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1、 中学化学教学疑难问题研究辅导材料中学化学教学疑难问题研究辅导材料 说明：本辅导材料是依据省自考委指定教材编写的，其内容不超出规定的知识范围。其主要目 的是为了帮助、指导学员在自学过程中，系统掌握专业知识和基本理论的重点、难点，起到复习、 巩固所学知识的作用。 前前 言言 中学化学教学疑难问题研究这门课程总的教学要求是：通过本课程的教学，使学员能够应 用化学基本理论和化学原理研究、解决中学化学理论课教学及实验课教学中存在的一些具体问题。 有鉴于此，本辅导材料着重撰写了与中学化学教学中的一些问题有关的基本理论与化学原理，而将 具体问题贯穿于理论之中加以解决。要求学员必须掌握辅导材料中的基本理论和
2、化学原理，并能用 其研究、解决中学化学教学中的有关问题。从理论指导实践这个意义上说，系统地掌握基本理论和 化学原理，比有限地弄懂几个具体问题更为重要。 说明： 本辅导材料未涉及的问题不作要求。 因辅导材料中已包括有关实验问题，故不再 将实验内容单独编写成章。 第一章第一章 基本概念和化学用语基本概念和化学用语 一、目的要求一、目的要求 1理解摩尔、摩尔质量等基本概念，掌握理想气体定律及其应用。 2能正确书写化学反应的离子方程式和热化学方程式。 3熟悉化学用语及其教学方法。 4结合中学化学教学实际，研讨本章“四”列出的有关问题。 二、重点难点二、重点难点 本章重点是：重要基本概念；理想气体状态方
3、程、分压定律及其应用；离子反应方程式的正确 书写。 本章难点是：对某些相似概念的准确理解及某些计算题。 三、学习提要三、学习提要 1摩尔与摩尔质量 1 （1）物质的量 定义：物质的量是表示组成物质的基本单元数目多少的物理量。 （符号：n） 单位：摩尔。 （符号：mol） （2）摩尔的定义： “摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg12C的原 子数目相等。在使用摩尔时，基本单元应予以指明，可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子， 或是这些粒子的特定组合。 ” （1971 年第十四届国际计量大会确定） 说明： i系统：亦称物系或体系，即被研究的对象。 ii基本单元：又
4、叫结构粒子。包括个体粒子和人为粒子。 个体粒子 原子、分子、离子、电子等。如N2、OH 等。 人为粒子 个体粒子的特定组合（组合或分割） 。如NaOH、 1 2 H2SO4等。 iii0.012kg12C含 6.02 1023（阿佛加德罗常数NA）个12C原子，1mol就是 6.02 1023个基本单元 的集体，物质的量是以NA为计数单位的。某物系中所含的基本单元数是NA的多少倍，则该物系中的 物质的量就是多少mol。 （因此，摩尔是一个数量单位而不是质量单位。 ） 例如，1mol OH 表示物系中含有NA个OH；2mol ( 1 2 H2SO4 ) 表示物系中含有 2NA个( 1 2 H2S
5、O4 )。 （3）摩尔质量 定义： W M n 物质质量() 摩尔质量()= 物质的量( ) 单位：kg mol1或g mol1（常用） 例如， 12C M= 0.012 kg mol1 = 12.0000 g mol1，= 18.0152g mol 2 H O M 1。 2理想气体和理想气体定律 理想气体模型是一种假想的“无吸引力、无体积的完全弹性质点模型” 。即符合下列三条件的气 体称为理想气体： i分子不占有体积； （假想依据：气体分子小、间距大，所以分子体积与容器体积相比可忽略。 ） ii分子间无作用力； （假想依据：分子间距大，所以分子间作用力很小，可忽略。 ） iii分子之间以及分
6、子与器壁间的碰撞是完全弹性的（即碰撞前后总动能不损失） 。 （假想依据：当外界条件一定时，氧化总是处于稳定状态 均匀分布于容器中，以一定速度运 2 动，温度、压力不随时间而变。 ） 虽然理想气体不存在，但较低压力、较高温度下的实际气体与理想气体性质相近，故理想气体 定律近似用于实际气体。 （2）理想气体定律 i理想气体状态方程 （i）数学表达式：PV = nRT 它是综合考虑 Boyle 定律（T 一定：PV = c） 、Charles 定律（V 一定： P T = c）和 Avogadro 定律 （同 T 同 P 下， 同 V 的任何气体含有相同数目的分子） 而导出的描述理想气体四个基本性质
7、 （P、 V、 n、T）之间关系的方程式。 为应用之方便，还可导出理想气体状态方程的其它表达形式： W PVR M =T dM PRT = （ii）R 的单位及数值：当物质的量（n）以 mol 为单位、温度（T）用绝对温度 K 表示时，R 的 单位和数值与 P、V 的单位有关。例如： P V () PV R nT = Pa m38.314 Pa m3 mol1 K1 J 8.314 J mol1 K1 Pa L 8314 Pa L mol1 K1 atm L 0.082 atm L mol1 K1 mmHg mL 62363 mmHg mL mol1 K1 （注：1Pa m3 = 1N m2
8、m3 = 1N m = 1J） 说明：理想气体状态方程 PV = nRT 不仅适用于单组分气体，而且也适用于混合气体及混合气体 中的某一组分气体。即： P Vn RT= 总总总 ii PVn RT= 总 ii分压定律 （i）分压、分体积、摩尔分数、体积分数 分压：同温下，某一组分气体单独占据混合气体总体积时所具有的压力，称为该组分气体的分 压。 3 分体积：同温下，某一组分气体具有混合气体总压时所占有的体积，称为该组分气体的分体积。 摩尔分数：某一组分气体的物质的量与混合气体的总的物质的量之比，称为该组分气体的摩尔 分数。即： i i n X n = 总 体积分数：某一组分气体的分体积与混合气
9、体的总体积之比，称为该组分气体的体积分数。即： i i V V = 总 （ii）分压定律 内容：混合气体的总压力等于各组分气体分压之和。即： 123i PPPPP=+ = 总 另一表述：某组分气体的分压等于混合气体的总压与该组分气体摩尔分数（或体积分数）的乘 积。即： i ii n PPXP n = 总总 总 （ i ii V PPP V = 总总 总 ） （iii）分体积定律 内容：混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和。即： 123i VVVVV=+ = 总 同样有： i ii n VXV n V= 总总 总 说明：A由上知，同温下： iii i n X n VP VP = 总总总 B由
10、 A 知： ii PVP Vn RT= 总总i （iv）分压定律的应用：求算混合气体总压或组分气体分压。 例：加热 1.225g KClO3使其完全分解，用排水集气法收集生成的氧气，在 294K和 9.96 104 Pa 下，得到气体 377mL，试计算氧的分子量。 （294K时水的饱和蒸气压为 2.48 103 Pa） 已知：P 总= 9.96 10 4 Pa，V = 377mL = 3.77 10 总 4 m3， T = 294K，R = 8.314 Pa m3 mol1 K1， 4 2 H O P= 2.48 103 Pa 求： 2 O M= ？ 解：由 2 22 2 O OO O W
11、P Vn RTRT M = 总 有 2 2 2 O O O W RT M P V = 总 2 O 16 3 1.2250.48(g) 3935.5 16 3 W = + 22 434 OH O 9.96 102.48 109.71 10 (Pa)PPP= 总 将有关数据代入上式得： 2 O M= 32.05g mol1 氧的分子量为 32.05。 iii气体扩散定律 （i）内容：同温同压下，气体的扩散速度与其密度的平方根成反比。 （ii）数学表达式： 12 21 ud ud = 将 PM d RT =代入上式可得： 12 21 u uM M = 四、研讨问题四、研讨问题 1摩尔、摩尔质量及其它
12、摩尔量。 （教材P6问题 4） 2什么是理想气体和理想气体定律？（教材P15问题 9） 3化学式、分子式和最简式有什么不同？（教材P22问题 12） 4什么是离子方程式？如何正确书写离子方程式？（教材P26问题 15） 5什么是热化学方程式？如何正确书写热化学方程式（教材P30问题 17） 6中学化学中有哪几类化学用语？（教材P32问题 18） 7如何进行化学用语教学？（教材P35问题 19） 5 第二章第二章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 一、目的要求一、目的要求 1理解核外电子的运动特点及核外电子运动状态的描述。 2掌握四个量子数的物理意义和取值范围以及用四个量子数描述核外电子
13、的运动状态。 3理解 的物理意义、 几率密度和电子云； 会画出波函数 （原子轨道） 和电子云的角度分布图。 4熟记能级图和能级组，并能熟练写出元素的原子核外电子排布式。 5深刻理解原子结构与元素周期表和周期律的关系，能熟练地由原子序数推测元素的价电子构 型并进而推测元素在周期表中的位置。 6结合中学化学教学实际，研讨本章“四”列出的有关问题。 二、重点难点二、重点难点 本章重点是：用四个量子数描述核外电子的运动状态；电子能级与核外电子排布；原子结构与 元素在周期表中的位置及周期律的关系。 本章难点是：电子运动特点及其描述；波函数、电子云及量子数的含义；屏蔽效应、钻穿效应、 能级交错等概念。 三
14、、学习提要三、学习提要 1核外电子运动特点 （1）能量量子化 （依据：质子光谱是不连续的线状光谱。如氢原子光谱在可见光区有四条明亮的谱线。 ） （2）波粒二象性 （依据：波动性 有类似于光的衍射现象等，粒子性 有静止质量和动量等，二者的内在联 系 用德布罗意关系式 hh Pmv =表示。海森堡测不准关系 x xP 2 h 很好地反映了电子等微 观粒子运动的波粒二象性特征。 ） 结论：电子具有波粒二象性，不能同时测准其位置和动量（或运动速度） ，故不能用固定的轨道 运动来描述电子的运动状态，只能用统计的方法来描述电子在核外空间某处出现的几率大小。 （即电 子运动可用统计规律来研究。统计规律是统计
15、大量电子的集体行为或一个电子的多次行为所得到的 规律，如电子衍射环纹。 ） 2电子运动状态的量子力学描述 （1）电子运动服从的基本方程 薛定谔方程 i薛定谔方程的具体形式： 6 2222 2222 8 () m EV xyzh += 0 解此二阶偏微分方程，就可以求出（数学函数式）及与之对应的能量E。 ii要求理解： （i）电子运动状态服从薛定谔方程，解薛定谔方程得到的合理解（波函数）及与之对应的能量 E可用来描述电子的运动状态。 （ii）是描述电子运动状态的波函数，每个代表核外电子的一种运动状态。习惯上把原子中 一个电子可能的空间运动状态称为原子轨道，一个原子轨道由一个波函数来描述。 （*可粗略地把 看成是核外空间找到电子的一个区域，此区域称为原子轨道。所以常把一个波函数叫做一个原子 轨道，但其不同于波尔轨道，并非电子运动的固定轨道。 ） 的物理意义：| | 2 表示电子在空间某处的几率密度（单位体积内电子出现的几率） 。 （iii）为了得到薛定谔方程的合理解，必须引入量子数n、l、m（取整数值 量子化） ，即n、l、 m是解薛定谔方程得到的。波函数由n、l、m决定（表示为n, l, m） ，因此也可用量子数描述电子的运 动状态。 （ms不是解薛定谔方程得
