mol=0.608 Qx=8.39 Kx 为使Qx=Kx，应增大xN2及xH2，减少xNH3，即平衡向左移动，勒夏特列原理失效。原因：反应体系是开放体系,不仅仅根据勒夏特列原理讨论化学平衡移动,勒夏特列原理成立的条件：均相、封闭体系、只改变一个热力学量,例：平衡浓度不同时，各加1mol,在编写“化学平衡移动”这一部分时，从Q与K比较的普遍性定量规律来分析平衡移动的方向问题，保证教材的科学性。为了使教材具有实用性，也介绍了化学平衡移动的定性规律，用于进行定性判断。,不仅仅根据勒夏特列原理讨论化学平衡移动,c、p 对化学平衡的影响与T的影响不同,0 向右自发D G=0 平衡态 0 向左自发D G=D G+RTlnQ平衡：D G=0 D G+RTlnK 0D G=RTlnK+RTlnQ 0RTln(Q/K)=0 0,定温K不变,变温K改变,第三节,化学反应速率,反应历程,化学反应速率的定量描述,影响化学反应速率的因素,温度浓度压强催化剂,理论基础,定量研究基础,现存问题：*学生不了解化学反应是如何进行的*滥用质量作用定律、碰撞理论*片面解释活化能概念教材安排揭示化学反应复杂性的内容：“化学反应是怎样进行的”提出概念：“反应历程”、“基元反应”对学生正确理解有关化学反应速率的若干问题 起到提纲挈领的作用。,只有在基元反应层面才能直接应用质量作用定律 才有活化能确定的物理意义 才能应用碰撞理论 才能认识催化作用的原理,将基元反应的概念作为反应速率教学的平台,总反应与基元反应,例1：2N2+5O2+2H2O,4HNO3 长期共存,1.反应方向及限度常温常压下热力学不稳定2长期共存动力学稳定性（趋向平衡的速率）3一触即发：烧红的铁丝，铂黑：爆炸反应速率与条件,例如：H2+Cl2反应 H2+Cl2=2HCl 总（包）反应,动力学的研究内容,说明：化学反应既有热力学问题（方向、限度）又有动力学问题,第四节,适宜的合成氨条件,化学反应条件的优化工业合成氨,第三章物质在水溶液中的行为,主题3溶液中的离子平衡1.能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。2.知道水的离子积常数，能进行溶液pH的简单计算。3.初步掌握测定溶液pH的方法，知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要应用。4.认识盐类水解的原理，归纳影响盐类水解程度的主要因素，能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。5.能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。,第节水溶液,第节弱电解质的电离 盐类的水解,第节沉淀溶解平衡,第节离子反应,课程标准,教 材,教材与课程标准,第三章物质在水溶液中的行为,溶剂,水溶液,纯水,加入单一 溶质,水的电离,溶液的酸碱度,电解质在水溶液中的存在形态,强电解质弱电解质溶剂化作用,溶液酸碱性 pH计算,水的电离平衡离子积常数,溶液中存在H+OH-,定量表示,电解质溶于水后的变化,第1节 水溶液,第2节 弱电解质的电离 盐类的水解,溶质在水中的行为,溶质在水中的变化,溶质与水的相互作用,弱电解质 的电离平衡,盐的水解,弱电解质在水溶液中的行为,盐在水溶液中的行为,电离平衡移动,电离平衡常数,水解平衡移动,水解原理应用,水解原理,表象溶液的酸碱性,研究思路,动态的微粒观,将学生从大量个例的记忆之中解脱出来，避免仅仅停留在判断溶液酸碱性的层面。,第2节 弱电解质的电离 盐类的水解,盐类水解的本质 溶质对溶剂的自电离产生了影响,由水解产生的一种后果入手，抓住本质，把握分析问题的思想方法。,动态的微粒观,盐的水解,教学案例1,北京35中学支瑶北京师范大学化学学院胡久华、陈欣,请你思考：在下列四支烧杯中，你能“看到”哪些微粒？你又能“看到”哪些微粒间的相互作用？,H+、OH-、H2O,Na+、H+、OH-、H2O,NaOH的加入抑制水的电离,H+、Ac-、OH-、H2OHAc,HAc的加入抑制水的电离,Na+、Ac-、H+、OH-H2O、HAc,NaAc的加入促进水的电离,1.请你分析：下列盐加入水中后，是否能够改变水的电离平衡？溶液的酸碱性如何？说明理由。（1）Na2CO3（2）NaCl（3）NH4Cl,2.通过实验证明你的推论，并将数据记录在笔记本上。,3.请你尝试用离子方程式表示上述过程。,请你思考：（1）在下列溶液中，你“看到”了什么？它们是怎样形成的？（2）下列溶液的酸碱性如何？（3）写出以下盐的水解反应的离子方程式。Na2SO4 NaClO FeCl3,请你分析所测得溶液的pH，思考：（1）盐的水解程度如何？说明理由。（2）不同的盐水解程度相同吗？盐类水解的程度由什么因素决定？,盐类的水解,教学案例2,北京35中学支瑶北京师范大学化学学院胡久华、陈欣,硫酸铝溶液,碳酸氢钠溶液,请你分析：1.碳酸氢钠与硫酸铝溶液混合后，产生了大量无色气体和白色沉淀，无色气体和白色沉淀可能是什么物质？,3.碳酸氢钠溶液与硫酸铝溶液混合后，氢氧化铝和二氧化碳是怎样产生的？,2.请设计实验证明你的推测。,1.现有一瓶碳酸氢钠溶液，请你设计实验证明：HCO3-能结合水电离出的H+。2.现有一瓶硫酸铝溶液，请你设计实验证明：Al3+能结合水电离出的OH-。,1.请你思考：在下列盐溶液能否发生水解？溶液的酸碱性如何？,2.设计实验证明你的分析。,3.写出盐的水解反应的离子方程式。,沉淀的溶解,沉淀的生成,沉淀的转化,第3节 沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡,平衡常数（溶度积）,沉淀溶解平衡的移动,沉淀的溶解,沉淀的生成,沉淀的转化,第3节 沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡,平衡常数（溶度积）,沉淀溶解平衡的移动,沉淀的溶解,沉淀的生成,沉淀的转化,第3节 沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡,平衡常数（溶度积）,沉淀溶解平衡的移动,沉淀的溶解,沉淀的生成,第3节 沉淀溶解平衡,沉淀溶解平衡,平衡常数（溶度积）,沉淀溶解平衡的移动,离子反应发生的条件,离子反应能否进行的理论判据,离子反应的应用,第4节 离子反应,生成沉淀,生成弱电解质,生成气体,发生氧化还原反应,焓变与熵变判据,平衡常数判据,物质检验与含量测定,物质制备与纯化,在生活中的应用,第四节作为全书的收尾之节，以溶液中的各种离子反应为载体，从热力学角度对本模块教材所涉及的知识进行回顾，启发学生从不同角度分析化学反应问题，概括性很强。,教材栏目的功能,基本要求栏目,提高要求栏目,联想质疑,方法导引,活动探究,观察思考,交流研讨,迁移应用,本章自我评价,历史回眸,资料在线,化学与技术,身体内的化学,追根寻源,拓展视野,一般资料,较深入,更深入,身边的化学,化学前沿,从生产、生活中提出问题。,应用原理解决开始提出的实际问题。,方法导引,一般资料性栏目,较深入分析问题、较全面拓展知识,教材的特点,B4模块教材的特点,注重科学性，并突出新思想、新内容现代科学的发展使一些经典原理的含义或应用发生了质的变化，教材尽量避免内容在科学性上与现代科学脱节，注重科学性，尤其避免为了“浅出”而随意地、错误地解释概念，使教材在科学性上具有相对长的生命力。,B4模块教材的特点,重视知识的框架结构，重在介绍学术思想使知识点服从于知识的框架结构，并尽可能使同学们多了解学术思想的形成、演变与发展，从本质上理解这些人类知识结晶的精髓。避免只见树木不见森林,B4模块的教材编写特点,突出化学是一门实验科学的特点*尽可能给学生提供动手实验的机会*强调实验对于理论产生的重要性,突出模型化研究方法的特点介绍知识时避免将理论绝对化 任何理论都不能随意使用，不可能放之四海而皆准。,B4模块教材的特点,注重知识发展的阶段性与连续性,注重与必修内容的衔接 注重教材内部内容的衔接 注重与大学内容的衔接,不是简单地将大学内容搬来，简单下移，而是精心设计、精心选择，遵循螺旋式上升的认识规律，在深入浅出上下功夫，让学生在中学阶段对相关问题有一个正确的概念、基本的了解，更深层次、更全面的理解以及更高水平的把握留待大学阶段解决。,必修阶段只要求描述铜锌原电池发生的变化，不要求书写电极反应式,第一章 化学反应与能量变化第3节化学能转化为电能电池,B4模块教材的特点,突出现代化学正在逐步走向定量化的特征自始至终注意提供定量的信息，设计一定数量的定量计算内容（反应的焓变、平衡常数、平衡转化率等），给学生提供有关化学反应定量研究的基本训练。,B4模块教材的特点,根据高中生的认知发展水平和接受能力，尽量从学生熟悉的事实出发，用浅显的语言，分析抽象概念的其物理意义，并注意将概念与实例相联系，以降低抽象概念的学习难度。尽量避免繁杂的数学推导或者不讲过程只端出结论的两种偏颇做法。,合理处理抽象概念,固体的溶解,熵的概念,物质的三态,熵与物质状态,熟悉的物理过程,自发的物理过程与熵增的关系,具体的化学反应实例,熵变与化学反应方向,第二章 化学反应的方向、限度和速率第1节 化学反应的方向,反应熵变与反应方向,B4模块教材的特点,合理处理抽象概念,处理实际问题尽量使学生体会到抽象理论的实用价值,从生产、生活中提出问题。,应用原理认识自然界中的现象。,应用原理解决生活中的问题。,应用原理解决开始提出的实际问题。,B4模块教材的特点,重视学习者的参与性尽可能地在启发同学开动脑筋、动手实践的基础上自己构建概念体系。避免填鸭式的知识罗列，开拓了教与学的发展空间。,B4模块教材的特点,富有张力，适于教师因材施教教材主体内容保持在普通高中课程标准的基本要求范围内，使教材适用于学生的主体部分。在基本要求之上，以提高性栏目形式设计提高内容，以满足部分学生的高要求。,与过去教材对比,知识深、广度有所增加,盖斯定律盐桥焓变、熵、熵变平衡常数浓度商平衡转化率基元反应反应速率常数活化能沉淀溶解平衡与Ksp,把握好度,！,谢谢各位,15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。16、成功的秘诀在于永不改变既定的目标。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。幸福不会遗漏任何人，迟早有一天它会找到你。17、一个人只要强烈地坚持不懈地追求，他就能达到目的。你在希望中享受到的乐趣，比将来实际享受的乐趣要大得多。18、无论是对事还是对人，我们只需要做好自己的本分，不与过多人建立亲密的关系，也不要因为关系亲密便掏心掏肺，切莫交浅言深，应适可而止。19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。10、有些事想开了，你就会明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎样，最后收拾残局的还是要靠你自己。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!,