化学反应原理模块教材整体介绍（北京师范大学）课件_71页.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,北京师范大学化学学院,化学反应原理,模块教材整体介绍,普通高中课程结构,学习领域,科目,模块,数,学,语言与文学,人文与社会,科,学,技,术,艺,术,体育与健康,综合实践活动,语,文,外,语,数,学,物,理,化,学,生,物,通用技术,信息技术,政,治,历,史,地,理,美,术,综合实践活动,体育与健康,音,乐,艺,术,（略）,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,化学反应原理是人类在探索自然规律造福社会的历程中总结得到的关于化学反应的一般规律，它揭示了化学反应的本质,反映了化学科学最基本、最重要的研究思想、方法、结果。充分运用化学反应原理，人类可以更好地利用化学反应获得所需要的新物质以及利用化学反应获得能量，让化学更好地造福人类，大量减少资源的消耗，更好地促进社会科学、和谐地发展。,一,.,现代化学科学的基本特征,1.,化学要解决的六个基本问题：,*,合成与生产制造,*,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、医学的联系,*,材料的设计和制作,2.,现代化学的基本特征,*实验设备的仪器化和计算机化,*从宏观层次到微观层次,*从定性向定量化发展,*从静态研究到动态研究,*开始建立统一的理论,*快速有效的分离纯化方法,*从单一学科发展到综合学科和边缘学科,2.,现代化学的基本特征,*实验设备的仪器化和计算机化,*从宏观层次到微观层次,*从定性向定量化发展,*从静态研究到动态研究,*开始建立统一的理论,*快速有效的分离纯化方法,*从单一学科发展到综合学科和边缘学科,3.,六种化学基本概念,*原子、分子、离子,*化学键：是什么使原子在分子和晶体中结合在一起？,*分子的几何形状；三维化学,*动力学理论,*化学反应,*能和熵,二,.,化学反应原理,模块的教学目标和功能定位,化学反应原理,是普通高中化学课程标准规定的选修模块之一，该模块与高中化学必修课程相衔接。在本课程模块中，我们将从化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等方面，探索化学反应的规律及其应用。通过本课程模块的学习，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发挥的重大作用，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。,摘自,普通高中化学课程标准（实验）,化学反应原理,模块主要承载了以下几个重要的功能：,1.,为选修,化学反应原理,模块的学生提供较为完整和系统的化学反应原理知识，为学生理解和运用化学反应原理奠定知识基础；,2.,是充分采用探究学习方式，让学生经历科学探究过程，为学生进一步提高科学探究能力创设发展平台；,3.,是向学生提供大量运用化学反应原理对社会发展的贡献的实例，体验科学、社会、技术、环境的关系，为学生初步树立可持续发展思想提供体验天地。,总之,化学反应原理,模块主要为满足将来从事化学及与化学相关专业学生的学习和研究的需要而设置的。它,既注重基础性，又注重提高性。,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、多角度、高观点分析化学反应。可是使部分学生获得学习现代化学所需要的、比较全面的训练，为培养符合时代要求的高素质专业人才奠定基础。对化学反应原理感兴趣的学生也可以选择该模块学习。通过,化学反应原理,模块的学习，最终达到理解化学反应的本质,提高学生科学素养的目标。,三,.,化学反应原理,模块的的内容标准,化学反应原理,模块根据人类在探索物质变化的历史过程中积累的丰富物质变化的知识，帮助学生加深对化学变化本质规律认识，模块内容涉及化学反应与能量、化学反应速率、化学平衡以及溶液中的离子平衡等。在课程标准中，它主要有三个主题的内容：,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,。,第一章,化学反应与能量转化,四,.,化学反应原理,教材内容的组织及与课程标准的关系,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。,教材内容,第,1,节 化学反应的热效应,第,2,节 电能转化为化学能,电解,第,3,节 化学能转化为电能,电池,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,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,化学反应的热效应,热化学方程式,定量测定,定量计算,根据盖斯定律,反应热,反应的焓变,第,1,节 化学反应的热效应,等温、等压,化学能,热能,反应热,Q,0,反应吸热,Q,0,吸热反应,H,S,m,(l,),S,m,(s,),如水：,水,s,l,g,S,m,/(JK,-1,mol,-1,),16,70,189,(2),同类物质，摩尔质量越大，,S,m,值越大,(3),摩尔质量相同的不同物质,结构越复杂,S,m,值越大,(4),同一物质随温度升高而熵值增大,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,不从正、逆反应速率相等的角度引入平衡常数,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，这是与现代化学反应原理相矛盾的。,根据实验总结、概括出经验平衡常数概念,顺理成章地引出了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。,例：气相反应,N,2,+3H,2,2NH,3,K,x,=8.33,其平衡组成：,n,(,NH,3,),=,n,(,H,2,),=,1.00 mol,n,(N,2,),=3.00 mol,加入,0.10 mol,N,2,：,按勒夏特列原理,n,(N,2,),增加必有利于消耗,N,2,的反应，即平衡正向移动,。,实际上平衡移动方向相反,:,x,NH3,=,x,H2,=1.00 mol/,5.10,mol=0.196,x,N2,=,3.10,mol/,5.10,mol=0.608,Q,x,=8.39,K,x,为使,Q,x,=,K,x,，,应增大,x,N2,及,x,H2,，,减少,x,NH3,，,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,不用勒夏特列原理讨论化学平衡移动,只有均相、封闭体系、只改变一个热力学量时，勒夏特列原理才能成立。,不用勒夏特列原理讨论化学平衡移动,在编写“化学平衡移动”这一部分时，避开勒夏特原理，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，用于粗略进行定性判断。,将基元反应的概念作为反应速率教学的平台,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,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“反应历程”和“基元反应”的概念。这些概念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,总反应与基元反应,kJ,mol,1,K,10,122,例1：2N,2,+5O,2,+2H,2,O=,4HNO,3,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,1,H,2,O,例2：H,2,+,2,O,2,1,例如：,H,2,+Cl,2,反应,H,2,+Cl,2,=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,热力学,化学,动力学,限度,速率,方向,怎样能提高合成氨,反应速率？,怎样能促使化学平衡,向合成氨方向移动？,化学反应条件的优化,工业合成氨,理论,分析,提高生产效率,高压对设备材质、加工制造的要求,温度对催化剂活性的影响,化学工艺学,工艺流程,合成氨反应,能否自发进行,?,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,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,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,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,将学生从大量个例的记忆之中解放出来，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,盐溶液不都为中性这一表面现象入手引出问题、介绍分析问题的思路。,沉淀在水中,建立的一种,化学平衡,沉淀的溶解,沉淀的生成,沉淀的转化,利用化学平衡,移动原理分析,沉淀溶解平衡,问题,沉淀溶解平,衡的应用,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。,五,.,教材中栏目的功能,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,学海无涯,一般,资料,较深入,更深入,身边的化学,化学前沿,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,更深入的提高内容,六,.,化学原理,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。,重视知识的框架结构，重在介绍学术思想,不是为了应试而围绕有限的知识点组织素材，而是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。,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。,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,选修阶段初期,从得失电子的角度知道,铜锌原电池,的电极反应式的书写，并会写电池的总反应式,选修阶段中期,能系统地从,电极类型、反应类型及得失电子守恒,的角度书写电极反应式和总反应式,“追根寻源”,在书写氢氧燃料电池的电极反应式时，能从反应物质所处的,溶液环境,等多方面考虑,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,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。,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给出结论的两种偏颇做法。,处理实际问题,尽量使学生体会到抽象理论的实用价值。,合理处理抽象概念,简单,复杂,学生熟悉的现象,新概念,简单,复杂,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,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。,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,。,联想,质疑,交流,研讨,活动,探究,精要概括,引入,展开,总结,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,K,sp,把握好度,谢谢各位,