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主题1化学反应与能量
1.焦点问题之一:
焓变问题
山东省泰安第二中学徐娟问:
同样是表示一个反应吸收或放出的热量,反应热和焓变有什么区别?
要没有区别,为什么提出两个概念?
支瑶回应:
这两个概念一个是针对环境而言的(反应热),一个是针对体系的(焓变),反应热是过程量,焓变是状态量,如果没有焓变,就不能用盖斯定律计算反应焓变,等温等压条件下的反应热等于反应焓变。
山东省枣庄市第一中学王红星问:
化学反应的焓变,是个十分抽象的概念,我认为我们引入这个概念,是为我们学习化学反应的热效应服务的,高中阶段没有必要对学生有太高的要求,知道含义,学会使用,就行了。
不知大家认同吗?
山东省寿光市寿光中学袁志文:
教师用书明确说明“不要引导学生追究焓这个概念的含义,而是应抓住焓变这个概念”,焓说不明白焓变有点困难。
杨平回应:
赞同王老师的观点。
课标中提到了焓变,考纲和考试说明中没有提及,引入它的目的有两个,其一是解决热化学方程式的问题,其二是为判断反应的方向奠定基础,所以我们必须要在教学中认真对待它。
焓的定义在中学阶段不好界定,总是不能进行简练而科学地界定,我们知道大学物理化学中是通过状态函数的关系推导来引出焓的,即H=U+PV,顺理成章,容易被理解,但在中学化学教学中是不允许这样推导的。
我们可以分析出教学的主要目的是要运用焓变,而不是焓,所以没必要知道焓到底是什么,只要了解焓变就行了,所以我们可以采取另外一种处理概念的方法,即从运用的角度去认识概念。
学生已经知道化学反应中存在热效应(Q),而热效应数据的获得比较繁琐,必须逐一测定,并且还与测定条件有关,为了方便运用,再引入一个新的量,也就是焓变,它可以通过数学计算而直接获得,不必一一测定。
然后再建立反应热与焓变的关系就可以了,也符合了学生的认知规律。
这个关系可以这样描述,在恒压条件下、能量变化仅限于化学能与热能及可能产生的体积功之间转化时,反应的焓变等于反应热,即△H=Q。
这样焓变的引入就完成了,我们的目的就达到了,至于焓的界定,讲不讲也就不是问题了。
至于焓变教学内容在试题中的具体呈现就是热化学反应方程式的书写、运用盖斯定律进行简单计算,不要求运用物质的生成焓数值计算反应的焓变。
在山东高考题中的呈现也比较简单。
例1:
2010年山东理综第10题:
下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是
A.生成物总能量一定低于反应物总能量
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D.同温同压下,在光照和点燃条件下的不同
例2:
2010年山东理综28题.(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知2H2(g)+O2(g)=2H2O
(1)△H=-572kj?
mol-1
某氢氧燃料电池释放228.8kj电能时,生成1mol液态水,该电池的能量转化率为。
例3:
2007年山东理综12题,D项:
C(石墨,s)=C(金刚石,s);△H>0,所以石墨比金刚石稳定。
威海市第四中学赵华:
在比较反应热大小的时候,+100KJ/mol是否比-200KJ/mol要大呢?
简单地说是不是要连前面的“+—”一起比较呢?
如果需要连数字前的“+—”号一起比较,那么这里的“+—”是什么意思呢?
难道要理解成“数学上的正与负”么?
如果这样理解可以理解为“正数大于负数”,而在反应热中,是不是更应该理解为“吸收”和“放出”的意思呢?
如果这样来理解,那么到底是“吸收”大于“放出”还是“放出”大于“吸收”,好像很难理解,有点说不通了,不知各位老师、专家怎么以为?
支瑶回应:
这个问题我问过北京大学的严宣申教授,他认为应该比较绝对值,也就是正负号代表热量的流向,但目前的习题答案(包括高考题)中,基本都是带着正负号比较的。
焦点问题之二:
中和热、燃烧热问题
肥城市第二高级中学牛永辉:
鲁科版没有燃烧热中和热,要给学生延伸吗?
樊勃生回应:
教材研究的是反热应个大范畴的概念,中和热、燃烧热属于这个大的概念之下的。
出现不出现这两个定义,意义不大,可视具体情况而定。
山亭区实验中学潘恩华:
中和热燃烧热是重点,高考中常涉及到,到底讲到怎样的深度为宜?
孔令鹏回应:
您好!
关于中和热和燃烧热在课标和考试说明中均不做明确要求。
请参见以下统计:
2010年山东高考考试说明对于“化学反应与能量”主题的要求有:
⑤了解化学反应中能量转化的原因以及能量变化的规律,能说出常见的能量转化形式。
了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。
了解化学在解决能源危机中的重要作用。
⑥了解化学能与热能的相互转化。
了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
⑦了解原电池和电解池的工作原理,了解常见化学电源的种类及其工作原理。
⑧理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
课程标准对于“化学反应与能量”主题的要求:
1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
2.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。
知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
3.能举例说明化学能与热能的相互转化,了解反应热和焓变的涵义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
4.体验化学能与电能相互转化的探究过程,了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
5.通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
6.能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。
焦点问题之三:
电极反应书写、电化学防护、盐桥等电化学问题
齐河县第一中学单童童:
在以有机物做负极的燃料电池中,对于负极反应式的配平、书写专家是如何建议的?
王卫平回应:
这种有机物的燃料电池多数会是甲烷、甲醇为负极反应物,所以碳元素价态是不会涉及氧化数问题的,按常规价态分析就可知碳元素的化合价失电子数知道,再结合介质环境(碱性、酸性)就可写出电极反应。
东营市河口区第一中学姜金叶
描述电极反应时,电解用阴、阳极,原电池用正、负极容易理解,但有时候原电池也用阴、阳极,学生就难理解了。
这要从发生的反应找共性,确定是哪一极。
请问专家老师,能不能电解就只用阴、阳极,原电池就只用用正、负极呢,何苦再拐个弯呢?
兖州市第六中学张五全:
对于原电池与电解池的电极名称分别为正负、阴阳,学生经常弄混,还有在原电池的应用中,有牺牲阳极的阴极保护法,又如何给学生解释?
孔令鹏回应:
从化学学科角度来讲,在电化学的内电路,两极应该称为阴阳极,在外电路则称为正负极。
教材在原电池里标出内电路的阴阳极,是为了和电解统一。
在考查中,不要求学生判断原电池内电路的阴阳极。
牺牲阳极的阴极保护法是固有说法,不能随意更换。
东平高级中学张瑞福:
对盐桥知识的理解是学生的一大困惑,尤其是离子的移动问题,只能就事实让学生强加记忆。
杨平回应:
您好。
关于盐桥其实不必花费过多精力,让学生知道盐桥中可以有离子可移动即可。
我们对它的理解可以深入些。
如最常见的铜锌双液电池(盐桥装满用KCL溶液和琼胶作成的冻胶),通过盐桥,阴离子硫酸根和氯离子(主要是氯离子)向锌盐溶液移动,阳离子锌离子和钾离子(主要是钾离子)向铜盐溶液移动,使锌盐溶液和铜盐溶液一直保持电中性。
不过盐桥中氯化钾的浓度会逐渐降低,一段时间后需重新浸泡于浓氯化钾中。
双液电池之所以使用盐桥目的是为了消除液接电势,盐桥中的阴离子和阳离子通过定向移动进入到阴极池和阳极池使双液电池形成闭合回路。
液接电位是指当组成或活度不同的两种电解质接触时,在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层,这样产生的电位差称为液体接界扩散电位,简称液接电位。
液接电位是引起电位分析误差的主要原因之一。
在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触,即可达到减免和稳定液接电位的目的。
用作盐桥的溶液需要满足以下条件:
阴阳离子的迁移速度相近;盐桥溶液的浓度要大;盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定。
盐桥作用的基本原理是:
由于盐桥中电解质的浓度很高,两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥,故两个新界面上产生的液接电位稳定。
又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等,故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等,从而使液接电位减至最小以致接近消除。
例1,0.1mol/LHCl与0.1mol/LKCl的液接电位约为27mV,当其间插入饱和氯化钾盐桥后,接界电位可减小至1mV以下。
常用的盐桥溶液有:
饱和氯化钾溶液、4.2mol/LKCl、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3等。
邹城市实验中学聂瑞连:
对于电极方程式书写的深广度不好把握
樊勃生回应:
关于电极方程式的书写要求,首先是要正确理解和建立原电池或电解池的概念,在此基础上,主要是要求掌握电极方程式的书写要求和规范,具体写哪些?
不写那些?
是具体知识问题,根据具体情况而定,可参考课标、教材、考纲。
肥城市泰西中学孙立新:
电解氯化铝溶液的现象是什么?
王卫平回应:
在惰性阳极的前提下,阳极氯离子放电,生成氯气;阴极氢离子放电,生成氢气,同时溶液中生成白色沉淀。
主题2化学反应的方向、限度和速率
焦点问题之四:
有关等效平衡
巨野县第一中学孙瑞云:
等效平衡的问题到底讲不讲?
请专家给一个准确的答复。
支瑶回应:
这个问题很难给您一个准确答复。
因为,首先我们不是高考命题者,不知道会不会出现在高考题中。
其次,我们不了解您学生的情况。
总体原则是根绝学生情况定讲还是不讲。
如果学生基础很好,讲了可以理解和接受,可以讲;如果学生基础较差,讲了也学不会,就不讲,因为高考中本来就不要求所有的学生会做所有的题。
另外,也不是一定要在新授课时讲,在高考复习阶段处理也是可以的。
总之要根据具体情况作出灵活的决策。
莱芜第一中学柳立菊:
等效平衡是难点,让学生掌握到什么程度?
王秀忠回应:
我们什么时候在教材上见过“等效平衡”这一专有名词?
这根本就不是一个专门的内容点。
焦点问题之五:
有关新增加的速率方程、阿伦尼乌斯公式、活化能
山东省青州第六中学王国磊:
速率常数,活化能,阿累尼乌斯公式等新增内容,难讲难懂,应如何把握。
孔令鹏回应:
阿伦尼乌斯经验公式及相关内容不作要求
阳谷县第一中学刘颖
活化能,速率方程,阿伦尼乌斯公式的引入有利于理解影响反应速率的因素,但是讲到什么程度呢?
学生需要掌握多深?
支瑶回应:
速率方程和阿伦尼乌斯公式要求学生在给出公式的情况下,通过对公式的分析给出提升速率的条件,或理解温度、催化剂对化学反应速率理解的差异,不要求学生记住速率方程和阿伦尼乌斯公式,也不要求学生进行计算。
济南市长清第一中学李宝华:
对于鲁科版教材中新增加的速率方程、阿伦尼乌斯公式、活化能等知识应如何处理?
讲到什么程度?
陈自钦回应:
有关选修4化学反应原理中这几部分内容拟调整为:
有关活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。
⑴阿伦尼乌斯经验公式及相关内容不作要求。
⑵对活化能只要求用于定性分析其对化学反应速率的影响。
有关焓变和熵变说明化学反应的方向。
知道焓变和熵变与化学反应方向的相关性,但不要求用于判断和说明化学反应的方向。
有关化学反应速率的定量表示方法,
化学反应速率常数及相关内容不作要求。
招远市第四中学庄雷雷:
关于熵变、焓变等新增内容应该让学生掌握到什么程度呢?
王秀忠回应:
引入焓变的概念为解决热化学方程式的书写、判断化学反应的方向奠定了基础。
关于化学反应的焓变的教学,不要求给出焓和焓变的定义,而应注意从运用的角度去认识概念,能从焓变了解反应热即可。
焓变教学内容在试题中的具体呈现就是热化学反应方程式的书写、运用盖斯定律进行简单计算,不要求运用物质的生成焓数值计算反应的焓变。
熵的概念比较容易描述,也容易被学生理解,先了解熵的定义,再了解影响熵大小的一些常见因素,最后利用化学反应简单认识熵变,没必要从一些物理现象花大气力引入熵的概念,将简单问题复杂化。
焓比较多的从能量角度来考虑,熵比较多的从无序跟有序的角度来考虑,焓变、熵变是化学反应的方向中出现的两个概念,化学反应的方向给学生提供了一个认识反应的新的维度,属于新增内容。
化学反应方向的引入,一方面完善了学生看化学反应的视角,另一方面考虑化学反应的利用时能够形成科学的思路:
判断反应能否自发进行——通过控制反应条件改变化学反应的快慢和限度——综合考虑多方面因素确定最佳工艺条件。
教学时重点应该放在让学生认识到化学反应的方向是有判据的,熵变、焓变是构成这个判据的不可缺一的两个要素,熵和焓都是物质的内在属性,这样就可以了。
焦点问题之六:
有关化学平衡常数
山东省济南第七中学齐春玲:
化学平衡常数带上单位有什么实际意义吗?
陈自钦回应:
从规范的角度看,化学上任何物理量都应该有单位。
山东省临朐实验中学薛芹:
化学平衡常数是有单位的,根据不同的反应,化学平衡常数表达式不一样,单位也不一样,但是在考试的时候,对单位好像也没有具体的要求。
在高考中带不带单位都对吗?
王秀忠回应:
平衡常数是一个物理量,应该有单位,咱们最好还是要求带单位
山东省菏泽一中张玲:
平衡常数的单位还是要写的,并且要根据平衡常数的表达式或化学方程式来写
陈自钦回应:
高考中化学平衡常数的单位并不要求,因为不同版本的教材处理的不一样。
就近几年的高考题来看,也有意回避这个问题,如今年的考题虽然要求计算平衡常数,但正好没有单位(当然,写了单位的反而要扣分的)
聊城第三中学高志芳:
化学反应限度与化学平衡常数之间的关系不太明白
王秀忠回应:
研究某一可逆反应的平衡状态时,反应限度是最上位的,最本质的,它是由平衡常数来定量描述的,由于平衡常数还与化学方程式书写形式有关(方程式的系数变为原来的n倍,平衡常数就变为原来的n次方),所以某反应的一种具体反应限度会对应多个平衡常数(如果反应方程式的书写形式确定,反应限度与平衡常数应该是一一对应的),平衡常数只与反应的方程式书写形式和温度有关,所以它是较上位的一种定量描述,与之比较,某反应物的转化率是在平衡常数一定的情况下计算出来的,除了温度外,它要受初始自身浓度、其他反应物浓度、压强等诸多因素的影响。
文登第三中学袁勇:
怎样让学生都理解这是我们需要解决的一个大问题,是不是可以说说方法
王秀忠回应:
关于平衡常数的教学,这个我们并不陌生,在以往的高考试题中也出现过,只不过平衡常数是以新信息的形式呈现的。
在本模块中是要求掌握的内容,关于它的教学设计并不困难,我比较倾向于让学生自己通过数据分析得出结论,引出平衡常数的定义,再通过数据分析归纳出其决定因素是化学反应方程式的书写形式和温度,最后再利用浓度商与平衡常数的对比分析外界条件对化学平衡移动的影响。
平衡转化率的教学应该不是难点,但有老师对化学反应的限度、平衡常数、平衡转化率之间的关系认识上还存在一些误区,特别是化学反应的限度。
咱们是不是可以这样来理解:
研究某一可逆反应的平衡状态时,反应限度是最上位的,最本质的,它是由平衡常数来定量描述的,由于平衡常数还与化学方程式书写形式有关(方程式的系数变为原来的n倍,平衡常数就变为原来的n次方),所以某反应的一种具体反应限度会对应多个平衡常数(如果反应方程式的书写形式确定,反应限度与平衡常数应该是一一对应的),平衡常数只与反应的方程式书写形式和温度有关,所以它是较上位的一种定量描述,与之比较,某反应物的转化率是在平衡常数一定的情况下计算出来的,除了温度外,它要受初始自身浓度、其他反应物浓度、压强等诸多因素的影响。
主题3:
溶液中的离子平衡
焦点问题之七:
关于盐类水解的教学策略
高密市第一中学张玲:
对盐类的双水解如何处理?
到什么深度?
张福涛回应:
今年我省即将公布的高中化学学科教学内容调整意见:
内容标准4.认识盐类水解的原理,归纳影响盐类水解程度的主要因素,能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。
相------互促进的水解反应不作要求
沂源县第二中学何爱玲:
盐类水解的教学策略:
在学生明确盐类水解的基础上,牢记口诀——有弱才水解,无弱不水解,谁弱谁水解,越弱越水解,谁强显谁性,都强显中性。
(都弱都水解,到底显谁性具体看水解程度,只需把握好醋酸铵显中性)。
会判断弱酸阴离子和弱碱阳离子,会写水解方程式,会判断外界条件对水解平衡的影响
栖霞市第一中学崔蕾:
我认为盐类水解在开课时要让学生有一个浅显的认识,然后深入研究,尤其是与生活相关的部分
微山县第三中学李芳:
盐类水解的教学策略:
首先分析引导学生从熟悉的盐类物质入手,通过实验分析盐类的组成与盐溶液酸碱性的关系。
然后查找原因,以水的电离平衡为基础,借用思考与交流、学与问、家庭小实验等小栏目。
最后总结盐类水解的影响和利用。
淄川区第一中学何英红:
不能再叫双水解了,只能说两种水解相互促进。
从来就没有“双水解”这个名词,还有“等效平衡”都是我们的中学老师自己“创造的”名词。
他们“没有户口”是不被承认的。
齐河县第一中学单童童:
比较酸式盐溶液中的离子浓度大小用什么好的方法教授?
是电离大于水解还是水解大于电离,学生弄明白了这点还是做不对题离子一多就混了
这个问题一直是一个难点,关键是让学生真正的理解电解质电离与弱离子的水解实质,通过老师的引导分析,学生的理解越深刻,他解决问题的能力越强,当然,这和我们老师的水平高低有关。
文登天福山中学曹新平:
关于复习课中水溶液体系内各种粒子之间的关系整体建构。
董军回应:
我觉得让学生掌握三个平衡:
即电荷守恒,物料守恒,质子守恒就可以了。
“我觉得让学生掌握三个平衡:
即电荷守恒,物料守恒,质子守恒就可以了”--但我觉的应首先从水解的角度分析,这是这部分内容的根本,同时,如果四种离子(两阴两阳),既使电荷守恒,但如果两促同类离子的顺序颠倒了,仍然是错误的,但守恒思想这时却看不到。
所以说,学习要学根本,捷径可走,但要用最根本的知识去检验。
邹城市第二中学鲍召忠:
请专家谈谈,盐类水解中,“因双水解而不能共存的离子”教学的深广度!
许光回应:
相互促进的水解反应不作要求。
焦点问题之八:
沉淀溶解平衡的教学中应注意的问题。
曲阜师范大学附属中小学相虎:
近几年高考,考察沉淀溶解平衡的题目比较多,平衡问题都可以用同一个理论来解释,平衡移动原理,这部分知识学生易混
山东省临朐第五中学付光珍:
教学中溶度积常数与化学平衡常数联系起来教学,好使,把问题简单化
山东省昌乐二中郑兴泉:
沉淀溶解平衡只涉及一些简单的运算--原则上不计算
董军回应:
原则上不计算。
但是有一点我们要明白:
沉淀溶解平衡的分析和判断在近几年高考(山东卷)中年年考查。
曲阜师范大学附属中小学相虎:
沉淀溶解平衡图像问题,要先看横纵坐标表示的含义,然后再看图像趋势,再找特殊点,可以利用Ksp与Q的关系进行判断
张福涛回应:
沉淀溶解平衡的难点实际上在化学平衡移动部分对于浓度商和平衡常数的判据的应用,学生掌握了浓度商和平衡常数的判据以后,该部分的学习应该非常得心应手,主要讨论的问题就是沉淀的溶解、生成、转化及一些有关的现实问题的解决。
通过我们的教学,感到学生掌握了平衡移动的这一判据,对于该部分的学习基本没有多大困难,从处理的习题来看,也主要集中于浓度商和KSP判断沉淀的溶解、生成和转化。
1.中学化学教学要求的深广度与化学学习课时少、与学生认知水平有限的问题(如焓及焓变、熵及熵变;阿伦尼乌斯公式、活化能等知识,即使是只要求学生了解也较难,尤其是学生没有足够的时间去理解与领会,说起来简单理解起来却难);
答:
这个问题可以从两个层面看,一是课时少与深广度要求的矛盾到底出在哪里?
到底是不是由于焓、熵、阿伦尼乌斯、活化能等知识的引入引起的?
据我了解,老师们花在这些概念上的时间并不多,而是把大量的时间花在了习题处理上,例如化学平衡移动规律后跟着的习题的难度要远高于内容本身的要求(如等效平衡问题等),也就是说深广度控制不住不在于新增内容,而在于习题的深广度。
二是该如何深入浅出的处理上述新增内容。
建议老师们认真研读专题3研讨中提供的课例,老师们在专题3中可以看到授课教师是如何定位熵和熵变、阿伦尼乌斯公式等内容,也请老师们体会授课教师对这些新增内容的定位。
2.如何把握教材编写的意图,各章节的逻辑关系,从整体上进行教学。
答:
把握教材的编写意图、各章节的逻辑关系可以分为两个水平:
第一个水平是关注具体知识、知识间的关系及知识的发展层级。
从这一水平进行分析时,可以参考教师用书中关于教材编写意图和各章节逻辑关系的分析。
第二个水平是关注学生的认识发展。
从这一水平进行分析时,可以关注本次研修的视频课程、课程文本和拓展资源。
本次研修中基于核心内容主题进行教学设计研讨的基本出发点即为“促进学生认识发展”。
3.熵、焓的处理深度
对新增知识内容深广度的把握。
例如对于“化学反应方向”的“熵”、“反应热”里的“焓”等这些新增概念在教学中如何处理,还是把握不准。
答:
焓的概念不作为基本要求。
熵的概念的处理深度为,借助有气体生成(熵增)的化学反应和物质的溶解过程使学生认识到熵是度量大量微观粒子组成的体系的混乱度的物理量。
4.化学反应原理理论性很强,在高中化学课程中“化学反应原理”又独立为一个模块,在教学中更容易忽视理论与实际的联系,陷入到从理论到理论的教学误区中,导致学生逐渐丧失学习化学的兴趣。
特别是化学反应限度问题。
有无什么好办法让内容显得生动不枯燥?
答:
在进行化学反应原理模块教学时,老师们要重新体验“生动”一词的含义。
对于学生,特别是理科生来说,能够积极参与各种学习活动,也会让课堂生动、活泼。
因此,在化学反应原理模块教学中,老师们可以利用数据、实验、图片等各种素材组织学生参与交流研讨、实验探究等学习活动。
5.必修2和化学反应原理的联系问题。
如何联系?
答:
必修2与化学反应的联系主要是关注化学2第二章与化学反应原理模块相关内容的联系。
一是要关注化学2是否为化学反应原理模块的学习打下了必要的基础,例如,在进行化学反应模块的教学时,要关注学生在化学2中对化学平衡状态、化学平衡移动、原电池工作原理及构成等核心内容的认识。
二是要关注化学反应原理模块对学生认识发展的促进作用。
例如,在化学反应速率的教学中,要关注与化学2的区别及在化学2基础上的发展。
具体内容请老师们关注研修课程,在其中针对具体内容有不同程度的讨论。
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