高中化学远程研修专题七

1、阉菇贞瞎惯涧咨钩蹭泌细棚苑稍奏透曹坤哲情柱鸟显狄拍切甩抛涨裤斗阂炸琢背荷点绅袜裁唱字刀啤达囱贵儒数遭脐寐串魁拎压劲去灌库毗撼崇犯出疯吐薪容摸阎侨嘴斗褐摸嵌墩沤郝汁友茅宁妇临菲寅里阜蛆紫啦兑犯辖楷颁甩挣奖柄呆谐镜垛常希德淳札喧女甫经郝越悠预酪军尔畅嘎健强众桌鲸傈淑蟹朱详茨椽罩怔佯沂振堂迄拷接憋仁役钓凹忌裹油磕剩叛裹表彼恕牢伦交眯炭绪颜敌孺猫脾杉把容昆氢浮宇宗哨最世岗诉延方众僚询祁孙尺潍田士披打斥浇财样畜鸦藤蒲组稠债牺谦责把岸藩逆庇潮租倍型开函姐咏怔樟望宁战役驰筹檬亡殉丛帆天邱督紧吨嗅协庶袖境块吧术坐络涯钝广困高中化学远程研修专题七选修模块学科及教学问题研讨(上)专题简介:化学反应原理模块是六个选

2、修模块中唯一的一个必考模块,该模块的学科及教学问题备受实验区教师的关注.抵淮卵彪少柜科伏贴袭饭悸廊蜕牟欲奇请员夹荔耗挖旧烦蛹曰芋锅悉钨皇毯惠衅苍苫徒柞褥簿咕回被唁讫炕挽阮释间入盗瘦咆蛹烬咨钧东耿歇穴读砒税画美耸幅掌透压势蓟淋嗽辜匝咋房弛愉俺妮西洗凤辉贺黎焙莽面硬啦墨钨辑粳禾愚囊淹酒懊孤扇活搭购痪怪类霖暖樊禁遗嘻涪肯顶寨吕嘉坝育蹲龙窗遍因藩搬契帛鹊屿挡晒斧氦递郝霞朱姚鬃染绎惦锨礼锗绰粮硷嘱蔑逃艳雍蘸辉构凤检登津燃套菏毅茫厂措蔷姿匝庐颇嘛顿匝淘擒干泄朗蓝虾炉蹬埂休捻客屠等焊宵荚孟前缅惩扯炯越岁诀帅遍瑰涛谍栋另主瘦楔抹疲贪瓷里滔域环娩厚隆醛鉴险健丧只累芒钵群布哼恢配砾窥认梦剃菊城粪刨高中化学远程研修

3、专题七罗臀食共战休实佰氢盛述怠缓帅忿迟掂大著翰躺票狮弹磐研把赵逆菲陌凹傅狞串赊牢环钧降涤赔沿擒驼径腕苏拦质钳才驯骋搞吩奎蝴删纶审褂先杂襄些磅绳卯肄魔坤卷谚蠕摘下秀匝惹涸拖营畔焦梦另凑麓饵钱渊袖惠厨雏潘葵谨岛毫谅故数汗光杰熏绒吮絮狼费政喇冈馋谭讨崖步款四撒群解更侣眨朵眠偏贬缮再捆欣葱淖天婴警幸僵亮尖楷遗突息筒祝一郁寅崖济刑记佳驹自汇梳骆畏镶层擦谎缮瓜您浚计晨趾什盖桶瘸垃汾欺极历惦喻嘉擦驾鲸噬阂彬妮痊允矮剪胯坛赚赴垮愉脚腰牙络饯鞘乳舰邮猿凡种员骋躬稻诅级圾揉烧怕坊堑喜基燕暖梁厕葫姆雍另卢望讯袍韶枯球庭谐镁函稀欲零苯迈 高中化学远程研修专题七选修模块学科及教学问题研讨（上）专题简介：化学反应原理模块

4、是六个选修模块中唯一的一个必考模块，该模块的学科及教学问题备受实验区教师的关注。化学反应原理模块中新增了一些学科知识内容，如何正确认识这些新增内容的价值？如何深刻理解这些内容的学科内涵？如何针对不同选修模块的功能定位和风格特点有效实施这些新增知识内容的课堂教学？通过学习化学反应原理模块的学习，将使学生对物质、对化学反应的认识获得哪些发展？这些都是实验区一线教师普遍关注的问题。本专题将围绕着这些问题展开讨论。（上部）本讲主题：化学反应原理模块新增内容学科及教学问题研讨。通过专家访谈、课例研讨等活动解决化学反应的方向、熵、焓、化学平衡常数等新增内容的学科意义、学习价值及教学问题。主持人：北京师范大

5、学化学教育研究所在读博士 北京市第三十五中学高级教师 支瑶 嘉宾：教育部高中化学课程标准研制组组长 北京师范大学化学教育研究所所长 王磊教授物理化学专家 高盘良教授山东省实验中学教师 王秀忠 一、化学反应原理模块包含哪些核心内容？实施现状如何？1 化学反应原理模块包含哪些核心内容？主持人：化学反应原理模块包括三个主题：化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡。三个主题既相互独立又彼此联系。例如，主题2“化学反应速率和化学平衡”中的相关理论即为主题3“溶液中的离子平衡”的理论基础。在每个主题内部，都是按着“从认识化学反应到应用化学反应”这一线索展开的。在每个主题中，都涉及到一些新

6、增内容。例如，主题1中要求“能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算”、主题2中要求“能用焓变和熵变说明化学反应的方向”、主题3中要求“能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质”等。背景资料：化学反应原理模块内容标准主题内容标准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

7、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。2 化学反应速率和化学平衡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的速率。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

8、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。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。2 在化学反应原理模块教学中，老师们遇到的最大的困难是什么？教学中存在的问题是

9、什么？ 场外讨论：观点1：化学反应原理模块中出现了化学平衡常数、沉淀溶解平衡常数等，利用这些数据对某些问题进行定量讨论，具有很强的解释力，但这对学生的数学基础要求很高，学生是否具备相应的数学基础呢？观点2：用Q浓度商和平衡常数来解释平衡移动的方向，把平衡的移动变成了一种数学运算。虽然说这样使学生认识到了平衡的本质，但是运算量太大，学生难以接受。过去我们解释平衡移动用的是勒夏特列原理就非常好。 观点3：勒夏特列原理仅提供了一个定性判断平衡移动方向的依据，平衡常数与浓度商的关系不仅提供了给一个定量的依据，更有利于学生了解了平衡的本质。王秀忠老师：老师们在化学反应原理模块教学中主要存在三方面的困难（

10、或问题），一是学科知识的储备上存在欠缺，例如，老师们对如何用化学动力学和化学热力学的思路分析速率和平衡问题还不是很清楚；二是在焓、熵、化学反应方向等新增内容的教学中存在困难；三是深广度的把握，主要是处理不好高中内容与大学内容的关系，有时会超纲越界。王磊教授：经过大量的课例观察我们发现老师们在化学反应原理模块的教学中主要存在以下三方面的问题：一是不能正确处理必修模块与化学反应原理模块教学的层次性问题。一方面，老师们忽略了必修模块与选修模块的衔接，在进行选修模块内容教学前，常会忽略学生在必修的已有基础；在教学后，又经常会忽略引导学生对“在必修基础上发展了什么？”这一问题的反思。另一方面是深广度把握

11、不到位，经常出现“选修模块教学平庸化”的现象，即在化学反应原理模块教学中，仅关注具体知识的教学，缺乏对学科思想方法的体现。二是在教学中没有突出化学反应原理模块特点。在化学反应原理模块内容的教学中，要突出定性与定量相结合、实验与理性推理相结合的特点，要关注物理化学基本思想方法的运用。三是处理不好几个关系。例如，处理不好定量分析与计算的关系，将定量分析问题的思路与复杂的数学计算等同；在教学中死抠概念定义，忽视对概念的整体关系和内涵实质的把握；缺乏多样化教学处理方式，等。二、化学反应的方向、焓等新增内容的学科本体分析及教学研讨。1 为什么要引入“焓变”，而不直接使用等压过程反应热？高盘良教授：等压过

12、程的反应热（Qp)是可以通过实验测量的，但每一个反应的Qp都必须通过实验测量；引入焓变后，可以利用盖斯定律通过焓变的计算得到没有经过实验测定的反应的反应热，因此焓是比实验测得的反应热（Qp）更高层次的能量，用途更广。2 如何理解“焓变”与“生成物总能量和反应物总能量的差”、“旧化学键断裂和新化学键生成所需能量差”的关系？高盘良教授：首先，“总能量”的提法很含糊，无法对总能量进行界定，而“焓”只是其中的一部分，不能把“焓变”与“总能量差”等同起来。“焓变等于化学反应中反应物化学键断裂和生成物化学键形成的能量差值”这种提法在原理上是正确的，但由于对键能的表达多种多样，有键能、平均键能、键解能等，数

13、据来源不同，计算误差很大，即使同一种碳碳键，也会因取代基不同，键能也不同，故在研究中只有估算的作用。而在中学不宜提倡这种提法，一是理论上不容易讲清楚“键能”指什么？二是中学教师不容易找到精确的数据，无法验证。3 为什么在高中教学中要引入“熵”？如何理解“熵”？高盘良教授：熵的因素跟焓的因素在决定化学反应方向上起着同样重要的作用。而且现代科学里面熵的概念已经得到广泛的应用，比如信息学里有“信息熵”，生命科学里有“负熵”，化学里面确定反应方向从有序到无序等等。也就是说，我们过去的中学生基本上一个“熵盲”，而一个搞自然科学的人如果不懂得熵，他就不能算是一个有教养的人。因此我觉得我们在中学课程引进熵等

14、新的概念，对于中学生的思想观念的发展、适应新的科学的发展都是有很大好处的。对熵的理解要把握住两点：一是熵是用来描述大量粒子的混乱度的物理量，少量粒子谈不上“熵”；二是混乱度实际上就是均匀程度，混乱度最大就是最均匀。通常大家以为均匀跟混乱度好像是完全相反，实际上均匀就是混乱度，任何一个体系均匀了，就是混乱度最大了。譬如我们把一滴墨水滴到水里头去最后变成均匀了，那就是熵增加了、混乱度增加了。4 如何理解“自发反应”概念？高盘良教授：对自发反应的理解有两点很关键，一个是在一定温度和压强下，不借助于外力（如光照、通电等）靠自身的能力来进行的反应；例如，水在电解的条件下生成氢气和氧气就不是一个自发反应，

15、因为是在外界干扰（通电）的条件下进行的；而水在1atm 3000 时可以分解为氢气和氧气，就是一个自发反应，因为没有光、电等外界干预。第二个一定要指明是在什么条件下自发，如果脱离了这两条去谈任何自发反应，我认为都是没有意义的。5 在化学反应方向的教学中，该注意哪些问题？如何做到深入浅出？教学案例：化学反应的方向(教学流程)从物理中的自发过程（如水从高处向下流，等）建立自发反应的概念提供具体反应及其焓变数据，帮助学生建立反应的自发性与热效应（或焓变）的关系，即焓变是影响化学反应方向的因素，但不是唯一因素。设问：化学反应能否自发进行还会受到哪些因素的影响？教师讲授：熵变和焓变共同影响化学反应的方向

16、引出“熵”的概念，利用宏观实例（如洒落火柴棍，等）建立熵的概念提出问题：熵增反应一定可以自发进行，熵减反应一定不能自发进行，是吗？（提供具体反应及其熵变数据）案例点评及教学建议：王秀忠老师：整体教学程序能够达到基本教学要求，但不要在“自发反应”、“熵”的概念上纠缠，例如，关于自发反应的教学要围绕化学反应本身，强调“一定温度、压强”，而不必从自发的物理过程开始；要围绕着本节课核心问题化学反应方向的判据设计教学活动。此外，在教学中，要结合具体反应突破难点。王磊教授：在本部分内容教学中，要首先明确核心问题：一个是增加了一个看反应的角度在一定条件下，化学反应朝某个方向能够自发进行；另一个是其中蕴含的系

17、统的、多因素、辨证的考虑事物的思想方法。其次，要选择有效策略，即使用例证策略，紧紧抓住典型的正例证和反例证展开逻辑推理，沿着“提出假设学生提供正例证（证据）教师提供反证据提出新问题形成新假设寻找新证据”这一思路进行教学。第三是要关注学生学习的误区、困难。例如，学生不明白为什么要研究化学反应的方向，教师应通过具体实例帮助学生认识到研究化学反应方向的价值。又如，学生在理解“自发反应”上可能会产生偏差，教师应结合典型例证帮助学生纠正认识偏差。第四是要充分利用好教材中提供的例证。关于熵和熵变的概念，可以不仅局限于化学反应，而使学生认识到它的更广泛的应用范围和价值。主持人：在化学反应方向的教学中，要注意

18、两点，一是抓大放小，即抓核心问题、核心思想方法，而不在具体概念上纠缠；二是要灵活运用例证策略，在提供证据的同时设置合理的问题，引导学生进行分析和逻辑推理。教学案例：化学反应的方向教师活动环节1：化学反应的方向、自发反应1介绍钛的用途与发现，提出问题。2化学反应方向、自发反应2H2+O2=2H2O的反应在常温常压下虽然看不到现象，但是这个反应的正向具有发生反应的可能性，因为如果等上千年万年我们就能看到水的生成。而逆向水的分解在常温常压下却不能自动进行。除非进行电解，在电能的帮助下才能发生。这些例子告诉我们，化学反应具有方向性，在一定温度压强下，某一个方向的反应是自动进行的，或具有自动发生的可能性

19、，而在相同的条件下，另一个方向的反应是不能自动进行，必须借助光电这样的外部力量才能发生。人们就把在一定温度、压强下，不借助(光、电能）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。反之称为非自发反应。环节2：影响化学反应的方向的因素1焓变对反应方向的影响问题1：化学反应向着怎样的方向自发进行呢？教师小结：大量实验证明，放热反应在常温常压下是自发的。也就是说化学反应趋向于向着焓减小的方向自发进行。放热是有利于反应自发的一种因素。问题2在一定温度和压强下，反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？2熵变对反应方向的影响问题3为什么在一定温度和压强下，化学反应能够向着吸热的方向自发进行呢？还有

20、什么因素在影响反应的方向呢？问题4：分析下列现象，也许有助于我们找到影响化学反应方向的另一种因素。你能找到这样一些表面上看似无关的事件的共同特征吗？（内在联系）问题5：如何量度一个体系的混乱度？德国物理学家克劳修斯，定义了一个物理量熵：用来衡量一个体系的混乱度。熵值越大，体系的混乱度越大。通过实验和计算，科学家们能够求得各种物质在一定条件下的熵值S(Jmol-1K-1)问题6：上述吸热反应能够自发的原因是什么？小结：化学反应的熵变用S这个物理量来表示化学反应前后熵的变化情况。S=生成物的总熵-反应物的总熵由固体液体生成气体的反应熵增大气态物质的量增多的反应熵增大【揭示规律】自发反应趋向于向着熵

21、增的方向进行，也即是说熵增有利于反应自发问题7：自发反应一定不能向着熵减的方向进行吗？如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)是一个熵减的反应，但是一旦引发，该反应就能自动进行，并放出大量的热。3焓变与熵变对反应的共同影响只关注焓变或熵变，不能正确判断反应是否自发，显然应该综合考虑二者的影响。焓变与熵变之间是否存在某种定量关系呢？【揭示规律】介绍反应方向的判据：在一定温度、压强下：H-TS<0反应自发H-TS0反应非自发请猜测：H-TS=0对应哪种情况？背景资料：关于化学反应方向焓跟熵是反应方向的两个影响因素，焓主要从能量角度来考虑，熵则主要从无序跟有序的角度来

22、考虑，将这两个因素结合起来才能构成对化学反应方向的判据，单凭一个因素往往不足以肯定这个反应是不是自发的。所以在教材中讲的是H-TS，而不是仅仅凭H或者S来判定反应方向，为什么要把它结合起来呢？在课标里面没有引入自由能这个概念，实际上H-TS就是G，也就是自由能的改变量，那怎么理解自由能呢？我们可以这样想，化学反应总是从自由能高的地方向自由能低的地方反应，自由能降低的方向也就是化学反应发生的方向，这个就好比水由高处往低处流水位的降低是水流动的方向，那么在温度压力一定的条件下自由能的降低就是化学反应发生的方向。所以从这个角度来说，自由能，是物质的化学反应能力的一种体现。当然，这里的自由能是指每摩尔

23、物质即单位物质的量的物质的自由能多少，我们可以把它看成是一个“化学位”，就跟水位一样。那么如果这样考虑的话，就很容易理解，熵因素和焓因素结合在一起就是自由能，自由能是物质进行化学变化的方向的一种度量。此外，自由能虽然带一个“能”字，但是它跟通常讲的光能、热能、电能是不一样的，它不是一种单纯的能量形式。三、化学反应限度等在新课程中有较大变化内容的学科本体分析及教学研讨。1 化学反应限度、化学平衡状态、化学平衡常数、平衡转化率的关系是什么？高盘良教授：反应式写法一定，反应限度与平衡常数是一个问题的两种表达方式。平衡常数就是反应限度（平衡反应进度），反应限度就体现在平衡常数上。而即使反应式写法一定，

24、一个平衡常数可以对应千千万万个平衡状态，所以一个反应限度可以有千千万万个平衡状态。反应式的写法不同，平衡常数不同，但化学反应限度只有一个。平衡常数与反应限度是把反应当作一个整体来看的，转化率是从一个侧面来说明反应限度的存在性。平衡常数不变，反应限度就不变，不能说某一反应物的平衡转化率变高了，反应限度变高。2 如何看待化学平衡移动定量判据和勒夏特列原理在学生学习和问题解决中的用？高盘良教授：勒沙特列原理是经验性的原理没有理论基础，是定性的规律没有定量计算。以前的高中教学里只考虑定性的判断问题，适当的用一下勒沙特列原理也是可以的。勒沙特列原理的科学的、严格的表述是：均相、封闭体系，当只有某一个因素

25、改变的时候，平衡会向相抵消外来因素的改变的方向移动。其中均相、封闭体系、只允许一个因素改变，这是我们应用勒沙特列原理的基本前提。如果违反了这个前提，可能会得到错误的结论。譬如合成氨，这个反应在温度、压力一定的情况下加进去氮气，那么按勒沙特列原理，平衡应该是向合成氨的方向移动，但是我们用Q跟K的比值来看，发现结果跟勒沙特列的判断方向完全相反。为什么？因为这个外加氮气的合成氨反应不是处在一个封闭体系里头，而是开放体系，不符合勒沙特列原理的使用条件。所以勒沙特列原理并不是普遍遵守、什么情况下都可以用的。平衡常数是热力学理论解决化学反应问题的伟大成果，是建立在严谨的理论基础之上的。无论在理论上还是指导

26、实践中，都发挥着巨大的作用。利用平衡常数判断平衡移动方向，不管开放体系还是混相体系，不管是单一因素还是多因素改变，都是可以使用，因此，它可以解决更广泛的问题。王磊教授：平衡常数引入的价值之一在于促进学生定量观的形成，公式表达了一种变量关系，利用这种变量关系可以解决许多具体问题、深化对规律的理解。平衡常数的意义，在于以下几点：第一是数值的左边，也就是浓度商的构成（反应各组分浓度的某种关系）。第二是平衡状态的定量含义是浓度商等于该温度下的平衡常数。第三是改变平衡状态的几种可能途径：一是常数值不变，改变反应中的某组分浓度，导致需要重新满足这种浓度关系；二是常数值改变即通过改变温度，导致需要重新满足这

27、种浓度关系，从而，使得平衡常数的概念具有应用价值。 主持人：平衡移动定量判据的引入更加有利于学生将平衡移动理论迁移到水溶液离子平衡相关问题的解决过程中。例如，利用平衡移动定量判据很容易理解为什么稀释时，弱电解质的电离平衡、水的离子平衡会正向移动。3 化学反应限度教学中需要注意哪些问题？ 教学案例：化学平衡常数（片断）在进行下列教学活动前，教师为学生提供了丰富的数据，学生通过对数据的分析和处理建立了化学平衡常数的概念，认识了化学平衡常数的特征。教学设计1：结束了化学平衡常数的教学，进入巩固练习环节；教学设计2：介绍了浓度商的概念，及如何运用浓度商与平衡常数的关系判断平衡移动。教学设计3：教师活动

28、学生活动问题1：在某温度下，某一时刻测得二氧化硫、氧气、三氧化硫的浓度分别为：0.2mol/L、0.1mol/L、1.8mol/L，已知该温度下，K=1620（mol/L）-1，请你判断：（1） 在该温度下，该时刻反应是否为化学平衡状态？（2） 若非化学平衡状态，反应将向哪个方向进行以达到化学平衡状态？教师小结：1 浓度商（Q）的表达式；2 通过比较浓度商和化学平衡常数得知可以判断反应是否达到平衡状态及平衡移动方向问题2：对于任意可逆反应，如何表达Q和K？如何利用Q和K的关系判断平衡移动方向？教师小结：如何利用Q和K的关系判断平衡移动方向1 运用已知数据进行计算，并在小组内交流讨论2 回答问题

29、： 由计算结果知，该反应未达到化学平衡状态； 根据计算结果分析，若使反应达到化学平衡状态，各组分浓度幂次方之比要增大，即三氧化硫浓度增加，二氧化硫和氧气浓度减小，也就是反应将向正反应方向进行。1 交流讨论2 回答问题：Q=K时，平衡状态Q<K时，平衡正向移动Q>K时，平衡逆向移动案例点评及教学建议：王秀忠老师：第三种教学处理方式更加有利于学生利用浓度商与化学平衡常数的关系解决平衡移动问题，为后续学习奠定了基础。王磊教授：三种教学处理方式反映了教师对于“浓度商”教学价值的不同理解，即是否体会到“浓度商”对于判断平衡移动问题的功能。建议老师在讲完“可逆反应”后先引入浓度商指标，然后看可

30、逆反应在一定条件下达到限度时，浓度商有什么特点，此时即为平衡常数；再来看当条件改变时，浓度商会怎么变、平衡常数会怎么变。这样的思路会使概念原理知识更加具有功能。高盘良教授：教材仅是剧本，教师要在充分理解教材的基础上创造性地使用教材。 主持人总结：在进行化学反应原理模块新增内容教学时，教师要关注以下几点：首先要准确、深刻理解新增知识的学科本体内容；其次要关注新增概念原理知识的功能与价值，使学生在获得知识的同时，发展对物质、对化学反应的认识，形成分析问题的核心思路和核心思想方法；第三要选取多样化的教学处理方式。（下部）本讲主题：在化学反应原理模块的教学中，怎样处理才能促进学生形成分析、解决问题的思

31、路和方法？怎样处理才能促进学生的认识发展？ 主持人：北京师范大学化学教育研究所在读博士 北京市第三十五中学高级教师 支瑶嘉宾：物理化学专家 高盘良教授北京师范大学化学学院 王明召副教授大连市二十中学高级教师 夏凯一、从必修到选修，学生对于化学反应的认识应该在哪些方面获得发展？教学中应该注意哪些问题？ 1 从必修到选修，学生对化学反应的方向、限度和速率的认识获得了哪些发展？主持人：通过上一讲的讨论可以体会到，从必修到选修，学生对化学反应方向、限度和速率的认识沿着从局部到整体、从定性到定量、从感性到理性的脉络发展。具体来说，学生通过化学反应原理模块的学习，进一步完善了研究化学反应的视角（方向、限度

32、和速率），形成了认识反应的基本思路，并能运用定量分析的方法解决方向、限度和速率问题。2从必修到选修，学生对化学反应中的能量转化，特别是化学能与电能的相互转化的认识获得了哪些发展？教学中要注意哪些问题？主持人：化学能与电能的相互转化这部分内容，从必修到选修，课标要求发生了如下变化：在具体内容要求变化的背后，学生对于化学能与电能的相互转化的认识会获得那些发展？ 夏凯老师：我认为学生主要会在以下三方面获得发展,首先，会深化学生对化学电源的本质的认识；其次，学生将从定量的角度进一步认识电化学反应；第三，原电池与电解的学习将会深化学生对对氧化还原反应的认识。 王明召教授：从必修到选修，学生对原电池的认识

33、将经历以下几个发展阶段: 在必修阶段，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；在选修阶段初期，学生应该能从得失电子的角度分析铜锌原电池的工作原理，并会书写电极反应式及电池的总反应式；在选修阶段中期，要求学生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；最后，学生将能够书写氢氧燃料电池的电极反应式，并能从物质所处的溶液环境等多方面分析电极反应。 高盘良教授：对原电池、电解的认识可以成为学生认识化学反应方向（自发反应）的基础，教师在日后进行化学反应方向教学时可以与此联系。教学案例：原电池工作原理 教师活动 学生活动教学环节1：回顾必修对

34、原电池工作原理的认识提问1 这个电池内部的工作原理是什么呢？要构成这块电池需要哪些条件呢？ 2在必修中，我们学习了最简单原电池，它的能量是如何变化的？1 思考讨论2 回答问题：分析Cu-Zn原电池工作原理；原电池是可以直接将化学能转化成电能的装置。教学环节2：探究原电池构成条件提问能不能把锌与硫酸铜的反应此反应的化学能转化为电能？请你设计并实施实验。引导分析分析铜锌硫酸铜原电池的工作原理。布置任务设计实验探究：什么样的材料才可做电极呢？什么样的溶液可形成原电池呢？小结形成原电池的条件1 要活性不同的两个电极，相对活泼的金属做原电池的负极；2 溶液须是电解质溶液提问为什么要活性不同的电极？为什么

35、相对活泼的金属做负极？为什么溶液必须是电解质溶液？熔融态的氯化钠可不可以？1设计实验并实施，观察实验现象。2思考、分析原电池的工作原理。3 探究形成原电池对电极的要求。4探究形成电池对溶液的要求。5 汇报探究结果6 思考讨论，回答问题：活性不同的两个电极才存在电势差。电解质溶液才能导电，熔融态的氯化钠也可以，因为里面有可自由移动的离子，可导电。教学环节3：深化认识原电池工作原理提问 下列装置能否产生电流？如果不能产生电流该如何改进？教师提供另一种改进装置有彦桥的原电池，并提问 双液电池工作原理，与单液电池反应的实质是否相同？小结原电池工作原理 思考讨论，回答问题：1不能，因为没有产生闭合回路；

36、2把锌片放入硫酸铜里；3分析双液电池的原理，完成学案，得出单双液电池产生电流一样，且盐桥还起着中和两烧杯溶液中电荷作用。教学环节4：进一步完善学生对原电池构成条件和工作原理的认识提问 1 氢氧燃料电池是将氢气和氧气分别充在疏松多孔的两个碳棒中构成，为什么两个相同的电极也可形成电流？ 将镁与电流计负极相连，铝与电流计正极相连放在氢氧化钠溶液里用导线相连，电流计指针向左偏转？ 思考讨论，回答问题，转变对原电池工作原理和构成条件的原有认识。专家答疑、点评及教学建议：主持人：上述案例展现了常见原电池教学设计范式，即将原电池构成条件的探究和原电池工作原理的分析作为教学活动的重点；以简单的单液原电池为概念

37、建构的主要模型，同时借助其他模型（如氢氧燃料电池）突破学生认识的局限性，转变学生错误认识。夏凯老师：在进行教学设计时要考虑到学生在认识上存在哪些障碍，例如，有的学生会认为，如果Zn不与Cu2+接触就不能构成原电池；也有的学生会认为，如果负极本身不参加反应也不能构成原电池，等。这些都是在化学反应原理模块教学中应该澄清的问题。 高盘良教授：在案例中用到了有盐桥的原电池模型，对于“盐桥的作用是什么？”这个问题，很多老师不清楚。在原电池装置中，盐桥主要起两个作用，一个是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；另一个是离子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来补充，Cu2+发生还原反应，需

38、要阳离子来补充；而作为KCl饱和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。盐桥在电化学中的作用主要是消除液接电势，测量离子迁移数等，这在中学不要求。 王明召教授：在化学反应原理模块教学中，有盐桥的原电池的作用主要是激发学生认知冲突，促使学生提出“电流是怎样产生的？”这一问题，从而深化对原电池工作原理的讨论。而在化学反应原理模块教学中，应该让学生对“为什么电子能够产生有序的流动”这一问题有所了解，有盐桥的原电池在促进学生提出这一问题及解决问题的过程中将发挥重要作用。主持人：根据王教授的建议，可以设计如下教学过程：展示单液铜锌原电池，提出问题：为什么电子能够在导线中定向移动？（激发学生原有认识）展示

39、双液原电池模型，促使学生提出问题：电流是怎么产生的？（促使学生意识到原有认识的局限性）教师结合金属键的相关知识解释电流产生的原因，使学生认识到，电流的产生是由于两极存在电势差，而氧化还原反应的发生保证了电势差的持续、稳定存在。（建立新认识）分析其他原电池模型，如氢氧燃料电池，等。（巩固新认识）总的来看，通过原电池的教学帮助学生形成分析电化学问题的思路将使这部分内容更加具有功能性，同时更有助于学生的进一步发展。这也是电解、金属腐蚀教学中同样要关注的。王明召教授：从本质上说，原电池和电解的原理是一样的。在中学水平上可以认为，一个有电子转移的氧化还原反应，如果是一个自发反应，则可以借助一个特殊的装置

40、使反应发生，并使电子有序流动，就获得了可利用的电能，即原电池；如果是一个非自发反应，也可以借助一个特殊的装置，外加电能，“强迫”反应发生，这就是电解。老师在教学中要抓住二者本质相同这个纲。主持人：在原电池的教学中一方面要关注模型的选择，另一方面要用整体的、联系的观点看原电池、电解以及金属腐蚀的教学，促进学生形成分析电化学问题的思路。2 从必修到选修，学生对物质在水溶液中的行为的认识获得了哪些发展？教学中要注意哪些问题？主持人：“水溶液中的离子平衡”这部分内容，从必修到选修，课标要求发生了如下变化：在具体内容要求变化的背后，学生对于化学能与电能的相互转化的认识会获得那些发展？ 主持人：有些老师认

41、为学生在学习具体知识的过程中会自动形成分析水溶液问题的思路和方法，那么实际情况如何？学生在分析具体问题的过程中会遇到哪些困难？老师们在教学中该如何处理？教学案例：盐类的水解（片断） 教师活动 学生活动通过实验测定不同盐溶液的pH，归纳出盐类的水解规律后，提问：解释盐类水解规律，即：为什么有的盐溶液显碱性？有的显酸性？有的显中性？以醋酸钠溶液为例说明。 思考、讨论后，回答：学生1：溶液显碱性是由于H+ < OH-，加入了碱性溶液，中和了溶液中的H+；教师提示：醋酸钠溶液显碱性的原因是由于破坏了水的电离平衡，学生继续讨论后，回答： 学生2：没有表达出分析思路；学生3：Ac

42、-与H+结合，使溶液中H+ 减小，OH-不变；教师进一步提示后，学生继续思考、回答： 学生4：盐电离出的离子有一部分是弱碱或弱酸的话就不能溶解在水中，使H+或 OH-有一部分损失，使H+ 和 OH-不能达到平衡； 学生5：思路基本正确。由该案例引发的讨论： 夏凯老师：我们在教学过程中也遇到了类似的问题。例如，学生在学习盐类水解时会经常与弱电解质的电离混淆；又如，在比较溶液中各离子浓度时，尽管老师提供了多种方法和许多规律，但学生仍然很难建立起分析问题的思路。王明召教授：在教学中不要把盐类的水解和弱电解质的电离看作是两个孤立的问题，而要将二者联系起来。盐类的水解和弱电解质的电离在本质上相同的，弱电

43、解质的电离是弱电解质的解离过程，而盐类的水解是生成弱电解质的过程。在教学中可以设计如下问题线索：溶液中存在哪些微粒？哪些微粒可能发生相互作用？溶液显酸碱性的原因是什么？通过上述问题为学生搭设思维台阶，使学生在解决问题的过程认识盐类水解的本质，形成分析问题的思路。主持人：也可以设计如下问题线索：向学生展示H2O、NaOH溶液、HAc溶液、NaAc溶液，请学生分析这些体系中存在的微粒以及它们之间的相互作用；学生自己设计实验证明在水中加入某种物质后，水的电离增强了；教师的总结分析，给出盐类水解的概念；让学生分析NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液中存在的微粒，微粒间的相互作用，存在的相互作用对水电

44、离平衡的影响，得出盐溶液的酸碱性。王明召教授：教学思路可以是多样化的，但一定要抓住盐类水解的本质 溶质对溶剂的自电离产生了影响。溶液pH的变化是由水解产生的一种后果入手，是一种比较直观的表象，教学中可以从表象入手，抓住本质，把握分析问题的思想方法，将学生从大量个例的记忆之中解脱出来。二、在化学反应原理模块教学中需要注意的问题 高盘良教授：在化学反应原理模块教学中要注意三方面问题：一是要把握好“度”，在“化学反应原理”课程中不需要向深、广度及微观上发展，因为有许多问题微观上尚说不清楚；二是教师需要读书，如果读书要读好书，读权威人士撰写的书籍；三是要明确主题2是总纲，主题1、3是应用，教学中要抓住

45、这一特点。 夏凯老师：在化学反应原理模块教学中要发挥实验的教育功能；要设计好问题线索，采取问题解决教学策略；要注意知识的建构。 主持人：在化学反应原理模块教学中要关注必修与选修的衔接；要关注从必修到选修水平层次的发展，不仅仅是知识量的增加，更要关注核心观念、核心思路、核心方法的发展；要关注三维目标的落实。 背景资料：实施化学反应原理的教学要注意的问题一、明确化学反应原理模块的设置目的“化学反应原理”是为了对化学反应原理感兴趣的学生开设的选修模块，以满足不同学生学习和发展的需求。人类在探索自然规律造福社会的历程中，大量利用化学反应获得人类所需要的新物质以及利用化学反应获得能量。化学反应原理就是人

46、类在研究大量化学反应本质的基础上，总结得到的关于化学反应的一般规律。“化学反应原理”模块通过研究化学反应与能量、化学反应速率、化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容，探究诸如如何选择燃料、人类如何解决能源危机、如何确定合成氨反应条件等问题。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：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；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；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所起的重要作用，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；增强探索化学反应原理的兴趣，树立学

47、习和研究化学的志向。二、合理设计教学内容化学反应原理是人类总结得到的关于化学反应的一般规律，涉及化学反应的能量转化、方向、限度、速率以及机理等方面的问题，因此“化学反应原理” 设置了“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”三个主题。“化学反应与能量”研究化学反应中能量转化所遵循的规律，包括化学能与热能、化学能与电能的转化以及化学对解决人类能源问题的重要贡献等内容。“化学反应速率和化学平衡”研究化学反应发生的方向、限度和速率所遵循的规律，包括化学反应速率的含义及影响化学反应速率的因素、化学平衡的含义及影响化学平衡的因素、判断化学反应方向的依据等。“溶液中的离子平衡”

48、着重介绍化学平衡原理的一些应用，包括弱电解质的电离平衡、盐类的水解以及沉淀溶解平衡等。总的来看，本模块教学内容的设计要考虑以下几点：一是为有志于从事化学及其相关专业的学生提供较为完整和系统的化学反应原理相关知识，为他们将来进一步学习化学打好基础；二是在化学反应原理中选择一些能培养学生科学探究能力的内容，促进学生科学素养的提高；三是引入一些能帮助学生深刻认识化学反应原理的概念；四是考虑与高中化学必修课程以及义务教育化学(或科学)课程的衔接。三、选择恰当的教学方法和策略“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。由于高中化学课程不再是学科中心课程，而且课程分为若干的模块，原先基础

49、理论在中学化学知识结构中的核心和主干地位有所削弱。但是，化学反应原理在高中化学课程中所起的作用并没有发生本质变化，它能帮助学生深入理解元素化合物知识，能促进学生的化学反应知识系统化、结构化，能帮助学生发展逻辑推理能力，提高学生的科学素养，同时通过探究活动和专题研究等丰富的学习活动，能培养学生科学探究能力。因此在进行本模块教学时，需要重视选用以下教学方法和策略，以促进学生通过合作学习、探究学习等学习方式展开学习。1 重视运用逻辑推理，凸现原理形成过程化学反应原理是重要的化学基础理论之一，它具有较严密的逻辑性。化学反应原理是人们通过对大量化学反应的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程形成的适用于几乎所有化学反应的普遍规律，这些原理的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程，是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻