物质的量及反应

1、第一册第一章化学反应及其能量变化教与学设计文翟朝阳一、教材分析本章包含三个部分：氧化还原反应、离子反应和化学反应中的能量变化。其中氧化还原反应和离子反应是中学化学的重要理论，通过对这部分知识的学习可以帮助学生从微观角度对化学反应有更加深刻的认识和理解。化学反应中能量变化是化学反应的必然，通过学习可以使学生加深对化学反应的理解。在内容编排上集中体现在下列两个方面：其一，衔接更加合理，从认知结构看，初中已经学习过化合价的概念，有了氧化反应和还原反应的初步认识，离子、燃烧等概念也具备；从心理特征看，高一学生思维基本成熟，有了一定的发现问题、分析问题、解决问题的能力。教材把“化学反应及其能量变化”编为

2、第一章，以此作为连接初中化学和高中化学的“纽带”，正好符合学生的学习需求，这有利于激发学生学习化学的兴趣，培养和发展学生的能力。其二，加强了STS教育，教材重视培养学生的科学态度和训练学生的科学方法，把学生科学素质的培养放在十分重要的地位。例如，教材结合化学反应的分类知识，启发学生了解在化学学习的初级阶段，介绍的一些概念和原理往往有它们的不完善性和不全面性。教育学生应以发展的观点来看待这些概念和原理，以科学的态度来学习化学。这样不仅可以激发学生的兴趣和积极性，更能启发学生的思维，培养学生的能力和科学态度，训练学生认知的科学方法，提高学生的科学素养。本章在全书乃至整个高中化学中都占有特殊的地位，

3、为此，通过本章教学应达到：（1）了解化学反应有多种不同的分类方法，各种分类方法由于划分的依据不同而不同，初步认识科学的发展具有阶段性。（2）从化合价升降的观点及电子转移的观点来理解氧化反应、还原反应、氧化还原反应、氧化剂、还原剂等概念。（3）了解强弱电解质等概念，理解离子反应的含义，掌握在溶液中离子互换型的离子反应发生的条件，学会正确书写离子方程式的方法。（4）了解化学反应中的能量变化，认识吸热反应和放热反应，知道怎样使燃料充分燃烧。二、教法建议氧化还原反应和离子反应的内容贯穿整个高中学习阶段和教材的始终，是学好元素化合物和电化学等知识的基础，也是培养学生辩证唯物主义观点的好材料。但由于处于高

4、中起始阶段，学生所掌握的化学反应知识还比较少，对这部分知识的理解和掌握不可能一步到位，需要在后面的内容学习中逐步巩固、理解。为此，本章教学设计建议：教学思路：提出任务（提供材料）组织学习活动（引导发现探索）内化（概括）教学程序：氧化还原反应离子反应化学反应中的能量变化1氧化还原反应三步教学（1）复习初中化学反应的类型，明确初中对化学反应分类认识的局限性。练习：各写出一个符合下列条件的有关化学反应方程式：两种单质化合、一种物质分解成两种物质、两种化合物化合、一种物质分解成三种物质、单质和化合物化合、分解产物有单质或无单质；金属置换金属、金属置换非金属、非金属置换金属；酸碱、酸盐、碱盐、盐盐。讨论

5、：对于一氧化碳还原氧化铁的反应，从上述分类角度分析此反应属于哪种类型的反应?为什么?对此你有什么想法?小结：四种基本类型的反应虽是一种重要的化学反应分类方法，但由于它只是从形式上划分的，因此，不能反映化学反应的本质，也不能包括所有的化学反应。这是对化学反应认识的初步阶段或局限性。（2）以大量的实例使学生发现氧化还原反应与化合价的关系，再通过引导学生分析化合价与电子转移的关系，真正使学生能从本质上对化学反应科学分类。练习：分别写出两个氧化反应、两个还原反应。讨论：对于氢气还原氧化铜的反应，从得氧、失氧角度分析，此反应是否仅仅属于还原反应（分别从氢气和氧化铜两个不同角度分析反应类型，再从整个反应分

6、析反应类型）?对此你有什么体会?对于钠和氯气的反应，从得氧、失氧角度分析，此反应是氧化反应还是还原反应?小结：氧化反应和还原反应同时存在、同时发生，它们既是对立的，又是统一的，不能分开。说明仅从物质在反应中是否得氧和失氧角度把化学反应分为氧化反应和还原反应是不全面的，它把一个反应中的两个相互依存的过程人为地分割开是不对的。因此，这种方法也不能反映该类反应的本质。对于根本没有氧参与的反应，从得氧、失氧角度则无法判断反应是氧化反应还是还原反应。说明仅从物质在反应中是否得氧和失氧角度把化学反应分为氧化反应和还原反应是不全面的、不科学的。（3）氧化还原反应中物质的性质氧化剂和还原剂概念，以及氧化还原反

7、应的分析。练习：分析氧化还原反应中化合价变化的关系，标出电子转移的方向和数目，指出哪种元素被氧化，哪种元素被还原；并指出反应中的氧化剂和还原剂。小结：氧化反应、氧化剂、氧化性、氧化产物、还原反应、还原剂、还原性、还原产物等概念的关系；基本类型反应和氧化还原反应的关系。2离子反应三步教学（1）预备知识电解质、非电解质、强电解质、弱电解质等概念。练习：判断下列物质能否导电?是不是电解质?是强电解质，还是弱电解质?并用电离方程式表示其电离过程（不能电离则不表示）。（s），（），（），（），（），（），（），（），（酒精）这些化合物在水溶液中的存在形式是什么?为什么?根据你的理解，请把下列概念之间的关

8、系用图表示出来（制作概念图）：物质电解质强电解质化合物非电解质弱电解质讨论：请同学们把自己画的概念图，或者小组的讨论结果拿出来互相交流一下。小结： （2）离子反应的概念学生实验：要求学生严格按要求去做，并认真观察现象，报告实验结果。氯化钠溶液硫酸铜溶液氯化钡溶流硫酸铜溶液教师提问：同样是金属氯化物溶液加入到硫酸铜溶液中，为什么前者没有什么明显的变化，而后者却产生白色沉淀?从混合前后溶液中化合物的存在形式来分析。教师引导：能否设计一个实验证实上述实验所得的滤液中是否含有氯离子?学生回答用硝酸银溶液和稀硝酸。教师演示：硝酸银溶液、稀硝酸上述滤液讨论：实验现象分析结论小结：离子反应实质上就是电解质在

9、溶液中电离产生的离子之间的反应；离子反应（复分解反应型）发生的条件。（3）离子方程式的书写练习：离子方程式的书写步骤。讨论：分析中和反应的实质?碳酸根离子的检验方法?（可溶性、难溶性）小结：略。3化学反应中的能量变化两步教学（1）化学反应中的能量变化讨论：研究化学反应的目的是什么?人类是怎样利用化学反应所释放的能量的?教师演示学生观察现象分析实验：铝片镁带锌粒浓盐酸用手摸用温度计测烫、热温度反应放热离子方程式实验：20gBa（OH）·8粉末10gNHCl晶体于小烧杯中置于玻璃片上（3滴4滴水）迅速搅拌水结冰与玻片粘连反应吸热化学方程式为什么有的化学反应放热，有的却吸热?放热反应和吸热

10、反应的本质是什么?小结：化学反应产生新物质，为人类进行生产活动提供了物质基础；而化学反应中的能量变化又为人类进行生产活动提供了动力。尤其是在人类对能源的需求越来越大的今天，研究化学反应及其能量的变化，对于我们如何合理利用能源以及开发新能源等都具有重要意义。所以说，研究化学反应中的能量变化，与研究化学反应合成物质同样重要。放热反应、吸热反应的本质是“贮存”在物质内部的能量转化为热能释放出来，或者是热能等转化为物质内部的能量而被“贮存”起来的过程。（2）燃料的充分燃烧形成酸雨的罪魁祸首是什么?防治酸雨的根本途径是什么?如何合理利用能源以及开发新能源呢?燃料燃烧的条件：空气接触；温度要达到燃料的着火

11、点。燃料充分燃烧的条件：有足够多的空气；燃料与空气要有足够大的接触面（反应面积）粉碎、液化、汽化、液体雾化等。煤的燃烧和利用：发展洁净煤技术（煤的汽化、液化）；煤的干馏综合利用；制取水煤气。煤、石油等是重要的化工原料，地球上的蕴藏量有限，又都是经过亿万年才形成的，是不能再生的能源，如何提高燃料的燃烧效率，节约能源，这是世界各国能源研究的前沿课题之一。空气不足，燃料的燃烧不完全，产生热量少，浪费能源，还会产生大量CO等气体污染空气，危害健康；燃烧需要的空气要足量适当，否则空气过量还会带走部分热量，同样造成浪费。大块的固体燃料如煤，与空气的接触面有限，燃烧往往不够充分，因此工业上常把固体燃料粉碎；

12、液体燃料以雾状喷出以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。直接燃煤产生大量烟尘，而且所含的硫也会生成二氧化硫，导致酸雨。煤的汽化和煤的液化则是高效、清洁地利用煤炭的重要途径。如：（s）（）（）（）且由固体燃料转变为气体燃料，可以减少二氧化硫及烟尘对大气造成的污染，燃烧效率高，也便于输送。能源的利用是人类进步的体现。通过本节课的学习，我们明白了：研究化学反应中的能量变化是非常重要的；吸热反应、放热反应的本质是物质具有的能量的释放和贮存过程；树立和增强节约能源、保护环境的意识。三、探究内容1课题内容人类拥有的能源资源；现实可行的化学能源。2探究方法了解资源的获得和收集方法；广泛收集关于能源的资料

13、；对获得的信息资料进行处理；形成结论，提出建议。四、参考资料1能源及其分类能源（energy sources）是指能够提供某种形式能量的资源，它包括：能提供能量的物质资源，如水、煤、石油、柴草、沼气等；能提供能量的物质运动形式，如风、潮汐、蒸汽等。能源的品种繁多，按不同的标准可有多种分类。（1）按能源的形式分一级能源：直接取得且不必改变其基本形态的能源（又叫天然能源），如煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、潮汐能、地热等。二级能源：一级能源经过加工或转换得到的另一种形态的能源产品（又叫人工能源），如电、蒸汽、煤气、沼气、焦炭、合成燃料等。（2）按能源使用技术的成熟程度分常规能源：已经大规模生

14、产和广泛利用的能源（又叫传统能源），如煤、石油、天然气、植物及秸秆、水力、风力等。新能源：以新技术为基础，系统开发利用的能源，如太阳能、氢能、核能等。（3）按能源可否再生分再生能源：不随人类使用而减少的能源，如太阳能、生物能等。非再生能源：随人类使用而减少的能源，如煤、石油、天然气、核能等。能量大多是随着化学变化而产生的，学好化学反应中的能量变化知识，可以为研究能源有效利用的途径和开发新能源打下良好的基础。参见：唐有祺等编著的化学与社会第2章，郭亮，夏志清撰写的能源及其分类，中学生数理化，20012前景看好的煤化学煤是一种不能再生的能源，且含有多种宝贵的成分，经加工后还可以生成更多用途广泛的物

15、质。因此，以煤作燃料直接烧掉不仅浪费，而且还会造成对环境的危害，只有对煤实行综合利用才不失为合理利用自然资源的有效举措。煤的综合利用方法目前主要有：煤的干馏（焦化）、煤的汽化和煤的液化等。通过这些办法，一来可以使煤转化为清洁能源，二来可以从煤中提取和分离出宝贵的化工原料（如焦炭、煤气、水煤气、合成氨原料气、苯、酚、萘、蒽、菲、人造石油、乙醇、乙醛等），所以说，煤既是能源，也是重要的化工原料，煤化学的前景十分广阔。参见：周云根撰写的煤化学简介，中学化学教学参考，2002（89）3燃料电池燃料电池是通过某种燃料（通常为氢气，也可以是甲烷、煤气等）的电化学氧化和大气氧的电化学还原直接产生电能。与燃烧过程不同，燃料电池系统的工作效率极高，通常达到80%以上。这不仅提高了燃料的经济效益，减少了二氧化碳的排放量，防止了环境污染，而且，燃料电池电化学反应具有可控性，消除了有害污染物的生成，因此同普通的煤发电相比，环保优势十分明显。尽管燃料电池种类繁多，优点突出，但是要实现商业应用，还需要做很多工作。但由于燃料电池清洁、高效，世界各地的科学家都将燃料电池作为对付大气污染、全球气候变暖以及对矿物燃料依赖日益加深等问题作为他们