高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1专家讲座教材解析

高中化学《化学反应原理》

人教版和鲁科版教材解析——从学科思想方法视角分析

教材的对比分析课程标准——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１.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。２.知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。３.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。４.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。５.能用焓变和熵变说明化学反应的方向。６.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。７.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。８.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。

化学反应原理模块的定位认识化学反应应用化学反应

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，能够大视野、多角度、高观点分析和应用化学反应。采用大章大节式编排体例，以突显学科内涵、学科知识体系的逻辑性和系统性。体系结构认识化学反应——应用化学反应化学反应的方向、快慢和限度

化学反应中的能量变化水溶液中的化学反应

章节内容安排体现认识化学反应的思路，关注学科思想方法的形成。人教版化学反应原理活动

对比分析《化学反应原理》模块教科书的体系结构，找出差异，并且进行解释分析反应原理模块内容框架的差异“电化学”的位置电化学中具体差异焓变概念焓变计算

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

应用氧化还原反应感性认识吸热、放热反应定性分析化学反应能量转化伴随感性认识理性认识本质理解热能电能化学能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电解电解原理电解池装置电极反应氯碱工业铜的电解精炼电镀等应用电池电池工作原理原电池常见化学电源金属电化学腐蚀与防护方法知识发展与基本框架热效应反应热焓变及其简单计算热化学方程式电解电解原理电解池装置电极反应氯碱工业铜的电解精炼电镀等应用电池电池工作原理原电池常见化学电源金属电化学腐蚀与防护方法反应原理模块内容框架的差异电解池与原电池的先后顺序为什么把电解放在原电池之前？1.电解原理涉及到的问题比原电池简单、单纯2.便于学生从微粒观的角度分析电极反应3.分散原电池的教学难点

——用微粒观分析问题

——阴、阳极，电极反应

——分析电化学问题的思路为什么不以电解氯化铜溶液为例介绍电解原理？1.选择熔融氯化钠的用意

——便于学生建立解决电化学问题的核心观念：微粒观与氧化还原原理的综合运用2.补充设问，帮助学生形成分析问题的思路

——通电前，熔融氯化钠中有哪些微粒？接通电源后，外电路中电子怎样运动？活泼性不同的电极材料电解质溶液闭合回路

这个形成条件只关注了表面，并不是形成原电池的必要条件，是充分条件。特别没有反映原电池的本质，也不能解释分析实际的电池问题。为什么没有讲原电池的形成条件？电极等同于电极材料；关于原电池的工作原理的学习只记住某些“规则”，分析问题时缺少全局观点;难分析陌生体系中发生的电极（电池）反应（如金属的吸氧腐蚀），不能理解燃料电池。反应原理模块内容框架的差异“化学反应方向”的位置认识化学反应化学反应条件的优化工业合成氨第二章化学反应的方向、限度与速率共同影响化学热力学化学动力学限度方向速率定量描述：化学反应速率影响因素：c、T、催化剂定量描述：化学平衡常数平衡转化率影响因素：T、c、P

影响因素：反应焓变（△H）反应熵变（△S）判据：△H

－T△S教材的分析比较研究人教版：由能量判断和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。因为这些内容已经远远超出初等化学的要求，无法用有限的篇幅来阐述并严格地推导有关的定律和原理，只好留下那种类似于言犹未尽的遗憾。………目前，就把它当作高中给我们留下的一个科学悬念吧。(科学视野-自由能变化)苏教版：体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时，如果反应的△H＜△S，则该反应一定能自发进行；如果反应的△H＞0、△S＜0，则譔反应一定不能自发进行；如果△H＜0、△S＜0或△H＞0、△S＞0，反应是否能自发进行与反应温度有关。鲁科版：先讲焓变不是唯一的因素，后讲熵变也不是唯一的因素，最后讲由焓变和熵变共同影响的。然后得出反应方向的判据为△H-T△S，如果小于0自发进行，等于0达到平衡状态，大于0不能自发进行。化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率化学热力学化学动力学认识化学反应共同影响工业

合成

氨条

件的

选择定量认识角度研究化学反应的一般思路：热力学→动力学反应的方向→反应的限度→反应的速率化学反应的方向促进学生认识发展的功能与价值基于复分解反应对方向的感性认识基于氧化还原反应、离子反应对方向的定性认识基于所有反应对方向的定量认识学生认识发展教学起点化学反应方向“定量观”建立定量关系式△H-T△S应用定量关系解决问题确定影响因素确定因素的定量关系判断反应的自发性定量计算反应

自发进行的条件化学反应的方向教学目标建立化学反应的方向意识初步掌握自发反应概念，初步了解熵的概念掌握影响反应方向的因素会利用方向判据定性分析反应的自发性，定量计算反应自发进行所需要的温度，能够认识到利用判据可以操控化学反应的方向。感受化学反应原理对科研、生产的重要指导作用。能够认识到科学研究的第一步不是实验，而是判断反应的方向。初步了解定量研究的一般思路分析影响因素（自变量）→确定自变量与因变量之间的定量关系。反思旧知识，认识到化学反应存在方向性讨论焓变对化学反应的方向的影响讨论熵变对化学反应的方向的影响讨论焓变和熵变对化学反应的方向的共同影响在应用中体会方向判据的功能与价值一定温度压强下，化学反应向着

怎样的方向自发进行？（影响因素）化学反应的方向教学设计激发学习兴趣—引出研究的问题—体会判据的价值体现化学方向的功能与价值的策略1—情景创设

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti【情景设置】

同学们知道金属钛的用途吗？钛是怎样制备出来的呢？第一步反应在任何温度都不能发生2H2+O2=2H2OZn+CuSO4=ZnSO4+Cu2H2O2H2+O26CO2+6H2OC6H12O6+6O2CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O反思熟悉的反应，意识到化学反应具有方向性在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量既能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。化学反应向着怎样的方向自发进行呢？依据：假设—检验的学习机制策略：正、反例证的选择与使用CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890KJ/molH+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)△H=-444.3KJ/molNH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

△H=-176.9KJ/mol

正例证学生假设—化学反应向着放热的方向自发进行2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

△H(1200K)=176.5KJ/molNH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)

△H(389K)=185.6KJ/mol焓变是影响方向的一种因素但不是唯一因素

反例证CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金刚石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7宏观定性分析69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1定量说明微观定量分析难点突破策略NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)

C(S，石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△S=334.3Jmol-1K-1△S=133.8Jmol-1K-1△S=169.6Jmol-1K-1△S=184.0Jmol-1K-1

正例证学生假设—化学反应向着熵增的方向自发进行2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=-39.4J·mol-1·K-1

反例证熵变是影响方向的一种因素但不是唯一因素△H-T△S<0反应自发△H-T△S>0反应非自发△H-T△S=0反应达平衡态H+(aq)+OH-(aq)=H2O

(l)△H=-57.3KJ·mol-1

△S=80.7J·mol-1·K-1任何温度自发任何温度非自发低温自发

高温自发放热熵增吸热熵减放热熵减吸热熵增TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

△H=161.9KJ·mol-1

NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H=-176.9KJ·mol-1

△S=-38.4J·mol-1·K-1△S=-284.3J·mol-1·K-1△S=169.6J·mol-1·K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

△H=178.2KJ·mol-1体现方向判据的功能和价值策略2—典型例证剖析1.方向判据的普适性2.科学研究的步骤定量控制反应温度使之向着需要的方向自发

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

△H=161.9kJmol-1△S=-38.4Jmol-1K-1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)

△H=-59.1kJmol-1△S=141.0Jmol-1K-12C(石墨）+O2(g)=2CO(g)

△H=-221.0kJmol-1△S=179.4Jmol-1K-1控制焓变和熵变来控制反应方向熵与信息熵与环境熵与生命熵拓展视野反应原理模块内容框架的差异水溶液部分的差异第三章物质在水溶液中的行为溶剂认识物质在水溶液中的行为加入一种电解质加入多种电解质水溶液水溶液自电离平衡水物质的存在形态电离、水解平衡沉淀溶解平衡离子反应化学平衡理论反应原理模块内容框架的差异电离-微粒平衡-限度平衡移动-相互作用找平衡，多平衡相互作用主次矛盾，状态与过程分析水的电离平衡及其移动是水溶液平衡体系的基础与核心，K的深刻理解与自主应用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。

表象溶液的酸碱性研究思路溶液中H+和OH-浓度的关系本质溶质微粒溶剂微粒间的相互作用动态的微粒观认识角度

作用结果相互作用

微粒物质在水中的行为和存在形态反应溶解电离

微粒种类微粒数量

宏观现象（pH）生成难电离生成难溶解生成易挥发氧化性微粒和还原性微粒显酸性的微粒和显碱性的微粒水溶液中离子反应的一般分析模型可逆过程电离平衡水解平衡沉淀溶解平衡反应原理模块内容框架的差异反应速率与化学平衡的先后顺序任务:分析“化学平衡”一节的教材，需找差异，并进行解释为什么把化学平衡内容放在反应速率之前？有的老师认为，没有反应速率内容怎么分析化学平衡问题？怎么解释温度、压强对平衡的影响？有的老师认为，过去的教材和教学中把这两个事过于纠缠在一起，而且互为解释，我觉得这个要小心，因为它的方法论是不一样的。用化学反应方向怎么解释可逆反应？化学热力学和化学动力学分析解释问题的思路和方法认识误区一种平衡状态对应一个反应限度用动力学知识解释热力学的平衡问题用正、逆反应速率的大小关系解释平衡的移动：可逆反应达到平衡的标志是v正=v逆；若增大反应物浓度，那么瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，v’正>v’逆，平衡正向移动；随着反应物浓度减小，生成物浓度增加，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后正、逆反应速率再次相等，反应重新达到平衡状态；减少反应物浓度的情况可以此类推正确认识反应趋势大的反应，其速率不一定快增加某反应物浓度的瞬间，正反应速率不一定增加，逆反应速率不一定不变反应速率与反应的历程息息相关，化学反应的历程非常复杂例：气相反应N2+3H2═2NH3

Kx=8.33其平衡组成：n(NH3)=n(H2)=1.00mol，n(N2)

=3.00mol

加入0.10molN2：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:

xNH3=xH2=1.00mol/5.10mol=0.196

xN2=3.10mol/5.10mol=0.608Qx=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。

——教材的科学性将勒夏特列原理介绍为定性规律，用于定性判断。

——教材的实用性c,p

对化学平衡的影响与T的影响不同0向右自发DG=0平衡态0向左自发DG=D

G°+RTlnQ平衡：DG=0DG°+RTlnK＝0DG=-RTlnK+RTlnQ0RTln(Q/K)=00定温K不变DH

R

1T2－()1T1－-ln(K2/K1)=变温K改变平衡观从平衡常数的视角认识化学平衡K与可逆反应、K与平衡建立、K与平衡移动（范例）基于平衡常数认识反应限度：化学反应有可逆和不可逆之分，可逆反应存在最大反应程度，即限度；化学平衡常数K可定量表征反应的限度；K只受温度影响，可以通过调控K来调控反应的限度。基于平衡常数认识平衡状态：可逆反应达到平衡状态的标志是：浓度商Q=平衡常数K；同一反应限度下可能存在多种平衡状态。基于平衡常数分析平衡的移动：要使平衡发生移动，就要改变条件使Q和K不相等，改变K只能通过改变温度，改变Q可通过改变组分浓度（可以是改变单一组分的浓度，或者同等倍数改变各组分的浓度）；平衡移动的趋势是使Q和K重新相等；Q<K时，平衡正向移动；Q=K时，平衡不移动；Q>K时，平衡逆向移动。平衡观基于平衡常数的平衡观的建立其他可逆过程：电离、水解、沉淀溶解四大平衡的对比平衡名称研究对象平衡表达式化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡H2OH++OH-CH3COOHH++CH3COO-Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+Ca(OH)2(s)Ca2++2OH-N2+3H22NH3高温高压催化剂可逆反应弱电解质强酸弱碱盐强碱弱酸盐难溶电解质溶质种类不同可逆过程四大平衡的对比平衡名称平衡表达式定量关系化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡H2OH++OH-Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+CH3COOHH++CH3COO-Ca(OH)2(s)Ca2++2OH-N2+3H22NH3高温高压催化剂KKwKaKbKhKsp只受温度影响衡量反应正向进行程度的大小四大平衡的对比平衡名称平衡表达式QC≠K措施化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡H2O

H++OH-CH3COOH

H++CH3COO-Cu2++2H2O

Cu(OH)2+2H+Ca(OH)2(s)

Ca2++2OH-N2+3H2

2NH3高温高压催化剂温度、浓度、压强温度、浓度温度、浓度温度、浓度平衡移动原理现存问题：*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

kJ·mol-1K≈10122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

kJ·mol-1H2O例2：H2+2O21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）又有动力学问题总反应与基元反应山东科技版

化学反应原理教材的特点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

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