化学反应与能量的教学建议

选修4第一章化学反应与能量教学建议黄明建通过绪言和第一章的学习，既要让学生学到相关的知识，更要努力帮助学生了解一种研究问题的科学方法——概念模型的建构。过去所学模块的教学特色［思考］我们在过去的模块学习中学了些什么？涉及到化学原理没有？我们通过必修1、必修2、选修1、选修5学习了元素化合物以及部分常见有机物的一些基础知识和相关的实验技能；初步了解了化学与人体健康、与生活材料与人类生存环境的关系；也了解了一些研究问题的科学方法，其中包括一些化学原理，如：氧化还原反应的理论、原子结构与元素周期律、化学键、有机结构理论等等。【共有特征】这些理论都是侧重从物质的组成和结构这个角度来研究化学问题的，贯穿了“结构决定性质”的学科思想。定量分析化学反应的能量变化；研究能量变化对化学反应速率、化学反应限度的影响；研究化学反应在特定介质中的变化规律（即水溶液中弱电解质的电离平衡、酸碱平衡、难溶物的溶解平衡）；研究化学能与电能的转化条件及其应用等。本模块（选修4）的教学特色反应物适当条件新物质能量在延续“结构决定性质”的学科思想的基础上，把研究化学问题的方向和重心转移了，从关注反应前后物质间的转化规律拓展到定量分析反应前后能量变化及其影响等问题，并学习借助模型研究问题的方法。初高中化学课程体系中相关内容的衔接感性认识化学反应的特征是有新物质生成，化学反应的本质是原子的重新组合或分离，观察化学反应中的放热和吸热现象。了解物质在发生化学变化时总是伴随有能量变化的本质原因是旧化学键的断裂和新化学键的形成；定性认识化学反应速率和限度；感性认识化学能与电能的转化关系及装置。初中必修2选修4分层构建螺旋发展理解质量守恒与能量守恒的统一体——热化学方程式。学习用平衡常数分析化学反应速率与化学平衡的关系、理解水溶液中的多种离子平衡关系；理性认知化学能与电能的转化条件及其应用。第一章与本模块中其它章节知识的相关性化学反应进行的方向电化学化学反应与能量化学反应速率和限度水溶液中的离子平衡仅作了解有待深化通过第一章的学习，我们可以从理论上认识物质变化与能量变化的相关性，有助于在后续学习中更深入、更全面地认识各类化学反应。本章教学指导思想1、关注焓变、反应热概念的功能与价值——概念模型2、关注学生在反应热概念建构以及对盖斯定律理解和运用中的障碍点和发展3、合理设计符合学生认知发展的问题线索一完善高中化学知识结构的框架1、认识物质变化和能量变化是化学反应表现的两个不同侧面，也是质量守恒和能量守恒定律确立的重要基础，它们密切相关。2、通过物质的状态变化和能量变化的相关性，再认识“化学方程式”，了解反应热（包括中和热、燃烧热）和焓变的涵义，理解热化学方程式就是质量守恒定律与能量守恒定律的统一体。3、通过测定中和热的实践活动，体会定量研究化学的方法和过程。4、理解盖斯定律的意义，能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。第一章的教学目标二介绍一种科研方法——建构问题解决模型道尔顿模型1803汤姆生模型1904卢瑟福模型1911玻尔模型1913+－+电子云模型1935【思考】原子模型是一种形象模型，历史上原子模型的建构和演变能给我们哪些启示?一种概念模型的设计——简化后的有效碰撞模型无效碰撞有效碰撞【问题的提出】为什么有些化学反应快、有些化学反应慢？为什么有些反应放热、有些反应吸热？是因为反应物的分子没有充分接触还是因为虽有大量接触却不一定引发化学反应？从微观角度看，影响化学反应的因素究竟有哪些？为研究这些问题，有人提出了活化能、活化分子、有效碰撞等概念，并以气体反应为例加以形象描述。反应物活化能有效碰撞新物质能量活化分子通过建构有效碰撞的概念模型，可以帮助我们认识到：化学反应速率的大小与单位时间内有效碰撞次数有关，有效碰撞次数则与反应的活化能以及活化分子所占比例的大小有关；反应热的多少与反应物与产物的相对能量高低以及物质的量大小有关。关于有效碰撞模型的抽象描述将有效碰撞的概念具体化方法——建构模型活化分子的能量学习有效碰撞模型应了解的问题1、建构有效碰撞模型是用来研究什么问题的？简化后的有效碰撞模型为什么选择气体反应为研究对象。2、提出“活化能”、“活化分子”、“有效碰撞”概念所基于的化学事实是什么？3、正反应活化能(E1)与逆反应活化能(E2)是依据什么确定的，它们与反应热有何关系？4、如何理解催化剂对反应活化能以及有效碰撞的影响？5、目前的有效碰撞模型还有待解决的主要问题是什么？一个与焓变（△H）和反应热相关的数学模型“焓（H）是与内能有关的物理量。在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差即焓变（△H）决定”。下面的式子和图象就是表示这一关系的数学模型。又因为生成物和反应物的绝对焓值无法测定，所以在应用中实际都用的是它们的焓变进行计算。△H＝H2－H1生成物反应物能量能量通过实验证明反应热的可测量性；同时也证明关于焓变构建的数学模型的科学性和实用性。三借助信息融入情感态度价值观的教育阅读教材，通过下面的两份资料，你对我国能源现状和发展中的问题有哪些看法？（可结合课前查阅的有关资料阐述）1980-2000年我国能源总消费量与人均能源消费量关注本章教学中的几个概念1、盖斯定律“化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关”。△H1＝△H2+△H3△H3△H2△H1【想一想】在研究问题的方法上，盖斯定律突出了什么特点？【练习】△H＝2（△H2+△H3）－△H1＝？【解析】2、能量守恒定律“自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式。能量可以在物体之间传递，也可以从一种形式转化为另一种形式，在转化中能量的总值不变，这就是著名的能量转化与守恒定律。”【试一试】能否运用能量守恒定律和自己的语言论证盖斯定律？3、化学能目前所查教科书中尚未见到简明的定义。可理解为：化学能是储存于物质中的一种能量，可通过化学反应发生转移或转化。即化学能可以在化学变化中从一种物质直接转移给另一种物质，也可以转化为热能、光能、电能等多种不同形式并向外释放。4、关于燃烧热和中和热燃烧热（）：101kPa，1mol纯物质在氧气中完全燃烧生成稳定的化合物或单质时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ/mol。燃烧产物指定该化合物中的C变为CO2(气)，H变为H2O(液)，S变为SO2(气)，N变为N2(气)，Cl成为HCl(水溶液)。中和热：在稀溶液里，酸与碱发生中和反应而生成1mol水，这时的反应热就叫做中和热。H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)△H=－57.3kJ/mol