化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化教材分析資料

化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化教材分析資料第1頁/共51頁《超越分子前沿》

（美）21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的挑戰(zhàn)委員會著*21世紀(jì)化學(xué)和化工的研究對象已不限于分子，要超越分子以上的各個層次，直到有組織的化學(xué)體系，包括材料、器件、活的細胞，甚至整個器官。*21世紀(jì)的化學(xué)和化工超越化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)界面，滲透到化學(xué)能起重要作用的生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)、國防和安全科學(xué)等重要領(lǐng)域中。第2頁/共51頁化學(xué)要解決的6個基本問題*合成與生產(chǎn)制造——最重要*物質(zhì)的化學(xué)變化和物理變化*分析、分離和控制*計算與理論*化學(xué)與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的界面*材料的設(shè)計和制作《超越分子前沿》

（美）21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的挑戰(zhàn)委員會著第3頁/共51頁《超越分子前沿》化學(xué)……具有不同尋常的特殊之處?！瘜W(xué)科學(xué)涉及發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造兩部分。*化學(xué)家希望發(fā)現(xiàn)化學(xué)世界的構(gòu)成——從原子、分子到有組織的體系如材料、器件、活體細胞和整個生物體等——而且他們還希望了解構(gòu)成之間如何相互作用并隨時間改變。*化學(xué)家并不僅限于研究業(yè)已存在的化學(xué)世界的構(gòu)成，他們也研究那些可能存在的未知分子和物質(zhì)及相互作用。第4頁/共51頁現(xiàn)代化學(xué)的特征1.實驗設(shè)備的儀器化和計算機化2.從宏觀層次到微觀層次3.從定性向定量化發(fā)展4.從靜態(tài)研究到動態(tài)研究5.開始建立統(tǒng)一的理論6.快速有效的分離純化方法7.從單一學(xué)科發(fā)展到綜合學(xué)科和邊緣學(xué)科第5頁/共51頁加拿大化學(xué)家R．J．吉利斯皮（R.J.Gillespie）1995年在美國化學(xué)會的“普通化學(xué)中必須包括什么內(nèi)容”研討會上提出現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)的

6種化學(xué)基本概念：1.原子、分子、離子2.化學(xué)鍵：是什么使原子在分子和晶體中結(jié)合在一起？3.分子的幾何形狀；三維化學(xué)4.動力學(xué)理論5.化學(xué)反應(yīng)6.能和熵第6頁/共51頁《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)》：在微觀層面上《化學(xué)反應(yīng)原理》：在宏觀層面上

反映現(xiàn)代化學(xué)最基本的研究思想、方法、結(jié)果使部分學(xué)生獲得學(xué)習(xí)現(xiàn)代化學(xué)所需要的、比較全面的訓(xùn)練。培養(yǎng)符合時代要求的高素質(zhì)專業(yè)人才第7頁/共51頁

《化學(xué)反應(yīng)原理》選修模塊的對象：

對化學(xué)有興趣或?qū)⑸氪髮W(xué)學(xué)習(xí)理科的學(xué)生。教材既應(yīng)注重基礎(chǔ)性，又應(yīng)注重提高性。學(xué)生通過《化學(xué)反應(yīng)原理》的學(xué)習(xí)能夠有效提升對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識，能夠具有大視野，能夠多角度地以高觀點分析化學(xué)反應(yīng)。第8頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)：通過B4模塊教材的學(xué)習(xí)，

學(xué)生應(yīng)主要在以下幾個方面得到發(fā)展1.認(rèn)識化學(xué)變化所遵循的基本原理，初步形成關(guān)于物質(zhì)變化的正確觀念；2.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律，知道化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用；3.贊賞運用化學(xué)反應(yīng)原理合成新物質(zhì)對科學(xué)技術(shù)和人類社會文明所起的重要作用，能對生產(chǎn)、生活和自然界中的有關(guān)化學(xué)變化現(xiàn)象進行合理的解釋；4.增強探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，樹立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。第9頁/共51頁《化學(xué)反應(yīng)原理》的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)主題1.化學(xué)反應(yīng)與能量主題2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡主題3.溶液中的離子平衡第10頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——主題1.化學(xué)反應(yīng)與能量1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.通過查閱資料說明能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實際意義。3.能舉例說明化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解反應(yīng)熱和焓變的涵義，能用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。4.體驗化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程，了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。5.通過查閱資料了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理，認(rèn)識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應(yīng)用。6.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。第11頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——主題2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡１.知道化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法，通過實驗測定某些化學(xué)反應(yīng)速率。２.知道活化能的涵義及其對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。３.通過實驗探究溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識其一般規(guī)律。４.通過催化劑實際應(yīng)用的事例，認(rèn)識其在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。５.能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。６.描述化學(xué)平衡建立的過程，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。７.通過實驗探究溫度、濃度和壓強對化學(xué)平衡的影響，并能用相關(guān)理論加以解釋。８.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。第12頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——主題3.溶液中的離子平衡1.能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡，了解酸堿電離理論。2.知道水的離子積常數(shù)，能進行溶液pH的簡單計算。3.初步掌握測定溶液pH的方法，知道溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要應(yīng)用。4.認(rèn)識鹽類水解的原理，歸納影響鹽類水解程度的主要因素，能舉例說明鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。5.能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。第13頁/共51頁教材的內(nèi)容體系第14頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——主題1.化學(xué)反應(yīng)與能量第15頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——

主題2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第16頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)——主題3.溶液中的離子平衡第17頁/共51頁化學(xué)熱力學(xué)物理化學(xué)化學(xué)動力學(xué)第18頁/共51頁第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第19頁/共51頁課程標(biāo)準(zhǔn)1、了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2、通過查閱資料說明能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實際意義。3、能舉例說明化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解反應(yīng)熱和焓變的涵義，能用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。4、體驗化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程，了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。5、通過查閱資料了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理，認(rèn)識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應(yīng)用。6、能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。教材內(nèi)容第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

——電解第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

——電池課程標(biāo)準(zhǔn)與教材內(nèi)容安排第20頁/共51頁焓變概念焓變計算

原理第一章化學(xué)反應(yīng)與能量變化化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化

以能量轉(zhuǎn)化為綱化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能——反應(yīng)的熱效應(yīng)

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

——原電池

應(yīng)用第21頁/共51頁氧化還原反應(yīng)感性認(rèn)識吸熱、放熱反應(yīng)定性分析化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化伴隨感性認(rèn)識理性認(rèn)識本質(zhì)理解熱能電能化學(xué)能熱效應(yīng)反應(yīng)熱焓變及其簡單計算熱化學(xué)方程式理性分析定量分析電解電解原理電解池裝置電極反應(yīng)氯堿工業(yè)銅的電解精煉電鍍等應(yīng)用電池電池工作原理原電池常見化學(xué)電源金屬電化學(xué)腐蝕與防護方法知識發(fā)展與基本框架第22頁/共51頁化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)熱化學(xué)方程式

定量測定定量計算

蓋斯定律反應(yīng)熱反應(yīng)的焓變第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)等溫、等壓不做其他功第23頁/共51頁化學(xué)能熱能反應(yīng)熱Q>0反應(yīng)吸熱Q<0反應(yīng)放熱等溫等壓不做其他功Qp=△H焓變含義：△H>0

吸熱反應(yīng)△H<0

放熱反應(yīng)單位：kJ·

mol-1定量描述聯(lián)想·質(zhì)疑

表達：熱化學(xué)方程式書寫規(guī)則交流·研討

中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定活動·探究

蓋斯定律交流·研討

內(nèi)容體系熱效應(yīng)實驗獲得理論計算定量水平第24頁/共51頁有了“反應(yīng)熱”為什么還要引入“焓變”的概念？

反應(yīng)熱與反應(yīng)焓變都屬于化學(xué)反應(yīng)能量變化，但焓變的科學(xué)意義層次更高。焓是狀態(tài)函數(shù)，焓變僅決定于始終態(tài)，而反應(yīng)熱不是狀態(tài)函數(shù)。在等溫等壓條件下，Qp＝△H，在其他條件下，（如T、V一定）反應(yīng)熱就不等于Qp了，此時仍然存在焓變。焓變是比反應(yīng)熱更普遍的反應(yīng)能量變化的表述第25頁/共51頁關(guān)于“焓”、“焓變”概念的教學(xué)

反應(yīng)焓變的計算是教學(xué)的重點。不回避概念，但不在“焓”、“焓變”的概念上糾纏，不要求學(xué)生進行概念辨析。第26頁/共51頁化學(xué)電源

金屬腐蝕（電化學(xué)腐蝕）

裝置：原電池第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池

原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

應(yīng)用防止產(chǎn)生直流電電極反應(yīng)：陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)正極負(fù)極特定的裝置使自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生產(chǎn)生電能第27頁/共51頁單液原電池雙液原電池鋅-硫酸銅反應(yīng)必修階段簡單了解的銅鋅原電池？推動力？裝置：原電池

原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

產(chǎn)生直流電電極反應(yīng)：陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)負(fù)極正極電子有序流動第28頁/共51頁教材欄目的功能第29頁/共51頁基本要求欄目提高要求欄目聯(lián)想·質(zhì)疑方法導(dǎo)引活動·探究觀察·思考交流·研討遷移·應(yīng)用本章自我評價歷史回眸資料在線化學(xué)與技術(shù)身體內(nèi)的化學(xué)追根尋源拓展視野一般資料較深入更深入身邊的化學(xué)化學(xué)前沿第30頁/共51頁聯(lián)想·質(zhì)疑

交流·研討

活動·探究

精要概括

引入展開總結(jié)第31頁/共51頁從生產(chǎn)、生活中提出問題。應(yīng)用原理解決開始提出的實際問題。第32頁/共51頁方法導(dǎo)引第33頁/共51頁一般資料性欄目第34頁/共51頁較深入分析問題、較全面拓展知識第35頁/共51頁教材的特點第36頁/共51頁B4模塊教材的特點注重科學(xué)性，并突出新思想、新內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展使一些經(jīng)典原理的含義或應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的變化，教材盡量避免內(nèi)容在科學(xué)性上與現(xiàn)代科學(xué)脫節(jié)，注重科學(xué)性，尤其避免為了“淺出”而隨意地、錯誤地解釋概念，使教材在科學(xué)性上具有相對長的生命力。

第37頁/共51頁B4模塊教材的特點重視知識的框架結(jié)構(gòu)，重在介紹學(xué)術(shù)思想使知識點服從于知識的框架結(jié)構(gòu)，并盡可能使同學(xué)們多了解學(xué)術(shù)思想的形成、演變與發(fā)展，從本質(zhì)上理解這些人類知識結(jié)晶的精髓。避免只見樹木不見森林第38頁/共51頁B4模塊的教材編寫特點突出化學(xué)是一門實驗科學(xué)的特點*盡可能給學(xué)生提供動手實驗的機會*強調(diào)實驗對于理論產(chǎn)生的重要性突出模型化研究方法的特點介紹知識時避免將理論絕對化

任何理論都不能隨意使用，不可能放之四海而皆準(zhǔn)。第39頁/共51頁B4模塊教材的特點注重知識發(fā)展的階段性與連續(xù)性?注重與必修內(nèi)容的銜接?

注重教材內(nèi)部內(nèi)容的銜接?

注重與大學(xué)內(nèi)容的銜接

不是簡單地將大學(xué)內(nèi)容搬來，簡單下移，而是精心設(shè)計、精心選擇，遵循螺旋式上升的認(rèn)識規(guī)律，在深入淺出上下功夫，讓學(xué)生在中學(xué)階段對相關(guān)問題有一個正確的概念、基本的了解，更深層次、更全面的理解以及更高水平的把握留待大學(xué)階段解決。第40頁/共51頁必修階段只要求描述銅鋅原電池發(fā)生的變化，不要求書寫電極反應(yīng)式選修階段初期從得失電子的角度知道銅鋅原電池的電極反應(yīng)式的書寫，并會寫電池的總反應(yīng)式選修階段中期能系統(tǒng)地從電極類型、反應(yīng)類型及得失電子守恒的角度書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式“追根尋源”在書寫氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式時，能從反應(yīng)物質(zhì)所處的溶液環(huán)境等多方面分析第一章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池

第41頁/共51頁B4模塊教材的特點突出現(xiàn)代化學(xué)正在逐步走向定量化的特征自始至終注意提供定量的信息，設(shè)計一定數(shù)量的定量計算內(nèi)容（反應(yīng)的焓變、平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率等），給學(xué)生提供有關(guān)化學(xué)反應(yīng)定量研究的基本訓(xùn)練。第42頁/共51頁B4模塊教材的特點?根據(jù)高中生的認(rèn)知發(fā)展水平和接受能力，盡量從學(xué)生熟悉的事實出發(fā)，用淺顯的語言，分析抽象概念的其物理意義，并注意將概念與實例相聯(lián)系，以降低抽象概念的學(xué)習(xí)難度。盡量避免繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)或者不講過程只端出結(jié)論的兩種偏頗做法。合理處理