内容组织与教学设计讨论

1、化学反应原理模块化学反应原理模块内容组织与教学设计讨论内容组织与教学设计讨论支支 瑶瑶北京市第三十五中学北京市第三十五中学 高级教师高级教师北京师范大学化学教育研究所北京师范大学化学教育研究所 博士博p 化学反应原理模块的内容组织化学反应原理模块的内容组织l与原有课程或其他版本教材相比，化学反与原有课程或其他版本教材相比，化学反应原理模块内容组织的变化应原理模块内容组织的变化l教材编写的基本理念教材编写的基本理念l结合具体内容的分析结合具体内容的分析p 内容组织的变化内容组织的变化l电化学部分：电解在原电池之前电化学部分：电解在原电池之前 电解池模型选取电解池模型选取

2、l化学反应的方向、快慢与限度：化学反应的方向、快慢与限度： 章节编排顺序：方向章节编排顺序：方向限度限度快慢快慢 化学平衡常数及平衡移动规律的处理化学平衡常数及平衡移动规律的处理 影响化学反应速率的因素的分析影响化学反应速率的因素的分析l水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡 章节编排顺序章节编排顺序p 教材编写的基本理念教材编写的基本理念l化学学科核心思想方法的形成化学学科核心思想方法的形成 分析化学现象、解决化学问题的角度和思分析化学现象、解决化学问题的角度和思路路例：分析能量转化问题、分析化学反应、分例：分析能量转化问题、分析化学反应、分析水溶液问题的一级思路的建立析水溶液问题的一级思路的

3、建立定 量 测 定定 量 测 定、 表 示 和、 表 示 和计 算 反 应计 算 反 应热效应热效应 原理原理第一章第一章化学反应与能量变化化学反应与能量变化化学能与电能化学能与电能的相互转化的相互转化 能量转化能量转化化学能转化为热能化学能转化为热能反应反应的热效应的热效应 电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解 化学能转化为电能化学能转化为电能 原电池原电池 应用应用能量转化电解食电解食盐水盐水电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠电 解 精电 解 精炼铜炼铜 电镀电镀 外加直外加直流电流电装置：装置：电解池电解池电极反应：电极反应：阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应 电解电

4、解电能转化为化学能电能转化为化学能 第第2节节 电能转化成化学能电能转化成化学能电解电解简单体系简单体系离子放电顺序离子放电顺序水的电离与电解水的电离与电解外加电能、特定的装置外加电能、特定的装置使不自发的氧化还原反应发使不自发的氧化还原反应发生生复杂体系复杂体系化学电源化学电源 金属腐蚀金属腐蚀（电化学腐蚀）（电化学腐蚀） 装置：装置：原电池原电池产生直流电产生直流电电极反应：电极反应：阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应 原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能 第第3节节 化学能转化成电能化学能转化成电能电池电池特定的装置特定的装置使自发的氧化还原反应发生使自发的

5、氧化还原反应发生产生电能产生电能铜铜锌锌原原电电池池化化学学热热力力学学化学反应化学反应判据：反应焓变（判据：反应焓变（h h） 反应熵变（反应熵变（s s）影响规律：影响规律：h h t ts s 认认识识化化学学反反应应化化学学反反应应条条件件的的优优化化工工业业合合成成氨氨共共同同影影响响化化学学动动力力学学限限度度速速率率定量描述：化学平衡常数定量描述：化学平衡常数 平衡转化率平衡转化率影响因素：影响因素：t t 、c c 、p p 化学反应速率有差别：化学反应速率有差别： 反应历程、基元反应反应历程、基元反应定量描述：化学反应速率定量描述：化学反应速率影响因素：影响因素： c c 、

6、t、催化剂催化剂 方方向向化学反应溶剂溶剂认识认识物质物质在水在水溶液溶液中的中的行为行为加入多种加入多种电解质电解质加入一种加入一种电解质电解质 自身电离自身电离水水水溶液水溶液物质的存在形态物质的存在形态电离、水解平衡电离、水解平衡沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡水溶液水溶液 离子反应离子反应水溶液p 教材编写的基本理念教材编写的基本理念l化学学科核心思想方法的形成化学学科核心思想方法的形成 分析化学现象、解决化学问题的角度和思分析化学现象、解决化学问题的角度和思路路例：例：分析能量转化问题、分析化学反应、分分析能量转化问题、分析化学反应、分析水溶液问题的一级思路的建立析水溶液问题的一级思路的建立

7、 分析具体问题的二级思路（与具体内容分析具体问题的二级思路（与具体内容和观念结合）和观念结合）p 教材编写的基本理念教材编写的基本理念l化学学科核心思想方法的形成化学学科核心思想方法的形成 分析化学现象、解决化学问题的角度和思分析化学现象、解决化学问题的角度和思路路l核心观念的建构核心观念的建构 微粒观微粒观 动态观动态观 定量观定量观 转化观转化观p 教材编写的基本理念教材编写的基本理念l核心观念的建构核心观念的建构微粒观：微粒观：看见微粒、关注其看见微粒、关注其“来龙去脉来龙去脉”动态观：动态观：微粒的运动；微粒间的相互作用（溶剂微粒的运动；微粒间的相互作用（溶剂化作用、离子间相互作用、离

8、子与电子间相互化作用、离子间相互作用、离子与电子间相互作用等）；平衡移动作用等）；平衡移动p 教材编写的基本理念教材编写的基本理念l核心观念的建构核心观念的建构微粒观：微粒观：动态观：动态观：定量观：定量观：定量的分析问题的意识定量的分析问题的意识 面对一个定量关系，形成分析问题的思面对一个定量关系，形成分析问题的思路路关注单一物理量、关注物理量间的相互关注单一物理量、关注物理量间的相互关系、与具体问题（或情景）对应进行分析得关系、与具体问题（或情景）对应进行分析得出结论出结论平衡状态平衡移动影响因素移动规律由反应、由反应、温度定温度定可变可变其它平衡其它平衡体系体系分析具体问题的二级思路分析

9、具体问题的二级思路引入引入问题问题1：某反应某时刻各组分浓：某反应某时刻各组分浓度，问此时是否达平衡状态？度，问此时是否达平衡状态？若没有达平衡状态，反应在向若没有达平衡状态，反应在向哪个方向进行？哪个方向进行？小结：可以利用小结：可以利用q、k的相对大的相对大小关系判断平衡移动问题小关系判断平衡移动问题初始状态：初始状态： (2.9410-4)2 (2.510-2)(4.0010-3)=8.610-4 k 反应向逆反应方向进行，达到平衡状态反应向逆反应方向进行，达到平衡状态q 0温度（温度（）400600800k0.4412.25反应：反应：2so2(g) + o2(g) 2so3(g) h

10、0自发自发2nh4cl(s)+ba(oh)2(s)= bacl2(s)+ 2nh3(g)+2h2o(l)0自发自发naoh(s) = na+ + oh-0自发自发提示：从反应前后物质的存在状态及微粒的运动角度考虑提示：从反应前后物质的存在状态及微粒的运动角度考虑发现“熵变”对反应方向的影响 熵变能否替代焓变，成为决定反应能否自发进行熵变能否替代焓变，成为决定反应能否自发进行的唯一因素？的唯一因素？反应反应熵变熵变是否是否自发自发nh4hco3(s)+ch3cooh(aq)= co2(g)+ch3coonh4(aq)+h2o(l)熵增加熵增加自发自发2h2o2(aq) = 2h2o(l) + o

11、2(g)熵增加熵增加自发自发4fe(oh)2(s)+2h2o(l)+o2(g)=4fe(oh)3(s)熵减小熵减小自发自发2al(s)+fe2o3(s)=al2o3 (s)+2fe(s)熵减小熵减小自发自发h - ts0不自发不自发方向判据的价值和功能？方向判据的价值和功能？tio2(s)+2cl2(g) + 2c(石墨石墨) =ticl4(l)+2co(g)h=-59.1kjmol-1 s=141.0j mol-1k-1p 教学案例：化学反应方向教学案例：化学反应方向l启示启示1.1.知识脉络的梳理并不困难，关键是对知识知识脉络的梳理并不困难，关键是对知识本体的理解和知识的功能与价值（促进学

12、本体的理解和知识的功能与价值（促进学生认识发展）的分析；生认识发展）的分析；2.2.学生认识发展脉络的分析是教学设计的核学生认识发展脉络的分析是教学设计的核心；心；3.3.问题线索的设计、素材的选取是达成目标问题线索的设计、素材的选取是达成目标的桥梁的桥梁p 教学案例：原电池工作原理教学案例：原电池工作原理l知识脉络知识脉络 疑问疑问1 1：必修原电池工作原理与选修原电：必修原电池工作原理与选修原电池工作原理有什么不同？池工作原理有什么不同？ 疑问疑问2 2：双液原电池的作用是什么？：双液原电池的作用是什么？p 突破学生对于原电池工作原理的错误认识突破学生对于原电池工作原理的错误认识双液原电池

13、模型对于学生认识原电池工作原理的双液原电池模型对于学生认识原电池工作原理的价值是什么？价值是什么？（1 1）学生认为是直接接触的氧化还原反应的发生引发）学生认为是直接接触的氧化还原反应的发生引发了电极上的电子得失反应。（设计及吸氧腐蚀）了电极上的电子得失反应。（设计及吸氧腐蚀）（2 2）学生对）学生对“活性不同的两种金属做电极活性不同的两种金属做电极”的认识是的认识是“机械机械”的，缺少发展和变通。例如，认为只有金属的，缺少发展和变通。例如，认为只有金属才能做电极。才能做电极。（3 3）学生将电极与电极材料混为一谈，这导致学生）学生将电极与电极材料混为一谈，这导致学生 认识燃料电池时产生了新的

14、障碍点。认识燃料电池时产生了新的障碍点。 化学反应原理模块化学反应原理模块p 有助于学生认识原电池装置产生电流的本质有助于学生认识原电池装置产生电流的本质双液原电池模型对于学生认识原电池工作原理的双液原电池模型对于学生认识原电池工作原理的价值是什么？价值是什么？（1 1）原电池装置的作用在于让氧化反应和还原反应在）原电池装置的作用在于让氧化反应和还原反应在分别在两极进行。分别在两极进行。（2 2）产生电流的本质原因是电势差的存在。）产生电流的本质原因是电势差的存在。p 有助于学生在今后学习中不断发展对原电池工作原理及其有助于学生在今后学习中不断发展对原电池工作原理及其应用的认识。应用的认识。化

15、学反应原理模块化学反应原理模块p 教学案例：原电池工作原理教学案例：原电池工作原理l认识脉络认识脉络 设计电池的基本思路设计电池的基本思路电流产生的本质、构成原电池的要素电流产生的本质、构成原电池的要素关于原电池构成条件的朴素认识关于原电池构成条件的朴素认识原电池原电池装置装置氧还反应、释放能量氧还反应、释放能量激发学生对原电池的原有认识：激发学生对原电池的原有认识：1.1.在下列化学反应中，哪些反应可能将化学能直接转在下列化学反应中，哪些反应可能将化学能直接转化成电能？这些反应有什么共同特点？化成电能？这些反应有什么共同特点？化学反应化学反应反应中的能量变化反应中的能量变化hcl + nao

16、h = nacl + h2o放出能量放出能量zn + 2h+ = zn2+ + h2 放出能量放出能量zn + cu2+ = zn2+ + cu放出能量放出能量2nacl = 2na + cl2吸收能量吸收能量通电通电zncucuso4装置装置1装置装置2请你思考：对于反应对于反应zn + cu2+ = zn2+ + cu，哪一哪一套装置能将化学能直接转化为电能？若能产生电流，电套装置能将化学能直接转化为电能？若能产生电流，电流是怎样产生的？电池的正、负极是什么？若不能产生流是怎样产生的？电池的正、负极是什么？若不能产生电流，请说明理由。电流，请说明理由。zncucuso4装置装置1zn与与c

17、u2+发生氧化还原反应发生氧化还原反应zn 2e- = zn2+电子沿导线到铜片上电子沿导线到铜片上cu2+2e- =cu负极负极正极正极装置装置2发展学生对原电池工作原理的认识：发展学生对原电池工作原理的认识：装置装置2 2进行如下改造后，能否产生电流？为什么？进行如下改造后，能否产生电流？为什么？kk+ +kk+ +kk+ +kk+ +kk+ +clcl- -clcl- -clcl- -clcl- -clcl- - 离子在盐桥中能够定向离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，使的电解质溶液连接起来，使电流传导。电流传导。kk+ +kk+ +

18、kk+ +kk+ +kk+ +clcl- -clcl- -clcl- -clcl- -clcl- -e-zn2+zn2+zn2+zn2+e-e-e-e-e-e-e-cu2+cu2+e-e-e-e-clcl- -clcl- -kk+ +kk+ +cu2+cu1.该装置能否产生电流？说明理由。若能产生电流，正极、负极是什么？石墨石墨石墨石墨h2o2k2so4负极：负极：2h2 4e- = 4h+正极：正极：o2+4e-+2h2o =4oh- 2h2+o2 = 2h2o 请你结合上述装置分析：构成电池的基本条请你结合上述装置分析：构成电池的基本条件是什么？件是什么？石墨石墨石墨石墨h2（负极）（负极

19、）k2so4o2（正极）（正极）zncucuso4a电池电池正极正极负极负极电解质电解质溶液溶液工作时发生的化学反应工作时发生的化学反应 锌锰锌锰 干电池干电池mno2(石墨石墨棒棒)锌片锌片氯化铵氯化铵zn+2mno2+2nh4+=zn2+mn2o3+2nh3+h2o 铅蓄电池铅蓄电池pbo2pb硫酸硫酸pb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o 氢氢氧氧 燃燃料料 电电池池o2(石石墨）墨）h2(石墨石墨)氢氧化氢氧化钾钾2h2 + o2= 2h2o1.请你利用反应cu + 2fe3+= cu2+ + 2fe2+，设计原电池将化学能直接转化成电能，并记录你设计原电池的思路。2.这

20、是唯一装置吗？正极、负极、电解质溶液可以怎样改变？形成设计思路：形成设计思路：“以促进学生认识发展为本以促进学生认识发展为本”的的教学策略及建议教学策略及建议p 例证素材的选修例证素材的选修l支持认识发展功能（激发学生原有认识，支持认识发展功能（激发学生原有认识，引发、实现认识发展）；引发、实现认识发展）；l例证的来源：实验、数据、图片、事实等例证的来源：实验、数据、图片、事实等 p 促进学生认识发展的教学是长线教促进学生认识发展的教学是长线教学，要有整体设计与思考学，要有整体设计与思考l案例：物质在水溶液中的行为案例：物质在水溶液中的行为案例案例1：弱电解质电离平衡：弱电解质电离平衡思考：思考：两支烧杯中分别盛装同浓度的盐酸和醋酸，请你分两支烧杯中分别盛装同浓度的盐酸和醋酸，请你分别分析：别分析