化学必修2教材分析.docx

化学必修2教材分析高中化学必修2教材分析 本书共有三个主题：物质结构基础、化学反应与能量、化学与可持续发展，围绕这3个主题在内容设置上有四章，分别是第一章：物质结构和元素周期律，第二章：化学反应与能量，第三章：有机化合物，第四章：化学与自然资源的开发利用。在教材内容突出物质结构和元素周期律的作用，强调化学变化与能量的关系，同时通过有机化合物的知识来进一步认识化学结构和化学反应的关系。最终将化学与可持续发展这一大背景相联系，更加显现化学的重要性。 化学2的主要特点是突出化学理论：原子结构、元素周期律，以元素知识为基础，将其应用于理论：化学反应反应与能量、有机化合物知识、化学与社会等。化学2在整个化学教材中起一种承前启后的作用。承前是指化学1所学的元素知识在化学2第一章物质结构元素周期律中、在第四章化学与可持续发展中又遇到，化学2的学习是对前面知识的一种复习和拓展。如在化学1中第三章金属及其化合物中学习了Na、Al、Mg、Cu的性质，在第四章非金属及其化合物中学习了C l等元素。在化学2的物质结构周期律中有碱金属当然主要是Na，有卤素，主要有C l，而在化学与可持续发展Na、Al、Mg、Cu、Fe、C l、Br、I。而启后是指通过对化学2的学习，为学习后面选修模块的知识打下一定的基础。 化学2所学的知识在选修模块中都要继续学习。如物质结构元素周期律对应了物质结构与性质，化学反应与能量对应了化学反应原理，有机化合物对应了有机化学基础，化学与可持续发展对应了化学与生活、化学与技术。 第一单元 物质结构 元素周期律 教材分析： 有关物质结构和元素周期律是化学中的重要理论知识，也是中学化学中的重要内容。通过这部分知识的学习，可以使学生对所学元素化合物等化学知识进行综合、归纳，从理论进一步认识、理解。同时，也作为理论指导，为学生继续学习化学打基础。这部分知识作为化学2(必修)的内容，既是必修化学的重要内容，也是选修化学的基础。在初中学生对原子结构、元素周期表就有所了解，在化学必修1学习了元素及其化合物的知识，这为我们学习物质结构和元素周期律打下一定了基础。同样，这对我们后面的学习打下一定的基础。如对我们在化学2第二章我们要学习的化学反应与能量，第三章要学的有机化合物知识，在选修模块要学的物质结构与性质都有极大的帮助。物质结构和元素周期律是化学的核心内容， 教学知识点： 一、 原子结构 1、原子包括原子核和核外电子，原子核包括质子和中子。在原子中，原子序数=质子数=核外荷数=核外电子数。质量数=质子数+中子数 熟背前20号元素，熟悉120号元素原子核外电子的排布： H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S C l A r K Ca 2、原子核外电子的排布规律： 电子总是尽先排布在能量最低的电子层里； 各电子层最多容纳的电子数是2n2； 最外层电子数不超过8个，次外层不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。 电子层： 一二、三、四、五、六、七 对应表示符号： K L M N O P Q 3、元素、核素、同位素 元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。 同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。(对于原子来说) 二、元素周期表 1.编排原则： 按原子序数递增的顺序从左到右排列 将电子层数相同的各元素从左到右排成一横行。 把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行。 主族序数原子最外层电子数 2、结构特点： 周期表中一共有7个横行叫周期，1-3叫短周期，4-6叫长周期，7叫不完全周期。 周期表一共有18个纵行，7个主族，7个副族，一个0族，8-10行叫VIII。 第IA族：碱金属元素 第VIIA族：卤族元素 0族：稀有气体元素 三、元素周期律 1、元素周期律：元素的性质随着核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性变化实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。 2、同周期元素性质递变规律 第三周期元素11 Na 、12 Mg 、13Al 、14Si 、15P 、16S 、17Cl 、18Ar (1)电子排布 电子层数相同，最外层电子数依次增加 (2)原子半径 原子半径依次减小 (3)主要化合价1 2 3 44 +53 +62 +71 (4)、金属性、非金属性 金属性减弱，非金属性增加 (5)单质与水 冷水 热水与 与酸反 或酸置换难易 剧烈 酸快 应慢 (6)氢化物的化学式 SiH4 PH3 H2S HC l (7)与H2化合的难易 - 由难到易 (8)氢化物的稳定性 - 稳定性增强 (9)最高价氧 化物的化学式 Na2O 、M g O 、Al2O3 、 SiO2 、 P2O5 、 SO3 、 Cl2O7 (10)变化规律 碱性减弱，酸性增强 第A族碱金属元素：Li Na K R b Cs Fr 第A族卤族元素：F C l Br I At 判断元素金属性和非金属性强弱的方法： 金属性强单质与水或酸反应生成氢气容易;氢氧化物碱性强；相互置换反应 FeCuSO4FeSO4Cu 非金属性强单质与氢气易反应；生成的氢化物稳定；最高价氧化物的水化物酸性强；相互置换反应 2NaBrCl22NaClBr2。 比较粒子(包括原子、离子)半径的方法： 先比较电子层数，电子层数多的半径大。 电子层数相同时，再比较核电荷数，核电荷数多的半径反而小。 四、化学键 化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用。 1.离子键与共价键的比较 键型 离子键 共价键 概念 阴阳离子结合成化合物 原子之间通过共用电子对 的静电作用叫离子 键 所形成的相互作用叫 做共价键 成键方式 通过得失电子达到稳定结构 通过形成共用电子对达到稳定结构 成键粒子 阴、阳离子 原子 成键元素 活泼金属与活泼非金属元素 非金属元素之间 之间 离子化合物：由离子键构成的化合物叫做离子化合物。 共价化合物：原子间通过共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。 极性共价键：由不同种原子形成，AB型，如，HC l。共价键 非极性共价键：由同种原子形成，AA型，如， C lC l。 2.电子式：用电子式表示离子键形成的物质的结构与表示共价键形成的物质的结构的不同点： 电荷：用电子式表示离子键形成的物质的结构需标出阳离子和阴离子的电荷；而表示共价键形成的物质的结构不能标电荷。 ：离子键形成的物质中的阴离子需用方括号括起来，而共价键形成的物质中不能用方括号。 教材小结： 总之，本章教学时要充分利用教材上所提供的图表，引导学生归纳、总结推理、探究，切忌教师照本宣科，给出现成的结论，这样，学生不经过分析、观察，生吞活剥教师所讲授的内容，实践证明，既不利于掌握知识，更不利于培养能力。通过本章学习，力求让学生体会理论对实践的指导作用，使学生在结构理论的指导下，更好地为以后学习服务。 第2单元 化学反应和能量 教材知识结构： 本章内容属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。同时，本章内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。 教学知识点： 一、化学能和热能 1、在任何的化学反应中总伴有能量的变化。 原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。E反应物总能量E生成物总能量，为放热反应。E反应物总能量E生成物总能量，为吸热反应。 2、常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应：所有的燃烧与缓慢氧化。酸碱中和反应。金属与酸反应制取氢气。大多数化合反应。 常见的吸热反应：以CH2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)H2O(g) CO(g) H(g)铵盐和碱的反应大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。 3化学能和热能能够相互转化 二、 化学能于电能 1、化学能转化为电能的方式： 电能(电力) 火电 原电池 化学能热能机械能电能 将化学能直接转化为电能 缺点：环境污染、低效 优点：清洁、高效 2、原电池原理 概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。 原电池的工作原理：通过氧化还原反应把化学能转变为电能。 构成原电池的条件：电极为导体且活泼性不同；两个电极接触；两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。 电极名称及发生的反应： 负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应， 电极反应式：较活泼金属ne 金属阳离子 负极现象：负极溶解，负极质量减少。 正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应， 电极反应式：溶液中阳离子ne单质 正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。 原电池正负极的判断方法： 依据原电池两极的材料：较活泼的金属作负极； 较不活泼金属或可导电非金属、氧化物等作正极。 根据电流方向或电子流向：的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。 根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。 根据原电池中的反应类型： 负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。 正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。 原电池电极反应的书写方法： 原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下： 写出总反应方程式。 把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。 原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。 原电池的应用：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。 3、化学电源基本类型： 干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：CuZn原电池、锌锰电池。 充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。 燃料电池：两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料电池，其电解质溶液常为碱性试剂。 4、化学反应的速率 概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 单位：mol/(L·s)或mol/(L·min) B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。 以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。 重要规律： 速率比方程式系数比 变化量比方程式系数比 影响化学反应速率的因素： 内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的。 外因：温度：升高温度，增大速率催化剂：一般加快反应速率 浓度：增加C反应物的浓度，增大速率压强：增大压强，增大速率其它因素：如光、固体的表面积、反应物的状态、原电池等也会改变化学 反应速率。 2、化学反应的限度化学平衡 在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。 化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。在任何可逆反应中，正方应进行的同时，逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质的物质的量都不可能为0。 化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。 逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。 动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。 等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。即v正 v逆0。 定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。 变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。 判断化学平衡状态的标志： VAVA或n An A 各组分浓度保持不变或百分含量不变 借助颜色不变判断 总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变。 单元小结: 本章在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概念或术语采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科相联系，力求使本章学习内容在相应的知识生态中呈现，体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。 第3单元 有机化合物 教材知识体系: 根据课程标准和学时要求，本章主要是选 取典型代表物，介绍其基本的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用，较少涉及到有机物的类概念和它们的性质。为了学习同系物和同分异构体的概念，只简单介绍了烷烃的结构特点和主要性质，没有涉及烷烃的系统命名等。教材特别强调从学生生活实际和已有知识出发，从实验开始，组织教学内容，尽力渗透结构分析的观点，使学生在初中知识的基础上有所提高。 教学知识点: 绝大多数含碳的化合物称为有机化合物，简称有机物。像CO、CO2、碳酸、碳酸盐等少数化合物，由于它们的组成和性质跟无机化合物相似，因而一向把它们作为无机化合物。 一、烃 1、烃的定义：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。 2、烃的分类： 烃包括饱和烃烷烃和芳香烃(含有苯环) 饱和烃包括脂肪烃(链状) 和不饱和烃烯烃 3、甲烷、乙烯和苯的性质比较： 有机物 主要化学性质 烷烃：甲烷 氧化反应 CH4+2O2CO2+2H2O 取代反应 CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl CHCl3+Cl2CCl4+HCl 在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应 甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的 四氯化碳溶液褪色。 烯烃： 乙烯 氧化反应 苯 燃烧:C2H4+3O22CO2+2H2O 被酸性:KMnO4溶液氧化，能使酸性 KMnO4溶液褪色。 加成反应 CH2CH2Br2CH2BrCH2Br 在一定条件下，乙烯还可以与H2、Cl2、H C l、H2O等发生加成反应 CH2CH2H2CH3CH3 CHCH2H C lCH3CH2ClCH2CH2H2OCH3CH2OH 加聚反应 nCH2CH2CH2CH2n乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用该反应鉴别烷烃和烯烃，如鉴别甲烷和乙烯。 氧化反应 2C6H615O212CO26H2O取代反应 苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代。 加成反应 3H2 苯不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。 4、烷烃的命名： 普通命名法：把烷烃泛称为“某烷”，某是指烷烃中碳原子的数目。110用甲，乙，丙，丁，戊，已，庚，辛，壬，癸；11起汉文数字表示。区别同分异构体，用“正”，“异”，“新”。正丁烷，异丁烷；正戊烷，异戊烷，新戊烷。 系统命名法： 命名步骤： (1)找主链最长的碳链(确定母体名称) (2)编号靠近支链的一端； (3)写名称先简后繁 相同基请合并 名称组成：取代基位置取代基名称母体名称 阿拉伯数字表示取代基位置，汉字数字表示相同取代基的个数 CH3CHCH2CH3 CH3CHCHCH3 2甲基丁烷 2，3二甲基丁烷 5、比较同类烃的沸点 一看：碳原子数多沸点高。 碳原子数相同，二看：支链多沸点低。常温下，碳原子数14的烃都为气体。 二、烃的衍生物 乙醇和乙酸的性质比较 有机物 主要化学性质 乙醇 与Na的反应2CH3CHOH+2Na2CH3CH2ONa+H2 乙醇与Na的反应：相同点：都生成氢气，反应都放热不同点：比钠与水的反应要缓慢结论：乙醇分子羟基中的氢原子比烷烃分子中的氢原子活泼，但没有水分子中的氢原子活泼。 氧化反应 燃烧CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O 在铜或银催化条件下：可以被O2氧化成乙醛 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O 消去反应CH3CH2OHCH2CH2+H2O 乙醛 氧化反应：醛基(CHO)的性质 与银氨溶液，新制Cu(OH)2反应 CH3CHO2Ag(NH3)2OHCH3COONH4H2O 2Ag3NH3 CH3CHO + 2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O 醛基的检验：方法1：加银氨溶液水浴加热有银镜生成。 方法2：加新制的Cu(OH)2碱性悬浊液加热至沸有砖红色沉淀 乙酸 具有酸的通性： CH3COOHCH3COO H 使紫色石蕊试液变红； 与活泼金属，碱，弱酸盐反应，如CaCO3、Na2CO3 酸性比较：CH3COOH > H2CO3 2CH3COOHCaCO32(CH3COO)2CaCO2H2O 酯化反应 CH3COOHC2H5OH CH3COOC2H5H2O 酸脱羟基醇脱氢 三、基本营养物质 食物中的营养物质包括：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。人们习惯称糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。 第四单元 化学与自然资源的开发利用 教材知识体系: 本 章知识既突出主题，科学教育与人文教育融为一体，又体现基础性、时代性和选择性，紧紧围绕金属矿物、海水和化石燃料这些重要自然资源综合利用中的化学基本原理和基础知识，例如基础性：知识涉及氧化还原反应原理及其应用、典型非金属元素 卤素及其化合物之间的化学转化、分离混合物的基本操作和原理过滤、蒸馏具有典型结构的有机物乙烯的聚合反应等.。 时代性：关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题，努力揭示化学 在面对和解决这一问题中的作用和价值，如环境监测、绿色化学等。适当地引入了现代化学的观念，如多金属结核、超分子、原子经济等，对传统的知识内容进行了更新。 选择性：教学内容的典型性和示范性，教学要求的基础性和发展性，教学活动的多样性。更新呈现方式，促进学生学习方式转变。 教学知识点： 一、金属矿物的开发利用 1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。 2、金属冶炼的涵义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实质是把金属元素从化 合态还原为游离态，即M + nM0 3、金属冶炼的一般步骤： (1)矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。 (2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质 (3)精炼：采用一定的方 法，提炼纯金属。 4、金属冶炼的方法 (1)电解法：适用于一些非常活泼的金属。 (2)热还原法：适用于较活泼金属。常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al。 (3)热分解法：适用于一些不活泼的金属。 5、回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。废旧金属的最好处理方法是回收利用。回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。 二、海水资源的开发利用 1、海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库，海水中含有80多种元素，其中 C l、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B r、S r 10种元素的含量较高，其余为微量元素。常从海水中提取食盐，并在传统海水制盐工业基础上制取镁、钾、溴及其化合物。 2、海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。 3、海水提溴浓缩海水溴单质、氢溴酸、溴单质 有关反应方程式：2NaBrCl2Br22NaCl Br2SO22H2O2HBrH2SO4 2HBrCl22HClBr2 4、海带提碘 海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2再萃取出来。证明海带中含有碘，实验方法：(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2IH2O22HI22H2O 三、煤和石油 1、煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。 2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。 煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。 煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。 3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。 4、石油的加工：石油的分馏、催化裂化、裂解。 四、环境保护和绿色化学 环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。 1、环境污染 大气污染 大气污染物：颗粒物、硫的氧化物、氮的氧化物CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等。 大气污染的防治：合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用环境自净能力等。 水污染水污染物：重金属、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等。 水污染的防治方法：控制、减少污水的任意排放。 土壤污染：城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。 土壤污染的防治措施：控制、减少污染源的排放。 2、绿色化学绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物形成酸雨的主要气体为SO2和NO。 破坏臭氧层的主要物质是氟利昂和NO。 导致全球变暖、产生温室效应的气体是CO2。 光化学烟雾的主要原因是汽车排出的尾气中氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物。 “白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾。 引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素。