《学科素养下的反应原理教学（简化）》（2017.1.14严业安老师讲座课件）

基于学科素养的反应原理教学福建省中学化学严业安名师工作室2017年4月于福州高中化学学科核心素养高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是高中生综合素质的具体体现，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”5个维度。能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。素养1

宏观辨识与微观探析能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。

素养2

变化观念与平衡思想具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。素养3

证据推理与模型认知认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。素养4

科学探究与创新意识具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。素养5

科学精神与社会责任上述5项素养立足高中生的化学学习过程，各有侧重，相辅相成。“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”体现了具有化学学科特质的思想和方法；“科学探究与创新意识”从实践层面激励创新，“科学精神和社会责任”进一步揭示了化学学习更高层面的价值追求。上述素养将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与解决问题能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等方面的要求融为一体，形成完整的化学学科核心素养体系。

“化学反应原理”揭示了化学反应的本质规律，是基础理论模块之一。概念原理内容能帮助学生深入理解元素化合物知识，促进学生的化学反应知识系统化、结构化，帮助学生发展逻辑推理能力，提升学生的学科素养，同时通过探究活动和专题研究等丰富的学习活动，培养学生科学探究能力。突出反应原理的教学

所有的化学反应，即使是常温下能够发生的反应，都有相应的反应条件，而且也有定量、守恒、平衡以及能量等方面的反应规律。对于氮气与氢气合成氨的可逆反应，工业上选择一定温度、压强和适当催化剂的条件，就是为了按照化学反应的有关规律，获得相对最佳的反应速率和反应限度。所以，在物质性质的教学过程中不仅要阐明反应的条件，更应该突出反应原理的教学，让学生理解并掌握控制反应速率和限度的有关知识。也就是说，教学中既要让学生熟知有关的反应条件和反应规律以及相关的反应原理，又要让学生能够运用化学反应的原理解释相关反应的条件或规律，还要让学生能够运用已知的化学反应原理，探索某些反应发生的条件，建立起变化可控的化学观念，知道控制条件能使大多数变化按照所需要的速率和限度进行，以满足人类社会的需要，并为形成正确的化学价值观或绿色应用思想打下基础。一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）2.基本概念和基本理论（5）化学反应与能量①了解氧化还原反应的本质。了解常见的氧化还原反应。掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。②了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。③了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

④了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。⑤了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。⑥了解焓变（ΔH）与反应热的含义。⑦理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。⑧理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。

⑨了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）（6）化学反应速率和化学平衡①了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率（α）。②了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。③了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。④掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）（6）化学反应速率和化学平衡⑤理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。⑥了解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。一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）（7）电解质溶液①了解电解质的概念，了解强电解质和弱电解质的概念。②理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。③了解水的电离、离子积常数。④了解溶液pH的含义及其测定方法，能进行pH的简单计算。一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）（7）电解质溶液⑤理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数进行相关计算。⑥了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。⑦了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。掌握常见离子的检验方法。⑧了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积（Ksp）的含义，能进行相关的计算。

一、2017年高考化学考纲调整（原理部分）关注考纲内容的调整（5）化学反应与能量④增加“能正确书写热化学方程式”⑧增加“理解原电池和电解池的构成、应用”⑨金属的电化腐蚀从“理解”变为“了解”（6）化学反应速率和化学平衡①增加“能正确计算化学反应的转化率”②增加“了解活化能的概念”④增加“掌握化学平衡的特征”（7）电解质溶液②水的电离和溶液的导电性从“了解”变成“理解”⑤弱电解质的电离平衡从“了解”变成“理解”；增加“能利用电离平衡常数进行相关计算”⑦常见离子的检验方法从“了解”变成“掌握”⑧溶度积从“了解”变成“理解”关注考纲内容的调整①掌握常见氧化还原反应的相关计算。②能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。③能正确计算化学反应的转化率（α）。④能利用化学平衡常数进行相关计算。⑤能进行溶液pH的简单计算。⑥能利用电离平衡常数进行相关计算。⑦能进行溶度积（Ksp）相关的计算。

关注原理部分的计算①了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。②能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算。③能根据微粒（原子、分子、离子等）物质的量、数目、气体体积（标准状况下）之间的相互关系进行有关计算。④理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念，并能进行有关计算。化学基本概念和基本理论的计算还有二、《化学反应原理》的核心教学策略三、《化学反应原理》教学的几点思考

——以“化学反应的限度”为例

【问题1】对于任一反应：aA+bB=cC+dD，ΔH单位中的“mol-1”，既不是指每摩尔A，也不是指每摩尔B、C或D，而是指每摩尔反应，即mol-1

（aA+bB=cC+dD）。

这种解释是否科学？四、《化学反应原理》教学中的几个问题【问题2】“25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ·mol-1。例如，实验测得在25℃、101kPa时，1molCH4完全燃烧放出890.31kJ的热量，就是CH4的燃烧热。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.31kJ·mol-1。”如何评价教材对燃烧热的定义？【问题3】往含有Br-、I-

的少量溶液中加1mLCCl4，然后逐滴加入氯水，边加边搅拌，CCl4层中颜色变化依次为：紫色→无色→橙色→无色。为什么？【问题4】在原电池知识考查中，经常出现金属腐蚀快慢、书写电极反应式等问题，何时要考虑空气中的氧气参与反应？【问题5】影响伏打电池（铜锌—硫酸原电池）负极产生气泡的因素有哪些？【问题6】形成原电池一定能加快金属与酸反应放出氢气的速率吗？【问题7】在丹尼尔电池（双液的铜锌原电池）中，如何说明原电池的工作原理？

其中“盐桥”的作用是什么？有“盐桥”的原电池正极材料的选择有何要求？【问题8】在介绍原电池的工作原理时，引入双液铜锌原电池装置的优点有哪些？

【问题9】把双液铜锌原电池装置中的盐桥换成铜丝，电流计指针是否会发生偏转？【问题10】

2014年福建省高考理综试题第24题第1小题：

（2011浙江）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。

下列说法正确的是A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移B．液滴边缘是正极区，发生的电极

反应为：O2＋2H2O＋4e－

==4OH－C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2+由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu－2e－

==Cu2+

解析：液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2＋2H2O＋4e－

=4OH－。液滴下的Fe发生负极反应，Fe－2e－

=Fe2+，为腐蚀区(a)。A错误，Cl－由b区向a区迁移；B．正确。C错误，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀；D错误，Cu更稳定，作正极，反应为O2＋2H2O＋4e－

=4OH－。【评析】本题考查电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。（2011海南）根据右图，下列判断正确的是A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-=H2D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-=Cl2解析：烧杯a中的反应是：O2+2H2O+4e-=4OH－，烧杯b中发生的反应为Zn-2e-=Zn2+，A、B是正确选项

(若把Zn换成Fe:Fe-2e-=Fe2+，原理同题5）71【问题11】什么是液体接界电势（简称液接电势）？为什么盐桥能够有效减小（或消除）液接电势？【问题12】

什么是浓差电池？

浓差电池有几种？【问题13】浓差电池的电能是如何产生的？【问题14】KOH的溶解度很大，常温下约为110g/100g水，所以将固体KOH放入100g水中可以溶解，上述过程明显放热。又有实验事实表明，KOH的溶解度随温度升高而增大。从勒夏特列原理角度考虑，以上两种实验现象似乎矛盾。试给出合理解释。【问题15】在一个装有可移动活塞的容器中进行

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应达平衡后，测得体系中有0.50molN2，0.25molH2，0.25molNH3，总容积为1.00L。

(1)保持温度和压强不变，充入0.20molH2，平衡会向哪个方向移动？(2)保持温度和压强不变，改为充入0.20molN2，平衡又会向哪个方向移动？【问题16】

“知道化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率”是课程标准的要求之一。不同版本的教材对化学平衡常数的量纲（或称单位）的处理不尽相同：有的带量纲，有的不带量纲，在教学过程中如何处理这一问题呢？【问题17】增大反应物的浓度，正反应速率是否一定增大？【问题18】升高温度，化学反应速率一定增大吗？【问题19】增大反应物浓度，平衡一定向正反应方向移动吗？【问题20】为什么温度改变时总是吸热方向的反应速率变化程度更大呢？【问题21】催化剂为什么能改变化学反应速率，却不能改变化学平衡状态？【问题22】“弱电解质的电离是一个吸热过程，因此，升高温度会促使电离平衡向电离的方向移动，电离平衡常数也随之增大。”这种说法是否科学？【问题23