化学2专题2化学反应与能量变化教材分析与教学建议

1化学2专题2化学反应与能量变化教材分析与教学建议楚门中学孔琴飞一、本专题教材基本内容的解读1、本专题教材的基本内容教材首先从动力学的角度简单分析了化学反应的快慢和反应的限度，然后从热力学的角度简述化学反应中的能量变化，并结合化学能与电能相互转化，联系新能源的开发和利用，阐述了能源科学发展与化学学科的关系。第一单元化学反应速率与反应限度（1）从炸药的爆炸反应进行得极快，石灰石溶洞形成的反应进行得极慢等学生已有的生活体验出发。通过“观察与思考”、“活动与探究”等栏目中的实验活动，使学生认识化学反应速率的快慢取决于反应物的性质，而反应物的浓度、反应的温度和压强，加入的催化剂等等会影响化学反应的速率。并要求能运用上述知识来解决一些实际问题。（2）从学生熟知的氯水成分引入可逆反应的概念，可逆反应的表示方法；通过“活动与探究”中的两个实验使学生认识物质发生反应是有一定限度的，就是以往认为进行得比较完全的化学反应体系中，仍然有未反应的反应物存在，这样不仅可以深化对可逆反应概念的理解，同时，可以帮助学生领悟到人类对事物的认识是在不断深化的。因此，必须要做好这两个实验，理解实验的设计原理。（3）通过反应—时间曲线分析，使学生知识可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。第二单元化学反应中的热量（1）教材首先从化学反应发生的根本原因、化学键的断烈和形成说明化学反应中能量变化的原因。然后通过“活动与探究”栏目中的实验活动，让学生体验化学反应中热量的变化，认识放热反应和吸热反应，学会用热化学方程式来表示化学反应中的热效应。（2）从不同燃料的热值不同为问题的切入口，分析、研讨不同燃料燃烧放出热量不同的原因，并从化学键的键能大小来理解不同物质在化学反应中热量变化的不同。最后通过“拓展视野”栏目，介绍合理利用化石燃料、提高化石燃料利用率的相关知识，让学生体验学习本单元的意义。第三单元化学能与电能的转化（1）教材首先从“活动与探究”栏目中的化学实验，帮助学生理解原电池反应的原理，通过对钢铁电化腐蚀的分析，认识原电池反应实质上是氧化还原反应，原电池反应实现了化学能向电能的转化。通过让学生动手制作简易水果2电池、燃料电池，以及对若干常用化学电池的学习，更进一步加深对原电池反应本质的理解。（2）从化学1中已了解的电解反应入手，通过对氯化铜溶液电解实验现象的分析，了解在直流电的作用下，电解池两极发生的氧化还原反应和电解总反应。同时，通过电解熔融氯化钠和氯化钠水溶液的比较和铜电解精炼的学习，加深对电解原理的理解。第四单元太阳能、生物质能和氢能的利用（1）教材从能源危机和石化燃料对环境的污染着手，使学生认识到研究和开发清洁而又用之不渴的新能源的重要性和必要性。本单元首先介绍了太阳能的利用，太阳能的利用有间接利用（绿色植物光合作用吸收太阳能，动物食用植物体内的淀粉、纤维素和蛋白质）和直接利用。（2）介绍了生物质能利用的三种常见形式——直接燃烧、生物化学转化、热化学转化，并了解生物质能实际上是太阳能。（3）从氢气燃烧放出的热量是相同质量的汽油的3倍多，且燃烧产物没有污染环境来认识开发氢能源的重要性。要求学生通过资料查阅了解氢能源开发、使用的现状和急需解决的问题。2、三套必修教材中关于“化学反应与能量”的教学内容的比较知识内容苏教版人教版鲁科版化学反应速率与化学反应限度1、化学反应速率（表示方法及影响因素）2、化学反应的限度（化学平衡）1、化学反应速率2、化学反应限度1、化学反应速率2、可逆反应和化学平衡状态能量的变化1、化学反应中的热量（化学反应中的热量变化——放热反应、吸热反应、热化学方程式、燃料燃烧释放的热量）2、化学能与电能的转化（化学能转化为电能——原电池、化学电源；电能转化为化学能——电解）1、化学能与热能（化学键与化学反应中的能量变化的关系；化学能与热能的相互转化）2、化学能与电能（化学能与电能的相互转化，发展中的化学电源）化学键与化学反应（化学键与物质的变化；化学键的类型；化学健与物质的构成；化学键与化学反应的能量变化3应用太阳能、生物质能和氢能的利用（太阳能的利用；生物质能的利用；氢能的开发与利用化学反应的利用（利用化学反应制造新物质，利用化学反应为人类提供能量）从上述可以看出，化学反应和能量的教学内容中，三种教材均涉及到化学反应速率、化学平衡、原电池等非常重要的核心知识。化学反应速率和化学平衡是认识化学反应的两个视角，学习这些知识一方面能深化学生对化学1中学过的化学反应的认识，同时为学习有机化学反应（如酯化反应）奠定了理论基础。通过原电池的学习，不仅能够了解化学能是如何转化成电能的，还能进一步认识氧化还原反应的实质。在上述内容基础上，苏教版还增加了电解、热化学方程式的书写、生物质能的利用等知识，使有关化学反应和能量的知识体系更加完整。3、与初中相关知识的关系内容标准活动与建议五、化学与社会发展（一）化学与能源和资源的利用1、认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用氢气、天然气（或沼气）、石油液化气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。4、知道化石燃料（煤、石油、天然气）是人类社会重要的自然资源，5、知道石油是由沸点不同的有机物组成的混合物，了解石油液化气、汽油、煤油等都是石油加工的产物。6、了解我国能源与资源短缺的国情，认识资源综合利用和新能源开发的重要意义。①观察某些燃料完全燃烧和不完全燃烧的现象。②燃烧条件的实验探究。③讨论：在氢气、甲烷（天然气、沼气）、煤气、酒精、汽油和柴油中，你认为哪一种燃料最理想？④交流并解释日常生活中常见的燃烧、缓慢氧化和爆炸等现象。⑥调查当地燃料的来源和使用情况，提出合理使用燃料的建议。4、与高中其它必修和选修模块的关系本专题主要内容相关知识第一单元化学反应速率化学反应原理模块；化学反应速率表示方法；浓度、压强、温度、催化剂及其它因素对化学反应速率的影响。4化学反应的限度化学反应方向的判断，化学平衡状态；化学平衡常数；浓度、压强、温度对化学平衡的影响有机化学基础模块酯化反应的平衡移动第二单元化学反应中的热量变化燃料燃烧释放的热量化学反应原理模块：化学反应的焓变；反应热的测量与计算。能源的充分利用。第三单元化学能转化为电能化学电源电能转化为化学能化学1模块中已学知识：钢铁的腐蚀与防护化学反应原理模块：原电池的工作原理（半电池反应，电池反应）。化学电源（介绍常见化学电池的工作原理）化学1模块中已学知识：电解食盐水；电解法制钠、镁、铝化学反应原理模块：电解池的工作原理及应用本专题主要内容相关知识第四单元太阳能的利用生物质能的利用氢能的开发与利用化学与生活模块用垃圾生产沼气二、本专题知识体系和编写方法的解读1、本专题的地位与作用本专题内容分为两个部分—化学反应速率和限度、化学反应与能量，两部分内容都属于化学反应原理范畴，是化学学科重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。同时，本专题内容又是社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有着重大价值的知识，与我们每个人息息相关。化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本专题学习的重要性。在初中自然学中，从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本专题内容既是对初中自然科学相关内容的提升与拓展，又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习，学生将对化学在提5高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；通过新型化学电源开发利用的介绍，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的讨论，学生对化学反应的条件将从原理上加深认识。这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。2、本专题的重要内容特点课程标准关于化学反应能量及化学反应速率与限度的内容在初中自然科学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋上升的形态。根据课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将反应吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。关于化学反应速率及其影响因素，是通过实例和实验使学生形成初步的认识，但不涉及对反应速率进行定量计算或同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。反应速率是通过实验和生活体验感性地说明其存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理的、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上，选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析，从中了解控制反应条件的重要性，训练分析问题的思路与方法。这一实例分析，既与学生的日常生活经验相联系，又与初中“燃料的燃烧”相衔接。关于化学能与热能、电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置——化学电池，电能直接转化为化学能的装置——电解池，要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。只要求学生了解化学能与电能可以相互转化，知道这种转化的实际应用，同时也可更好地理解《化学1》中电解氯化钠水溶液的知识，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池（如银锌纽扣子电池、燃料电池等）体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。本专题在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概念或术语（如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等）采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科（如物理、生物等）相联系，力求是本专题学习内容在相应的“知识生态”中呈现，体现其知识的生长性、综合性和发展性。3、新课程与原教材的编写方法的比较（1）新课程教材的编写方法：例如：化学2第2专题第一单元化学反应速率与反应限度（江苏教育出版社2006年6月第3版）6★化学反应速率（2）原教材的编写方法：例如：第二册第二章第一节化学反应速率（人民教育出版社2003年6月第1版）（3）新课程与原教材编写方法的比较①新教材通过“你知道吗”、“观察与思考”、“活动与探究”、“交流与讨论”、“信息提示”、“问题解决”、“拓展视野”、“回顾与总结”、“练习与实践”等学习活动建构知识内容，突出学习方法指导，如通过“观察与思考”学习化学反应速率的概念；通过“活动与探究”学习外界因素对化学反应速率的影响，通过“问题解决”来巩固外界条件与化学反应速率关系的认识②新课程对核心知识的学习都是先通过实验获得感性认识，再利用归纳、演绎等方法上升到理性认识，获得规律等。③新课程引导学生从综合的观点去学习和认识有关物质变化的规律，并解决生产和生活中的实际问题，使学生直接体会到所学知识的价值，避免机械孤立地学习和记忆有关化学知识，有利于激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。④新课程不是仅仅通过文字陈述的方式介绍化学学科的核心知识，而是运用丰富的图表、数据提供学习素材和信息。如教材要求运用函数图象观察和描述特定化学反应的速率，了解反应速率随时间的变化情况，用于提高学生感知、7获取信息能力和表达能力，体现教科书的工具性。⑤新课程不要求学生从理论上说明外界条件对化学反应速率的影响，不要求定量地分析、描述外界条件对化学反应速率的影响。三、本专题教学建议：本专题是关于化学反应原理部分的教学内容，旨在初中化学的基础上进一步发展对化学反应的认识。通过初中化学的学习，学生已经知道了化学反应的特征是生成新的物质，在本专题中，学生将认识化学反应中物质变化和能量变化的实质，将从化学反应的快慢和限度这两个新的视角研究化学反应，并关注化学反应中化学能与其他能量间的转化。根据教材的上述特点，本专题教学提出如下建议：1、对于教学目标的把握（1）知识与技能目标上的要求化学反应能量的转化不仅承担着本专题具体化