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高二化学新课程教学反思 2009年7月 化学1 化学2 有机化学基础 物质结构与性质 实验化学 化学反应原理 化学与技术 化学 必修模块 选修模块 认识化学科学化学实验基础常见无机物及其应用 物质结构基础化学反应与能量化学与可持续发展 化学与生活 选修模块分为两大类别 化学与生活 化学与技术 物质结构与性质 化学反应原理 有机化学基础 实验化学 学科类 社会类 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 选修模块的设置目的通过研究化学反应与能量 化学反应速率 化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容 探索化学反应的规律及其应用 化学反应原理 选修模块的学习对象 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 的核心知识结构 化学反应与能量化学反应速率和化学平衡 第一章 第二章 第四章 水溶液中的离子平衡 第三章 化学反应与能量的变化燃烧热能源化学反应热的及计算 化学反应速率影响化学反应的因素化学平衡化学反应进行的方向 弱电解质的电离水的电离和溶液的酸碱性盐类的水解难溶电解质的溶解平衡 原电池化学电源电解池金属的电化学腐蚀与防护 初中 选修 必修 课程标准的主要变化 利用盖斯定律计算反应焓变用焓变和熵变说明化学反应的方向定量计算和测定化学反应速率 用碰撞和活化等理论解释外界因素对速率的影响 利用平衡常数计算反应物的转化率酸碱电离理论沉淀溶解平衡 选择性时代性基础性 教材分析与实施 一 第一章内容的地位和功能本章内容属于热化学基础知识 主要解决各种热效应的测量和计算问题 在必修2中 学生初步学习了化学能与热能的知识 对于化学键与化学反应中能量的变化的关系 化学能与热能的相互转化有了一定的认识 本章是在此基础上的扩展和提高 从必修的宏观和定性提升到微观和定量的要求 本章教材内容对学生来说是两个第一 第一次全面接触化学定量测定实验 第一次对化学反应现象从实验与理论角度全面定量研究 探究化学反应本质规律 能源是人类生存和发展的重要物质基础 本章通过化学能与热能转化规律的研究 帮助学生认识热化学反应原理在生产 生活和科学研究中的应用 了解化学在解决能源危机中的重要作用 知道节约能源 提高能源利用率的实际意义 1 3 2 二 第一章内容结构与特点分析 教材立足于学生有一定化学反应能量变化知识的基础上 重点介绍化学反应中物质与能量之间的定量关系 在安排顺序上 第一节先从微观的角度介绍化学反应中反应热的概念 表示的方法 第二节学习与生产生活密切相关的燃烧热 反应热 和日益危机的能源问题 从反应热的种类着手 引出反应热中的一个与我们的生产生活密切相关的 燃烧热 在化学研究过程中 经常要通过一些实验来测定物质在化学反应中的反应热 比如在第一节介绍了中和热的测定方法 但是并不是所有反应的反应热都可以直接测定 只能够通过间接的方法获得 这就涉及第三节反应热的有关计算及盖斯定律运用问题 本章内容层次鲜明 层层推进 符合学生的认知规律 不但让学生知其然 还要知其所以然 学习了理论知识还要会理论联系实际灵活运用 而不是把学生当作知识灌输的对象 而且与生活联系密切 强调以人为本 体现新课标精神 三 第一章内容与教学目标要求 本章内容在初中 必修和选修模块均有教学要求 作为必修模块中的内容 比较基础 较系统的知识在选修模块中安排 这在课程标准和模块学习要求中有明显区分 本章内容在中学阶段是以螺旋式上升方式呈现 教师在进行本章内容教学时一定要注意到教学内容的递进行和教学难度的把握 四 第一章教学实施 1 搭建新旧知识的桥梁 保护学生的学习积极性 本章专题与高中化学必修2第二章名称相同但两者的内容有所不同 承担的任务及要求达到的目标前者明显高于后者 必修侧重从宏观的 定性的方面对一些原理进行分析解释 而选修就侧重从微观的 定量的较高的层面来分析 建议在教学中多注意对两个模块的教学要求进行对比 这样才能准确对必修回顾提高 也能对选修内容的教学把握准确到位 做到温故知新 搭建台阶 层层递进 降低学生对新知识的陌生感 保护学生的学习积极性 例如选修4第一章第一节 化学反应与能量的变化 第一部分焓变 反应热的教学 不仅要考虑到必修和选修的衔接问题 还要看出两个模块内容设计的共同思路 从宏观和微观两个层面上揭示化学反应中能量变化的原因 区别的是选修有更高的要求 例如 焓变反应热 知识回顾1 请分别从宏观和微观的角度分析化学反应 宏观上是指有新的物质生成 微观上指反应物中化学键的破裂 原子重新组合 形成新的化学键 从对化学反应的认识上就强化学生从微观和宏观两个角度认识 知识回顾2 回忆必修2 展示必修2课本第2章第1节 请问如何从微观和宏观分析化学反应中的能量变化的原因 微观上 当物质发生化学反应时 断开反应物中的化学键需要吸收能量 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物质在化学反应中发生能量变化的主要原因 宏观上 一个确定的化学反应是吸热还是放出能量 决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 复习旧知识 进一步巩固必修2的知识 做好新知识学习的铺垫 而且仍然从微观和宏观两个角度分析 课堂练习1 请根据课本P2图1 1判断H2 g Cl2 g 2HCl g 是吸热还是放热 并计算热量为多少 放热 862kJ 学生在上一个问题上自然就解决了新的问题 过渡 回顾展示必修2P33水能 化学能变化对比示意图 参考选修4序言P3图1在坐标图中画出放热反应和吸热反应的能量变化关系 从必修的形象具体过渡到选修的较抽象 并量化 课堂练习2 请根据课堂练习1的计算结果在下面坐标图中标出反应H2 g Cl2 g 2HCl g 中的能量变化 学生画出两个相互矛盾的图 巩固上述坐标示意图的表示方法 并通过展示学生的不同答案进行对比激发学生的的探究精神 思考1 上述两幅图都有道理 可是结果却相互矛盾 如何理解这里的矛盾 化学键的键能不能代表物质具备的总能量 以疑激思 以思激学 新知识讲授 焓 内能 焓变等概念 1 以上我们说的物质的能量用 焓 表示 2 焓是与内能有关的物理量 内能是物质的一种属性 物质所含分子及原子的动能 势能 核能 电子能等的能量总和叫做内能 所以我们可以得出化学键键能只是焓的一部分 不能代表物质的总能量 通过对比 不仅归纳出化学反应中能量变化的宏观和微观解释的一致性 而且使学生对焓变及反应热有了更深刻的理解 思考2 为什么我们可以用化学键的键能来计算化学反应中的焓变呢 化学反应可以简单理解为只发生化学键变化 其他能量没有变化 所以我们就可以用化学键等计算反应的焓变 宏观和微观看似产生矛盾的两个解释 看似矛盾 实则统一 备注 H2 g Cl2 g 2HCl g 所以产物2molHCl比反应物1molH2和1molCl2能量小 和宏观是统一的 破坏键从环境吸收的能量679kJ mol 成键过程中向环境释放能量862kJ mol能量 2 研究教材编写意图 深入浅出 突破盖斯定律的教和学的难关盖斯定律是个难点 为了便于学生理解 教科书以测山高的比喻 抽象问题形象化 接着用能量守恒定律反证进行理论解释 最后用CO的摩尔生成焓的计算这个实例来加强学生对于盖斯定律的感受和理解 1 提出问题在化学科学研究中 常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热 但有些反应的反应热很难直接测得 我们怎样才能获得它们的反应热数据呢 如何得到C s 1 2O2 g CO g 的反应热 案例 盖斯定律 2 分析问题C s O2 g CO2 g H1 1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 2 3 解决问题C s 1 2O2 g CO g H3 C s 1 2O2 g CO g H3 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol H2 H3 H1 H3 H1 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 下列数据表示H2的燃烧热吗 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ mol 一 盖斯定律不管化学反应是一步完成还是分几步完成 其反应热是相同的 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 A B 请思考 由起点A到终点B有多少条途径 从不同途径由A点到B点的位移有什么关系 H2 0 H1 0 S 始态 L 终态 例1 试利用298K时下述反应焓变的实验数据 计算在此温度下C s 石墨 O2 g CO g 的反应焓变 C s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ molCO g O2 g CO2 g H 283 0kJ mol 110 5kJ mol 例2 已知下列各反应的焓变Ca s C s 石墨 3 2O2 g CaCO3 s H 1206 8kJ molCa s 1 2O2 g CaO s H 635 1kJ molC s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol试求CaCO3 s CaO g CO2 g 的焓变 178 2kJ mol 练习1 按照盖斯定律 结合下述反应方程式 回答问题 已知 1 NH3 g HCl g NH4Cl s H1 176kJ mol 2 NH3 g H2O l NH3 H2O aq H2 35 1kJ mol 3 HCl g H2O l HCl aq H3 72 3kJ mol 4 NH3 aq HCl aq NH4Cl aq H4 52 3kJ mol 5 NH4Cl s 2H2O l NH4Cl aq H5 则第 5 个方程式中的反应热 H是 根据盖斯定律和上述反应方程式得 4 3 2 1 5 即 H5 16 3kJ mol 2 已知下列热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ molH2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ molH2 g 1 2O2 g H2O I H 285 8kJ mol则氢气的燃烧热为 A 438 6kJ molB 241 8kJ molC 285 8kJ molD 无法确定 C 3 利用好实践活动栏目 培养学生的实验能力和综合运用化学知识分析解决问题的能力 本章节有两个实践活动第1个是中和反应反应热的测定第2个是主题为 能源是人类生存和发展的重要基础 化学在解决能源危机中起重要作用 的论文交流 实践活动一 中和反应反应热的测定 这是学生第一次全面接触化学定量测定实验 建议在教学中从原理 实验步骤 记录数据的表格设计 不合理实验数据的淘汰 根据实验数据求结果 误差分析等环节给学生一个标准的定量实验的学习体会过程 并在此基础上还可引导学生结合研究性学习 把此实验进一步延伸 如把药品改成强酸和弱碱 强碱和弱酸 浓酸和稀碱 浓碱和稀酸 浓酸和浓碱的反应 反应热会如何变化 实验装置如何再进一步改进 使数据更精确 室温升高和降低对实验结果如何影响 诸如此类的实验延伸探究如果能在以后的学习中坚持下来 将大大激发学生的求知欲 对提高学生的实验的探究能力有显著的作用 实践活动二 建议结合学校的研究性学习 学生在课外先分组分专题进行资料查阅 除撰写小论文外 还可通过手抄报 小展板等形式让学生自己动手完成 这样可以防止学生通篇下载文章而不经思考 不认真分析素材的学习习惯 达不到该栏目设置的目的 内容上除了实践活动的内容外 还可以拓展到课后习题 最后在课内进行交流 培养学生的阅读能力 调查研究能力 交流与合作能力 综合分析能力 此章节和生产生活有着非常密切的关系 如市场上的冰袋 热得快 在教学中或习题的设置方面要注意与实际的联系 激发学生的学习兴趣 4 巧用数学工具解决本章习题 本章节有大量关于焓变大小的比较 计算等 如果能巧用一些数学工具可以使复杂问题简单化 易错问题清晰化 例2 已知下列两个热化学反应方程式 S s O2 g SO2 g H1 Q1 S g O2 g SO2 g H2 Q2请比较Q和 H大小 Q1Q2 H1 H2 解析 这类型的题目看似不难 但逻辑思维能力差的同学很容易就被 号搞的晕头转向 而一些优秀的学生也会由于粗心判断错误 这里介绍的坐标图和数轴法可以解决这个问题 在比较Q的大小时 只要考虑反应热的绝对值大小 可以结合第一节的坐标图分析放热反应和吸热反应的方法 如上图 一目了然 Q1 H2 一 第二章内容的地位和功能本章将要学习的有关化学反应进行的方向 推动力 化学反应的快慢 速率 和化学反应的限度 反应物能否全部转化为产物 三方面内容 是化学反应原理的重要组成部分 是学习探索以下问题的理论基础 帮助从更高的知识层面理解元素化合物的性质和基本化学反应 学习第三章 水溶液中的离子平衡 必须以基本的化学平衡原理为依据 指导探索有机化学反应 有机合成 工业生产中如何提高生成物产率 控制反应条件 选择装置 同时本章内容是中学化学学科中最富有思维深度和理论价值的一部分 有利于向学生展示化学科学的魅力 有利于锻炼学生的思维 它也是物理课程中关于理想气体模型应用的延伸 有利于丰富学生的知识体系 化学反应速率 影响化学反应速率的因素 化学反应进行的方向 化学平衡 测量的方法 反应的可逆不可逆 化学平衡状态特点 化学平衡常数 影响因素及平衡移动原理 熵判据 浓度 压强 温度 催化剂 定量表示方法 二 第二章内容结构与特点分析 第一 二节对于化学反应速率概念的深入剖析是学习化学平衡状态及平衡移动方向的基础 因为化学平衡移动时正反应速率和逆反应速率发生变化的结果 化学平衡总是向着化学反应速率变化幅度最大的方向移动 两项内容综合起来 就是工业生产效益的提高途径 化学反应速率属于化学动力学的范畴 为了让学生在研究化学反应进行的快慢及如何定量表述上有感性知识 教科书安排了简单易行的实验 在实验过程中使学生体会到 要想准确表达化学反应进行的快慢 就必须建立起一套行之有效的方法 确定起点 确定时间单位 找出易于测量的某种量或性质的变化 要明确反应物的本质决定了反应速率 在影响速率的因素方面着重介绍浓度 压强 温度及催化剂等外界条件对化学反应速率的影响 通过实验和理论分析 使学生由感性认识上升到理性认识 化学平衡属于化学热力学的范畴 当化学反应的正反应速率和逆反应速率相等时 反应就达到在该条件下的最大限度 即达到了化学平衡状态 化学平衡是一种动态平衡 它只与起始状态和终了状态有关 与变化途径无关 这就为我们在思考问题时提供了灵活利用所学知识的可能 在始态和终态保持不变的前提下 我们可以设计不同的途径来达到同一个平衡 从而使问题简化 教科书通过实验 介绍浓度 压强 气体反应 温度等外界条件对化学平衡的影响 由于有了化学反应速率的知识做基础 学生可以通过实验及相应的 思考与交流 学与问 等栏目的引导推理 得出正确的结论 认识化学平衡移动 是正反应速率和逆反应速率发生变化的结果 化学平衡总是向着反应速率变化幅度最大的方向移动 本章虽然没有具体的化工生产内容 但选择化工生产最适宜的条件必然涉及化学反应速率和化学平衡等理论的应用 可以引导学生学习分析具体反应的特点 如反应物的聚集状态 气体体积的变化 能量变化等 进而利用所学理论知识进行合理选择 同时要学习全面思考问题 兼顾各种条件的相互影响 如温度对平衡和速率的影响 高压对平衡的影响及对设备材料的要求 在比较中趋利避害 取得最优化的条件 使学生了解化学理论对生产实际的指导作用 化学平衡常数有利于从定量角度加深对化学平衡的认识理解 教科书利用某一反应体系的一组浓度数据 导出化学平衡常数以及化学平衡常数只随温度变化 不随浓度变化的结论 化学反应进行的方向涉及到反应的自由能变化 G 要用到焓变和熵变知识 需要对化学反应的实质有更多的领悟 所以把它放在本章的最后 第四节 以知识介绍的方式呈现出来 让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变 熵变也是决定因素之一 教材通过生活中的实际事例 力争使知识浅显易懂 使学生从混乱度的角度形成对熵的概念的粗浅认识 只要求学生能利用化学反应原理知识解释日常生活中某些现象 思考问题时能够更加全面 内容特点 本章内容既抽象又具体 抽象在它的理论解释对学生来说是全新的 有些反应的深层本质学生是接触不到的 只能凭思考 想象 增大了学习的难度 说它具体 是在生活中有大量鲜活的事实 教科书利用数据 图片等引发学生思考 把抽象的知识适度地直观化 引发学生联想 从而培养学生的思维能力和知识迁移能力 三 内容与教学目标要求该内容在课标中的要求如下 化学2 通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度 了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用 选修4 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 通过实验探究浓度 压强 温度和催化剂对化学反应速率的影响 认识一般规律 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 生产和科学领域中的重要作用 其中 对于选修4 中的内容涉及相对旧的大纲新加的要求 五 第二章教学建议 1 针对必修 选修都有的内容 如何处理本章书和必修及之前学习内容的衔接 做到源于必修 又高于必修 学习能力螺旋式上升 如第一节化学反应速率 主要包含两方面内容 化学反应速率的计算方法 当体系为气态或溶液时 化学反应速率可以通过实验测定 如果不探索能力的层次性 那么化学反应速率的计算方法是必修2时已经学习过的 化学反应速率可以通过实验测定在书中也只是一段文字介绍和一个简单的测量实验 提升在哪里呢 对于化学反应速率的计算方法 应该引导学生自己探索 以固态和纯液态物质表示的反应速率该如何计算 化学反应速率可以通过实验测定的各种方法 我们应该想办法贯彻到实验2 1的锌与稀硫酸反应的速率测定中去 让学生自己探讨测定方法 第二节影响化学反应速率的因素 从结论上看 学生在学习必修2时已经很清楚 现在学习选修 应该全面的将必修2时的验证性实验改为设计探索性实验 让学生熟练掌握控制实验变量的方法 并且学会书写研究型的实验报告 并学会从大量的实验现象和数据中提取有用的信息 进行归纳 下结论 并学会以此结论进行实验最佳条件的选择与控制 增加必修里面并未涉及的压强对有气体参加的化学反应的速率的影响 增加等温等容和等温等压条件下 体系中无关气体的通入对速率的影响 为各种情况下化学平衡的移动打下基础 引入一点外界因素对可逆反应中正逆反应速率的影响 如N2 g 3H2 g 2NH3 g 反应 当容积恒定时 升高温度 正逆反应速率都增大 当温度恒定时 增大容器体积 正逆反应速率都减小 为化学平衡的学习打下基础 现在学习影响化学反应速率的因素 不能再只是结论 而应该利用书本绪言中建立的活化分子碰撞模型来让学生深层次的理解速率变化的本质 他们才能灵活的判断各种情况下速率是否变化 如升高温度 既使分子获得了更高的能量 提高了单位体积活化分子的百分数 又提高了分子间的碰撞频率 使化学反应速率增大 第三节化学平衡 在开始学习化学平衡状态时 应该将必修2所学的化学平衡状态的标志进行复习与丰富 因为必修时学生对于化学平衡状态的判断基本上比较肤浅 停留于物质的百分含量是否变化 正逆反应速率是否相等的层面 而对于混合气体的总压 总体积 总物质的量 各气体的分压 各气体的体积 体积分数的理解是十分含糊的 若不弄清楚 也将成为学习化学平衡移动 等效平衡的障碍 2 如何体现化学反应速率与平衡理论的理论价值与实际意义理论需要在应用中体现价值 本章学习中 我们可以为理论学习提供大量的典型素材 实际例子 这些案例包括必修元素化合物 有机化学反应 工业生产中的条件控制 装置选择等等 必修和选修4是高考的重点 那么 必修与选修4相融合的内容更是重中之重 我们将必修中不能深入探讨的可逆反应拿来作为实例 用化学反应速率和化学平衡的理论加以解释与深化 可以加强学生对理论的理解与应用 同时可以使新课程中被削弱的元素化合物知识得以丰富和提升 1 NaCl在水中的溶解和电离 用来进行化学平衡状态的引入 2 Al OH 3的两性 H AlO2 H2OAl OH 3Al3 3OH 当体系的酸碱性发生变化时 平衡如何移动 导致铝元素形态的变化 或者 为了获得Al3 应该如何调节体系酸碱性 4 CO2 SO2溶于水的可逆反应 CO2中混有SO2 HCl 用什么除去 饱和NaHCO3溶液 SO2中混有HCl 用什么除去 饱和NaHSO3溶液 5 氨水为什么显碱性 NH3 H2ONH3 H2ONH4 OH 制备干燥的氨气应该选择什么样的试剂和条件 NH4Cl和Ca OH 2固体加热 浓氨水滴到固体烧碱或碱石灰中 实验室如何检验NH4 加碱液 加热 用润湿的红色石蕊试纸 6 在讲元素周期表同族元素非金属性强弱比较时 H2与I2化合其实是一个可逆反应 应该写为H2 I22HI 突出H2与I2化合的不易 与HI的不稳定 7 乙酸乙酯的合成与水解条件的选择 另外 化工生产中的反应 如SO2与O2化合的可逆反应 工业合成氨的可逆反应 可以将选修2 化学与技术 的相关资源作为备课素材和课堂问题情境 以理论为指导引导学生探索工业合成的最佳条件 以实现最大转化率和最低成本 3 如何体现化学反应速率与平衡理论对于学生思维能力培养的魅力如勒沙特列原理 等效平衡 是化学平衡问题中的重难点 是教学的难点 但却是是化学思维方法培养中最重要的部分之一 是培养学生思维能力的重要契机 这两个课题的教学长期存在着以下问题 1 教学中将复杂问题更加复杂化 还没有找到特别恰当的教学方式和教学程序 所以 在灵活多变的问题中 理论基础并不扎实的学生逐渐迷失 2 习题的选择容易一步到位 过早将综合性很强的问题抛给学生 一开始就把学生吓怕了 以至于高三一轮复习难以实现学生能力的提升 3 学生自主思考太少 这真是一个需要我们每位教师反思与探索的重要课题 我想 越是复杂问题 越是要把最基本的概念弄清楚 越是要让学生自己想明白 我们可以 1 分析平衡过程 帮助学生构建对高中化学平衡较完整的认识纵观高中化学中的所有平衡问题 实际上讨论的是平衡过程中三个阶段的问题 第一阶段 平衡的建立过程 即讨论从起始到达到平衡的过程中 体系中各种物理量的变化 如例题 在一定温度下的定容密闭容器中 当下列物理量不再改变时 表明反应 A s 2B g C g D g 已达平衡的是A 混合气体的压强B 混合气体的密度C B的物质的量浓度D 气体的总物质的量要回答上述问题 实际上要清楚涉及的这些物理量在从起始到建立平衡的过程中 是否发生变化 以及发生怎样变化 第二阶段 平衡建立后 改变反应条件 平衡如何移动的问题 第三阶段 建立平衡建立后 改变条件 平衡发生了移动 移动的程度问题 或者说既然温度 浓度等反应条件对平衡有影响 那么 在不同条件下 平衡建立的程度如何 即讨论平衡中转化率问题 如例题 在一体积不变的密闭容器中充人1molNO2 建立如下平衡2NO2N2O4 平衡时测得NO2的转化率为a 在其他条件不变下 再充入1molNO2 待新平衡建立时 NO2的转化率为b 则a b值的大小关系是 A a bB a bC a bD 无法确定此题比较的是在反应物浓度不同的情况下 平衡建立程度的问题 包括 等效平衡 实际上都不是新的平衡问题 它讨论的是在什么情况下 反应条件不同 但能达到同样的平衡 是平衡建立程度问题 确定问题讨论的阶段后 不同阶段用相应的化学平衡原理来解决相应的问题 2 将习题问题化 在新课教学中 将习题变为设问 使学生对平衡的学习更细化化学平衡部分的习题千变万化 不胜枚举 而且不断推陈出新 有些学生在学习过程中有时会觉得前后矛盾 无所适从 实际上 化学平衡 部分的习题 都是对化学平衡本身从不同的角度 不同的环节进行的一些设问 应该说习题是对教材化学平衡讨论的一种延伸和细化 习题即问题 利用习题中的素材 将平衡各阶段过程分解为一个个问题 通过这些问题引导学生一步步思考 主动参与学习过程 构建对化学平衡的认识 如化学平衡的建立问题 常见的习题是 判断平衡达到的标志 在新课中 在从起始到达到平衡过程中 将各种物理量的变化情况进行讨论 学生不仅能解决这类习题 更重要的是对平衡建立过程有了更清晰的认识 如就 平衡标志 问题在新课教学中可以进行如下一些设问 讨论 恒容恒温下 反应2SO2 g O2 g 2SO3 g 随时间增加 这三种物质浓度变化情况 根据填出的上表 画出体系中各物质的浓度 c 正逆反应速率 v正 v逆 与时间的关系图 从反应起始到平衡过程中 体系中压强 p 混合气体密度 混合气体平均相对分子质量 Mr 随时间的变化情况如何 将上述反应方程式改为 I2 g H2 g 2HI g 时 这些物理量如何变化 对于反应 A s 2B g C g D g 这些物理量又如何变化 再如浓度 温度对平衡的影响 不仅要讨论这些条件对平衡移动方向的影响 还应进一步讨论它们对平衡建立程度 转化率 的影响 如讨论浓度对平衡的影响 在清楚浓度对平衡移动方向的影响后 可以设计以下表格 进一步讨论在不同的浓度对平衡达到程度的影响 讨论 在某容器中恒温下 发生反应 2SO2 O22SO3 比较下列情况下 达平衡时SO2的转化率 SO3体积分数与平衡 比较的变化情况 3 回归课本基础 尽可能将多个问题归一讨论 使学生从根本上对平衡建立认识如压强对平衡的影响问题 压强对于平衡的影响在教材中是没有专门进行阐述的 只通过三个实验讨论了浓度 温度对平衡的影响 我们一般在教学中还是会讲压强对平衡的影响 增大压强 平衡向气体系数减小的方向移动 减小压强向气体系数增大的方向移动 这个使学生对一些压强对平衡的影响问题直接判断是有帮助的 但应该跟学生讲清楚 回归到课本 压强对平衡的影响归根到底是通过影响体系中物质的浓度来影响平衡的 压强问题应回归浓度这一条件的影响 由此在这样一些情况的讨论中会有这样的一些结论 充入无关气体 对于恒温恒容体系 并未改变反应物或生成物的浓度而不影响平衡 对于恒温恒压体系 由于要保持恒压而使体系体积扩大 是使反应物和生成物的浓度成比例的减小 增大压强 表现在浓度上 是使体系中所有气体的浓度成比例的增大 减小压强 归根到浓度上是使体系中所有气体的浓度成比例的减小 反过来 如果反应物或生成物浓度成比例变化的话 也可以看成是压强造成的影响 所以比如前例题 在一体积不变的密闭容器中充入1molNO2 建立如下平衡2NO2N2O4 平衡时测得NO2的转化率为a 在其他条件不变下 再充入1molNO2 待新平衡建立时 NO2的转化率为b 要求比较a b值的大小关系 在其他条件不变下 再充入1molNO2 实际上这里不论是充入多少摩尔NO2 因为反应物只有NO2一种 它的浓度都是成比例增大 这时相当于对体系增压 对于该反应来说 增压有利于正反应的进行 所以 待新平衡建立时 NO2的转化率 增大 再如化学平衡常数 温度 浓度 压强对平衡的影响还可以归一到平衡常数的问题上 用平衡常数定量解释这些条件变化时平衡移动的方向 其实 第一阶段 平衡的建立过程 即讨论从起始到达到平衡的过程中 体系中各种物理量的变化 是要准确理解这些基本物理量的涵义 如混合气体的密度 物质的量浓度 物质的量是初中和必修1应该掌握的 但是 由于课时要求等原因 学生掌握得并不好 而对于气体的压强 体积 体积分数 甚至气体的平均摩尔质量这些物理量则更是加重了学生的恐惧感 因为体积问题需要理解阿佛加得罗定律 压强问题涉及的阿佛加得罗定律的一个推论我们以前从未涉及 所以 在学习等效平衡之前 是否需要打下这些基础 才能让学生毫无惧怕的去战胜思维难题 平衡的问题千变万化 课堂上不能尽数列出 而是想办法将一个问题的多个角度进行透彻的分析 典型问题的讲解不应该以一道道习题为研究重点 而应该对多个问题进行重组 整合 将习题变成层层递进的问题 4 针对新课程新增的内容 如何策略性的处理 1 关于化学平衡常数 主要在于设计梯度合理的问题情境 使学生逐步理解化学平衡常数的含义与应用 教学设计片断如下 平衡常数及其应用 判断化学反应进行的程度 K越大 反应进行得越完全 K 105 反应基本进行完全 K越小 反应进行得越不完全 K 10 5 反应基本没有进行 计算平衡时各种组成及转化率 目的不只是在于计算 更希望通过计算得出结论来归纳映证勒沙特列原理 解 c CO c H2O 1 1时CO H2OCO2 H2起始1100转化 x x x x平衡1 x1 xxx解得x 0 5 CO 50 c CO c H2O 1 4时CO H2OCO2 H2起始1400转化 x x x x平衡1 x4 xxx解得x 0 8 CO 80 当c CO c H2O 1 n时呢 例1已知CO g H2O g CO2 g H2 g 800 K 1 0 求恒温恒容体系中 用c CO c H2O 1 1或1 4开始 达到平衡时CO的转化率 提高一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率 但并非呈直线性变化 例2反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 在一定条件下进行 设投入的N2为1mol H2为3mol 在一体积恒定 温度恒定的容器中反应 测得平衡时的压强是原来的90 求转化率 1 然后再充入1molN2和3molH2 温度不变 计算新平衡的转化率 2 解 N2 3H22NH3开始130转化 a 3a 2a平衡1 a3 3a2a 1 a 3 3a 2a 4 90 a 0 2 1 20 N2 3H22NH3开始260转化 b 3b 2b平衡2 b6 3b2bK 0 015解得 b 0 61 2 30 5 若加压至原来的n倍呢 学生通过计算和绘制曲线 得出结论 增加压强 可以使平衡向气体分子体积减小的方向移动 转化率也随之提高 但并非呈直线性变化 预测平衡移动的方向QcK向逆反应方向移动Qc K反应达到平衡状态 即反应进行达到最大限度 勒沙特列原理和平衡常数之间有什么联系和区别呢 定性与定量的关系 理论指导实践 实践完善理论 查阅大学 无机化学 发现大学教材中讲化学平衡的顺序为 理想气体定律 化学平衡状态 化学平衡常数 化学平衡的移动 其中浓度 压强 温度等条件对化学平衡的影响都通过平衡常数的计算来得出结论 最后总结勒沙特列原理 科学性非常强 我们选修四教材 是先通过感性的实验现象来得出结论 总结勒沙特列原理 进行应用 然后学习平衡常数 这样的顺序符合化学科学发展的史实 也符合中学生的认知心理 不过 我们也可以借鉴大学化学的体例 在学生理解了平衡常数的概念之后 应用化学平衡常数与浓度商的关系来计算得出勒沙特列原理 让学生感受理论之间的密切联系 实现理论的深层次理解与应用 对于优秀的化学生 更加有利于他们直接切入理论本质与原始的化学问题 例 2008广州一模 甲醇 CH3OH 是一种重要的化工原料 合成甲醇的主要反应为 CO g 2H2 g CH3OH g H 0 在一定条件下 上述反应在一密闭容器中达到平衡 1 体积不变的条件下 下列措施中有利于提高CO的转化率的是 填字母 A 升高温度B 增大压强C 通入COD 通入H2 2 在保证H2浓度不变的情况下 增大容器的体积 平衡 填字母 A 向正反应方向移动B 向逆反应方向移动C 不移动作出此判断的理由是 2 关于活化能课标表述 知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响 分别在绪言和二章出现 它们之间的关系通过催化剂对反应速率的影响体现出来 只需要知道活化能意义 是增大还是减小了 两处值得一提的是 活化能为0的反应是存在的 如离子反应等 化学反应的活化能可以用实验方法测定 但目前为止人们还没有完全掌握计算或推测化学反应活化能的理论方法 焓简化 反应热 焓是与内能有关的物理量 在一定条件下 某一反应吸热或放热 由生成物与反应物的焓值差焓变决定 化学实验和化工生产中 通常遇到的反应是在敞口容器中进行的 反应系统的压力与外界压力 大气压 相等 也就是说 反应是在恒压条件下进行的 此时反应的热效应就是焓变 熵举例说明熵增与体系稳定性的关系 保证科学性的基础上简化处理 熵不必给出严格的定义 能用焓变和熵变说明化学反应的方向 课标表述 3 关于用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向 可能性 保证科学性的基础上简化处理 熵不必给出严格的定义 可以举例说明熵增与体系稳定性的关系 化学反应进行的方向与焓变和熵变均有关 不是独立判据 如果要让学生更加透彻的理解焓变和熵变与化学反应进行方向的科学关系 引入吉布斯自由能变化的公式 等温 等压下可用自由能的变化判断化学反应的自发性 G H T S 当 G 0自发 G 0不自发 G 0 平衡状态 看似尖深的公式 其实更让学生感受到理论的魅力 就是有些反应本来不一定自发 但我们可以推算出改变温度就可以改变反应的自发性 展现人的主观能动性对改造自然的作用 用焓变 温度和熵变综合判断反应的方向 可能性 G H T S G 0自发 G 0不自发 G 0 平衡状态 虽然我们可以引入吉布斯自由能变化的科学判据 但是本节还是主要用举例的方法的定性判断 并不涉及计算 例1 工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁 但是金属铝冶炼时 却是用电解熔融氧化铝的方法 请从热力学的角度判断为什么不能用焦炭还原Al2O3炼制金属铝 解 室温下反应不能自发进行 该反应为吸热的熵增加反应 升高温度可使 H T S 0 使反应能自发进行 假设反应焓变与反应熵变不随温度变化而变化 因为当 G 0时 反应才能发生 T 3416K所以当T 3416K时 该反应才能自发进行 而这么高的温度在工业生产中一般是很难满足的 所以 化学反应一定要考虑实际情况 同时 有些实例不能随便拿来列举 如 例2 氨与氯化氢的反应如下 NH3 g HCl g NH4Cl s H 176kJ mol这是一个自发反应 它是由气体反应物生成固体产物的熵减小的过程 为什么能自发进行呢 解 S S产物 S反应物 284J mol K 这是一个放热反应 在反应过程中 释放的热量为 H 176kJ mol 即该化学反应体系将释放的能传递给了周围的环境 导致环境的熵增加 在室温298K 25 时 S环境 590J mol K 该反应的熵变 S 284J mol K 若仅仅考虑反应物和生成物时 这是熵减小的反应 不可能发生 若将环境的熵增加一起考虑 则该反应总的熵变为 S总 S体系 S环境 284 590 360J mol K 由此可见 环境增加的熵超过了反应体系减少的熵 该自发反应总的熵变是增加的 S为正值 5 注意通过实验培养学生的学科能力 本章有几个化学实验 重在理解实验目的 学会控制变量 设计实验 提高学生的实验能力 6 注意学科方法的渗透 比较 假设 模型建构是是学习化学平衡的主要方法 本章是进行假设 模型建构等学习方法的重要契机 关于开展高二化学选修四教学的一点想法 高中化学选修四的教学中是高中化学教学的一个重要环节 经过一学期的教学 有如下的一些关于选修四教学上的想法 希望能与大家分享一下 一 教学上需要注意必修教材与选修四教材的衔接 纵观选修四与必修教材的内容设置 不难发现 有不少相衔接的题材 这是在开展选修四教学过程中需要注意的 选修四中易忽略的教学细节 1 第一章的引言中提及化学反应常伴随能量的变化 注意 该能量变化应包括热能 光能 电能等能量形式的变化 可让学生举例 有助于拓宽学生对能量的了解 避免定势思维 2 第一节的实践活动 中和反应反应热测定 与第二节提及的 中和热 应与必修II第二章第一节的 思考与交流 中提及的 中和热 内容相联系 注意前后教材知识的相互补充 3 注意辨析第一节第一段中 焓变 内能 的关系 根据大学课本可知 恒压下的热效应是指焓变 而恒容下的热效应是指内能的变化量 选修四中易忽略的教学细节 1 第一节中 实验2 1 还缺少哪些用品 秒表 2 实验2 1 的反应速率的表示方法是学生陌生的 mL min 1 注意学生的定势思维的影响 很多学生在实际计算中 可能会千方百计地用 mol min 1 来表示化学反应速率 所以需进行梳理与分析 包括需深化反应速率的表示方法 同时 强调该环境不是标准状况 不能使用22 4L mol进行计算等 3 第二节中有三个重要的相关实验的化学反应方程式 注意 应让学生熟习这三个方程式 并可顺便复习氧化还原反应中产物的分析及配平的问题 易忽略的教学细节 1 注意挖掘 平衡 的共性 让学生的知识融会贯通 1 可逆性 2 K常数的表达式 包括化学平衡常数 电离常数 水的离子积常数 盐的水解常数 溶度积常数等的表达式 3 影响平衡移动共同因素 浓度与温度2 难溶电解质的溶解平衡方程式与弱电解质的电离子平衡方程式的对比表示 3 盐类水解反应的产物不一定是氢氧化物 如TiCl4水解的产物是对应氧化物的结晶水合物 4 注意辨析 水解反应 不等于 与水反应 易忽略的教学细节 1 注意对比选修四的带盐桥的铜锌原电池与必修II的铜锌原电池的区别 并让学生体会盐桥的优越性 2 第二节化学电源中涉及的电极反应式 总反应式与产物分析3 第三节中辨析 牺牲阳极的阴极保护法 为什么没有被称为 牺牲负极的正极保护法 4 第三节 科学探究 中涉及的Fe2 的检验方法 二 落实实验教学中科学方法教育的渗透选修四教材中的实验从形式上涉及学生验证性实验 教师演示实验和学生探究性实验 从内容上涉及装置探究实验 原理探究实验 条件探究实验 定量分析实验等 笔者认为 根据选修四的教材设置 在教学上 总体隐含了两条科学方法的教育线索 1 显性的科学方法教育 重在 实验条件的控制 的教育要求学生能够从药品本身 药品种类 用量 计量比 状态 纯度 颗粒大小 浓度 外在条件 温度 压强 催化剂 光照 溶剂 酸度 气氛 以及操作方式 药品加入速度 搅拌与振荡 装置合理性 反应时间 等方面分析条件对化学反应的影响 能够从产量 产率 纯度 环保 设备要求 操作工艺 安全 成本 合作生产等方面对实验 生产 方案予以比较与评价 所以 在教学过程中应注意以下三点 1 从实验细节培养学生 实验条件的控制 对 实验结果 影响的意识学生在实验过程中 常会出现很多形形色色的问题 也许这些问题并没有引起实验数据的巨大偏差 但是这些操作上的细节问题的讨论 有助于学生把握条件控制对实验的影响 培养学生 实验条件的控制 对 实验结果 影响的意识 案例1 在第一章第一节 实践活动 中和反应反应热的测定 中 学生依据实验步骤 用一根温度计先测盐酸的温度 再用另一根温度计测NaOH溶液的温度 这种做法能有效地避免学生未清洗温度计上残余液体就直接进行量温所带来的热量的影响 然而 有一组学生在进行上述操作后 把盐酸与NaOH溶液均同时注入中和反应热装置 并顺手把两根温度计同时放在中和反应热装置中测量温度 笔者问 为什么要把两根温度计同时放入中和反应热装置中 学生答 顺手吧 不过 这样应该更准确 有两根温度计的数值 可以取数据的平均值 笔者把学生的这种情况描述了一下 在课堂最后十分钟的总结中开展了讨论 询问学生对此做法是否认同 一半以上的学生不敢确定 有学生认为两根温度计毕竟是不一样的 所获取的数据存在误差 个别学生觉得多此一举 笔者的分析 这种做法是错误的 温度计之所以能显示温度 在于温度计水银球吸收了一定的热量 如果同时有两根温度计存在 则温度计所显示的温度必然比一根温度计测量时所显示的温度低 因此这属于实验过程中 未能控制好外界影响因素 对实验结论造成了影响 2 以 实验条件的控制 为出发点 落实学生实验计划的设计 案例2 在第二章第二节 影响化学反应速率的因素 的教学中 涉及有三部分实验的教学 包括浓度 温度 催化剂分别对化学反应速率的影响的实验 在这三个实验中 最容易完成的是浓度与催化剂对化学反应速率的影响的实验 学生也经过这两个实验的操作 初步了解实验条件的控制对结果的影响 笔者认为 温度对化学反应速率的影响的实验中隐含着如何能有效控制实验条件的科学方法思想 因此 在教学时 笔者先让学生完成浓度与催化剂对化学反应速率的影响的教学实验 然后针对硫代硫酸钠与硫酸的反应中 应如何探究温度对化学反应速率的影响 笔者要求学生不看教材上步骤 用语言描述 结果