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1、化学反应原理模块内容组织与教学设计讨论支 瑶北京市第三十五中学 高级教师北京师范大学化学教育研究所 博士,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,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,定量测定
2、、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,第2节 电能转化成化学能电解,简单体系,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,第3节 化学能转化成电能电池,铜锌原电池,化学热力学,化学反应,判据：反应焓变（H）反应熵变（S）影响规律：H TS,认识化学反应,化学反应条件的优化工业
3、合成氨,共同影响,化学动力学,限度,速率,定量描述：化学平衡常数 平衡转化率影响因素：T、c、P,化学反应速率有差别：反应历程、基元反应定量描述：化学反应速率影响因素：c、T、催化剂,方向,化学反应,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,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
4、观,教材编写的基本理念核心观念的建构微粒观：看见微粒、关注其“来龙去脉”动态观：微粒的运动；微粒间的相互作用（溶剂化作用、离子间相互作用、离子与电子间相互作用等）；平衡移动,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
5、系判断平衡移动问题,所以，此反应的初始状态不是化学平衡状态；反应将向正反应方向进行，以达到化学平衡状态。,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,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
6、KSCN反应）,压强的影响：讨论：以不同反应为例，利用KQ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？,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)H0,反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H 0,总结：平衡移动规律,形成定量意识,教材编写的基本理念化学学科
7、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：能量转化,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,教学案例：盐类的水解,两种教学设计范式：以知识剖解为本的教学与 以促进学生认识发展为本的教学,以促进学生认识发展为本的教学设计思路与方法,以促进学生认识发展为本的教学策略,教学设计案例,“盐类水解”的两种教学设计,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
8、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？,H+、OH-、H2O,Na+、H+、OH-、H2O,NaOH的加入抑制水的电离,H+、Ac-、OH-、H2OHAc,HAc的加入抑制水的电离,Na+、Ac-、H+、OH-H2O、HAc,NaAc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）NH4Cl,2.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
9、溶液的酸碱性如何？（3）写出盐的水解反应的离子方程式。Na2SO4 NaClO FeCl3,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,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
10、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,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：,教学案例：化学反应的方向 知识脉络,学生的认识发展层级,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,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=2H2O,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,2H2O 2H2+O2,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,CaCl2+Na2CO3=2N
11、aCl+CaCO3,C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,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。,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？,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？,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？,？,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？,？,美国物理化学家吉布斯,H-TS0 自发,H-TS=0平衡态,H-TS0
12、不自发,方向判据的价值和功能？,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
13、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,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？,通电,装
14、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。,装置1,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？,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+,Cu
15、,1.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？,负极：2H2 4e-=4H+,正极：O2+4e-+2H2O=4OH-,请你结合上述装置分析：构成电池的基本条件是什么？,1.请你利用反应Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，设计原电池将化学能直接转化成电能，并记录你设计原电池的思路。,2.这是唯一装置吗？正极、负极、电解质溶液可以怎样改变？,形成设计思路：,“以促进学生认识发展为本”的教学策略及建议,例证素材的选修支持认识发展功能（激发学生原有认识，引发、实现认识发展）；例证的来源：实验、数据、图片、事实等,促进学生认识发展的教学是长线教学，要有整体设计与思考案例：物质在水
16、溶液中的行为,案例1：弱电解质电离平衡,思考：,两支烧杯中分别盛装同浓度的盐酸和醋酸，请你分别分析：1.溶液中分别存在哪些微粒？2.溶液的离子分别从何而来？3.溶液中存在着哪些微粒间的相互作用？,思考：,设计实验验证你的推论。,请你根据实验事实补全下列图片：,请你根据实验事实补全下列图片：,根据下列信息思考问题：,信息：,1.比较下列酸的电离能力。,根据下列信息思考问题：,2.通过下列数据，你能得出什么结论？,信息：,(1)电离方程式能否写成H2CO3 H+CO32-？(2)比较下列离子浓度的大小：H2CO3、HCO3-、CO32-、H+,思考：,下列条件改变时，弱电解质的电离平衡如何移动？,谢谢大家！,
