内容组织与教学设计讨论课件

化学反应原理模块内容组织与教学设计讨论Zhi.化学反应原理模块的内容组织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教材编写的基本理念结合具体内容的分析内容组织的变化电化学部分：电解在原电池之前电解池模型选取化学反应的方向、快慢与限度：章节编排顺序：方向——限度——快慢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水溶液中的离子平衡章节编排顺序定量测定、表示和计算反应热效应

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

能量转化化学能转化为热能——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

应用能量转化电解食盐水电解熔融氯化钠电解精炼铜

电镀

外加直流电装置：电解池电极反应：阴极：还原反应阳极：氧化反应电解电能转化为化学能

第2节电能转化成化学能——电解简单体系离子放电顺序水的电离与电解外加电能、特定的装置使不自发的氧化还原反应发生复杂体系化学电源金属腐蚀（电化学腐蚀）

装置：原电池产生直流电电极反应：阴极：还原反应阳极：氧化反应原电池化学能转化为电能

第3节化学能转化成电能——电池特定的装置使自发的氧化还原反应发生产生电能铜锌原电池溶剂认识物质在水溶液中的行为加入多种电解质加入一种电解质自身电离水水溶液物质的存在形态电离、水解平衡沉淀溶解平衡水溶液离子反应水溶液教材编写的基本理念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路例：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分析具体问题的二级思路（与具体内容和观念结合）教材编写的基本理念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路核心观念的建构微粒观动态观定量观转化观教材编写的基本理念核心观念的建构微粒观：动态观：定量观：定量的分析问题的意识面对一个定量关系，形成分析问题的思路——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）对应进行分析得出结论平衡状态平衡移动影响因素移动规律由反应、温度定可变其它平衡体系——分析具体问题的二级思路引入问题1：某反应某时刻各组分浓度，问此时是否达平衡状态？若没有达平衡状态，反应在向哪个方向进行？小结：可以利用Q、K的相对大小关系判断平衡移动问题请你思考，并寻找对应关系，说明你的分析思路Q=K反应向正反应方向进行，达到平衡状态Q>K反应向逆反应方向进行，达到平衡状态Q<K已达化学平衡状态引入问题1：某反应某时刻各组分浓度，问此时是否达平衡状态？若没有达平衡状态，反应在向哪个方向进行？小结：可以利用Q、K的相对大小关系判断平衡移动问题问题2：哪些条件可以使化学平衡发生移动？说明理由。小结：影响化学平衡的因素Q=K

平衡移动Q≠K改变Q(限度不变)改变K(限度改变)改变某组份浓度（浓度）改变温度同时改变各组分浓度（压强）浓度的影响预测：若增大反应物浓度，化学平衡如何移动？……（利用K、Q相对大小关系）设计实验，证明你的结论（FeCl3与KSCN反应）压强的影响：讨论：以不同反应为例，利用K～Q关系讨论压强改变后化学平衡如何移动（压强变—浓度变—Q、K是否相等—平衡移动方向）获得结论讨论：温度对化学平衡状态的影响1.温度改变时，化学平衡状态是否会发生移动？为什么？2.观察所给资料，分析：升高温度时，各反应的化学平衡状态如何移动？3.温度对化学平衡状态的影响与什么因素有关？反应：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H>0温度（℃）400600800K0.4412.25反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0温度（℃）400500600K179001400420总结：平衡移动规律影响因素平衡移动规律浓度增大反应物浓度，平衡向

方向移动减小反应物浓度，平衡向

方向移动增大生成物浓度，平衡向

方向移动减小生成物浓度，平衡向

方向移动压强增大压强，平衡向

方向移动减小压强，平衡向

方向移动温度温度升高，平衡向

方向移动温度降低，平衡向

方向移动形成定量意识教材编写的基本理念化学学科核心思想方法的形成核心观念的建构学生认识发展的障碍点

例：电解与原电池顺序的处理化学反应原理模块的教学设计——以促进学生认识发展为本的教学教学设计方案1核心活动：测定各种盐溶液pH值讲解盐类水解的概念讨论、归纳盐类水解的规律巩固练习教学设计方案2请你思考：在下列四支烧杯中，你能看到哪些微粒？你又能看到哪些微粒间的相互作用？微粒微粒间的相互作用纯水NaOH溶液醋酸溶液醋酸钠溶液H+、OH-、H2OH2OH++OH-Na+、H+、OH-、H2OH2OH++OH-NaOH的加入抑制水的电离H+、Ac-、OH-、H2OHAcH2OH++OH-HAcH++Ac-HAc的加入抑制水的电离Na+、Ac-、H+、OH-H2O、HAcH2OH++OH-、Ac-+HAcNaAc的加入促进水的电离1.请你分析：下列盐加入水中后，是否能够改变水的电离平衡？溶液的酸碱性如何？说明理由。（1）Na2CO3（2）NaCl（3）NH4Cl2.通过实验证明你的推论，并将数据记录在笔记本上。3.请你尝试用离子方程式表示上述过程。请你思考：（1）在下列溶液中，你看到了什么？它们是怎样形成的？（2）下列溶液的酸碱性如何？（3）写出盐的水解反应的离子方程式。Na2SO4NaClOFeCl3请你分析所测得溶液的pH，思考：（1）盐的水解程度如何？说明理由。（2）不同的盐水解程度相同吗？盐类水解的程度由什么因素决定？两种教学设计范式的比较“以促进学生认识发展为本”的教学设计思路与方法教学设计思路问题线索知识脉络认知脉络解决问题的证据明确知识发展逻辑，确定深广度；确定需要学生建立的核心概念，弄清概念间的逻辑关系概念原理知识的功能与价值学生学习的障碍点和发展点学生的对某个概念的原有认识是什么？学生将建立怎样的科学概念？学生的认识是怎样逐步发展的？其间会遇到怎样的障碍？使学生在解决问题过程中形成概念；学生在解决问题时会遇到怎样的障碍？包括正例证和反例证知识脉络教学案例：化学反应的方向

——知识脉络化学反应方向的定量判据熵变是影响化学反应方向的因素之一焓变是影响化学反应方向的因素之一化学反应具有方向性学科知识本体

自发反应、熵等概念原理内容的功能与价值（主要是对学生的认识发展的促进功能）——分析学生认识发展脉络的基础之一

完善学生对化学反应的认识初步形成调控化学反应的思路：

方向限度速率教学案例：化学反应的方向

——知识脉络学生的认识发展层级

定量判断、调控化学反应方向化学反应方向与熵变、焓变有关化学反应存在方向不关注、不意识化学反应的方向核心认识问题判断、调控化学反应方向教学案例：化学反应的方向

——认识脉络TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

TiCl4(l)+Mg(s)=Ti(s)+MgCl2(s)

——意识到化学反应是有方向的，且研究化学反应方向很重要2H2+O2=2H2OZn+CuSO4=ZnSO4+Cu2H2O2H2+O26CO2+6H2OC6H12O6+6O2CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O确认化学反应具有方向性在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）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。化学反应方向的表征交流﹒研讨在一定温度和压强下，化学反应朝着怎样的方向自发进行？CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890KJ/molH+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)△H=-444.3KJ/molNH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

△H=-176.9KJ/mol……深入思考在一定温度、压强下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

△H(1200K)=176.5KJ/molNH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)

△H(389K)=185.6KJ/mol焓变是影响方向的一种因素但不是唯一因素还有什么因素会影响一个过程能否自发进行呢？？反应焓变(KJ/mol)是否自发NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=

CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)>0自发2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)>0自发NaOH(s)==Na++OH-<0自发NaCl(s)==Na++Cl-=0自发NH4NO3(s)==NH4++NO3->0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的唯一因素？？反应熵变是否自发NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)熵增加自发2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)熵增加自发4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)熵减小自发2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3

(s)+2Fe(s)熵减小自发美国物理化学家吉布斯△H-T△S<0自发△H-T△S=0平衡态△H-T△S>0不自发H+(aq)+OH-(aq)=H2O

(l)△H=-57.3KJ·mol-1

△S=80.7J·mol-1·K-1

放热熵增吸热熵减放热熵减吸热熵增TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)△H=161.9KJ·mol-1

NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H=-176.9KJ·mol-1

△S=-38.4J·mol-1·K-1△S=-284.3J·mol-1·K-1△S=169.6J·mol-1·K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=178.2KJ·mol-1方向判据的价值和功能？

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

△H=161.9kJmol-1△S=-38.4Jmol-1K-1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)

△H=-59.1kJmol-1△S=141.0Jmol-1K-12C(石墨）+O2(g)=2CO(g)

△H=-221.0kJmol-1△S=179.4Jmol-1K-1教学案例：化学反应方向启示1.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（促进学生认识发展）的分析；2.学生认识发展脉络的分析是教学设计的核心；3.问题线索的设计、素材的选取是达成目标的桥梁教学案例：原电池工作原理知识脉络疑问1：必修原电池工作原理与选修原电池工作原理有什么不同？疑问2：双液原电池的作用是什么？突破学生对于原电池工作原理的错误认识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？（1）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）（2）学生对“活性不同的两种金属做电极”的认识是“机械”的，缺少发展和变通。例如，认为只有金属才能做电极。（3）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障碍点。化学反应原理模块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价值是什么？（1）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。（2）产生电流的本质原因是电势差的存在。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。化学反应原理模块教学案例：原电池工作原理认识脉络设计电池的基本思路电流产生的本质、构成原电池的要素关于原电池构成条件的朴素认识原电池—装置—氧还反应、释放能量激发学生对原电池的原有认识：1.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？化学反应反应中的能量变化HCl+NaOH==NaCl+H2O放出能量Zn+2H+===Zn2++H2↑放出能量Zn+Cu2+===Zn2++Cu放出能量2NaCl===2Na+Cl2↑吸收能量通电ZnCuCuSO4装置1装置2请你思考：对于反应Zn+Cu2+===Zn2++Cu，哪一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？若不能产生电流，请说明理由。ZnCuCuSO4装置1Zn与Cu2+发生氧化还原反应Zn–2e-=Zn2+电子沿导线到铜片上Cu2++2e-=Cu负极正极装置2发展学生对原电池工作原理的认识：装置2进行如下改造后，能否产生电流？为什么？K+K+K+K+K+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，使电流传导。K+K+K+K+K+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-e-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+e-e-e-e-e-e-e-Cu2+Cu2+e-e-e-e-Cl-Cl-K+K+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H2O2K2SO4负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

2H2+O2=2H2O请你结合上述装置分析：构成电池的基本条件是什么？石墨石墨H2（负极）K2SO4O2（正极）ZnCuCuSO4A电池正极负极电解质溶液工作时发生的化学反应

锌－锰干电池MnO2(石墨棒)锌片氯化铵Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O铅蓄电池PbO2Pb硫酸Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O

氢氧燃料