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1、选修4 化学反应原理,高中化学新课程教学参考,高考资源网()，您身边的高考专家,2020/9/19,2,2,2020/9/19,3,化学反应原理的结构特点,1 能量变化,化学反应,2 速率、方向和限度,3 溶液中的电离、水解、沉淀溶解平衡,以深刻理解化学反应为内容线索,2020/9/19,4,教材整体特征,同中有变,与大纲教材有相似点,与化学2的衔接,内容变化,要求变化,学生基础变化,内容组织变化,4,2020/9/19,5,本模块新 增 加 的 内 容,1.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. 2.知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响 3.能用焓变和熵变说明化学
2、反应的方向。 4.知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。 5.能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。,2020/9/19,6,新增知识点的介绍:,U:内能(热力学体系内部的能量,是一种状态函数),U2=U1+(Q-W) 其中,Q:体系吸收热量;W:体系对外做功,设一封闭体系在变化中只做体积功,不做其他功则:,(1)恒容过程:(无体积功) U= Qv,一 内能、热量、焓（变）的关系：,U= Q - W,2020/9/19,7,(2)恒压过程: U= Qp-W,U2-U1=Qp-P(V2-V1),Qp=(U2+PV2)-(U1+PV1),U、P、V都是状态函数，则U+PV
3、也为状态函数，表示体系某一状态的性质：,焓的定义：H=U+PV,所以：H= Qp,即表示，对于一个封闭体系在恒压和不作其他功的条件下，体系变化所吸收的热量全部用以使体系的焓增加，简而言之，此时反应热等于焓变。,注意：化学反应的焓变随温度变化而变化，但总的来说变化是不大的。,2020/9/19,8,二 熵（变）、焓变、吉布斯自由能与反应方向的关系：,CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=179.0KJ/mol,在101.3KPa和298K时反应非自发进行；但在T大于1200K时，反应自发进行。此时H仍保持在+179.0KJ/mol左右，数值变化不大，符号也没有变化。,即不能由H的+、
4、-来判断反应是否自发的一般性标准。,美国数学、物理学家吉布斯证明：,在恒温恒压下，如果在理论或实验上一反应能被利用来完成其他功，这反应是 “自发的” ，如果必需由环境提供其他功去使反应发生，这反应“不是自发的” 。,2020/9/19,9,自发的标准是它产生有用功的本领：,如：甲烷燃烧能通过内燃机对外做功产生机械能； 锌与硫酸铜反应能通过原电池做电功，都是自发的。,而水电解生成氢气与氧气，消耗电功，不能自发进行。,注意：,1、“不是自发的”不含有“不可能”之意，在一定条件下（消耗功）可能进行；,2、“自发”不含有“迅速发生”之意；如：氢气与氧气混合常温下极其缓慢，加铂箔立刻剧烈进行。,2020
5、/9/19,10,G（吉布斯自由能）：可以做其他功的能；状态函数；广度性质；单位：KJ/mol,G=G（产物）-G（反应物）,产物,G0，过程自发,G 0，过程非自发,从过程来看，随着反应的进行反应物的G逐渐减小，而生成物的G逐渐增大，当G（反应物)=G(生成物）时即G=0，反应在指定条件下的最大产率。,2020/9/19,11,S（熵）：体系混乱度的量度，混乱度越低，有序性越高，熵值低。单位：J/（Kmol),当温度升高时，每一物质的熵都增加，但大多数情况下产物与反应物的熵增加的数量相近，所以反应的S随温度的变化无明显的变化，在近似的计算中可以忽略其变化,吉布斯-亥姆霍兹公式：G= ,202
6、0/9/19,12,表示Zn2+,表示电子,表示电子,表示Cu2+,三 盐桥的原理与作用:,2020/9/19,13,如果用一个只允许离子通过的半透膜将两溶液隔开,则Cu2+、Zn2+的扩散速度不同,则经过一段时间后两溶液中的正、负电荷将集中在界面两侧，形成所谓的扩散双电层。由于扩散双电层的存在，使得两溶液的电势差不再相等，产生电势差，称为液接电势。,由于液接电势的存在，电池的电动势就会产生相应的改变，而迄今为止还没有准确进行液接电势理论计算的方法。,盐桥则是由正、负离子迁移的速率非常相近的电解质的饱和溶液构成，因此盐就是起到了消除液接电势的作用。,注意：在实验室中，只有当利用电动势对电池反应
7、进行热力学性质的研究时，才在双液电池中使用盐桥，在实用电池中是不使用盐桥的。,2020/9/19,14,四 勒夏特列原理的局限性,严格的热力学平衡稳定理论证明只有均相、封闭体系、起始只有一个热力学量改变时，勒勒夏特列原理才能给出肯定的结论，如果不符合上述条件，则有可能给出错误的结论。,例：气体反应 ，一定，x8.33。n(NH)=1.00 mol, n(H)=1.00 mol n(N2)=3.00 mol。当另加入0.10molN2，请讨论平衡移动的方向。,解：xNH3=1.00mol/5.10 mol=0.196 xH2=0.196 xN2=3.01mol/5.10 mol=0.608,Qx
8、=8.39x 8.33,为使Qx=x，平衡反向移动,2020/9/19,15,课程标准：通过B4模块的学习，学生应主要在以下几个方面得到发展,1.认识化学变化所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的正确观念； 2.了解化学反应中能量转化所遵循的规律，知道化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用； 3.赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用，能对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释； 4.增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。,文本解读：,2020/9/19,16,化学反应原理选修模块的对象： 理科学生的限定选修课。 教学既应注重基
9、础性，又应注重提高性。 学生通过化学反应原理的学习能够有效提升对化学反应的认识，能够从化学反应的本质多角度分析化学反应。,功 能 定 位,2020/9/19,17,1.着力挖掘和体现化学学科的核心观念、知识结构、思想方法,核心观念: 化学反应中的能量变化 化学反应速率和方向、限度 化学反应中的微粒观 核心知识结构： 思想方法：,本 模 块 特 点,2020/9/19,18,1。认识什么是化学反应？ （联系生产、生活、自然界中的化学现象，感悟化学反应的发生、特征、现象、类型，认识反应中的量变、质变与能量变化，掌握反应的描述方法、认识反应原理在生产生活中的价值。） 2。理解物质发生化学变化的本质是
10、什么？ （物质的本质是运动的，认识两类反应发生的本质：核外电子的运动转移与得失；离子互换。外界条件对物质存在状态与物质间相互关系的影响。）,3。了解怎样引起、控制、利用化学反应？ （反应条件及其控制-定量认识反应速率-定量认识反应程度，了解影响速率和反应程度的因素-了解化学反应在获得新物质、实现能量转化、合理利用自然资源、保护自然环境、维护生态平衡中的作用。） 4。体会怎样学习、研究化学反应？ （观察、实验、探究反应规律、逻辑推理、数学方法，定性和定量研究方法。）,教学内容分析,化学反应原理要帮助学生掌握化学反应的核心知识,2020/9/19,19,化学反应与能量变化 反应速率与化学平衡 溶液
11、中的离子反应,化学反应的热效应 化学能与电能的转化 金属的腐蚀与防护,化学反应原理的核心知识结构,2020/9/19,20,2.注重科学性，并突出新思想、新内容 现代科学的发展使一些经典原理的含义或应用发生了质的变化，应尽量避免内容在科学性上与现代科学脱节； 例：化学平衡常数的引入 避免为了“浅出”而随意地、错误地解释概念，使教材、教学在科学性上具有相对长的生命力。 例：熵、熵变的引入,2020/9/19,21,3.定性与定量、现象与本质相统一,例：定性与定量相统一化学反应的焓变与盖斯定律 化学反应限度与化学平衡常数 沉淀溶解平衡与溶度积 现象与本质相统一弱电解质的电离平衡 盐类水解平衡、沉淀
12、溶解平衡 都与化学平衡移动原理相统一,2020/9/19,22,4.突出化学是一门实验科学的特点 尽可能给学生提供动手实验的机会 共有21个实验，其中活动与探究实验有19个 强调实验对于理论产生的重要性 实验活动的分布： 专题1 共6个实验，其中活动与探究 5 专题2 共7个实验，其中活动与探究 6 专题3 共8个实验，其中活动与探究 8,2020/9/19,23,5.注重知识发展的阶段性与连续性,1.注重与大学内容的衔接； （焓变、熵变、化学反应的方向、沉淀溶解平衡） 2.注重与必修内容的衔接； （原电池、电解池、化学反应速率和限度） 3.注重模块内部内容的衔接 （反应焓变反应方向的判据化学
13、平衡移动溶液中的离子平衡，如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等）,2020/9/19,24,初中,选修,必修,2020/9/19,25,化学反应与热量,化学反应中的热量（等温）：反应热；放热反应和吸热反应,用H表示反应热（放出或吸收的热量）,在恒温恒压的条件下，用焓变（H）表示反应放出或吸收的热量,热化学方程式书写及其简单计算,化学2 化学反应中的热量,化学反应原理 化学反应中的热效应,2020/9/19,26,只要求描述铜锌原电池发生的变化，不要求书写电极反应式,从得失电子的角度知道铜锌原电池的电极反应式的书写，并会写电池的总反应式,能系统地从电极类型、反应类型及得失电子守恒的角度书写电极反应式
14、和总反应式,在书写氢氧燃料电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑,原 电 池,化学2 化学能与电能的转化,化学反应原理 化学能与电能的转化,2020/9/19,27,6.关注核心知识与STS内容的整合,化学反应中的热效应 能源的充分利用 化学能与电能的转化 化学电源（钮扣式电池、干电池、铅蓄电池、使用燃料电池的汽车等） 电解池（氯碱工业、电镀等） 溶液中的离子反应 纯碱去污、泡沫灭火器、溶洞的形成等,2020/9/19,28,各专题教学要求,2020/9/19,29,专题1 化学反应与能量变化,(一) 与化学1化学2的关系及地位,2020/9/19,30,本专题在模块中的地
15、位,本专题在模块中处于最基础的地位，化学反应中的焓变和熵变是判断化学反应方向的依据，温度对化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡移动的影响。,（二）教学内容与要求,2020/9/19,31,第一单元 化学反应中的热效应,2020/9/19,32,第二单元 化学能与电能的转化,2020/9/19,33,第三单元 金属腐蚀与防护,2020/9/19,34,焓、焓变、反应热,（三）教学建议,注意概念的内涵、形成与发展,2020/9/19,35,以观念建构为本的教学,原电池知识脉络,2020/9/19,36,电解质溶液中发生氧化还原反应，才可能形成原电池； 电极材料要参与电极反应；,形成原电池后会
16、发生氧化还原反应； 电极材料不一定参加电极反应,电流是怎样产生的？,电池（原电池）是将化学能转化成电能的装置,认知脉络,2020/9/19,37,电极与电极材料； 电流的产生：产生电势差发生反应持续电流,如何将化学能转化成电能。,原电池中，正、负极是什么？在铜片和锌片表面发生了哪些反应？,下列装置能构成原电池吗？,你认为构成原电池需要哪些条件？,你对构成原电池的条件有哪些新的认识？,电流是怎样产生的？,资料,实验现象 微观图示,实验 资料信息,教师讲述,关于原电池的核心问题,问题线索,2020/9/19,38,解决问题的证据,2020/9/19,39,电流是怎样产生的？,电池两极物质的活性（得失电子能力）不同,两极形成电势差,电子定向移动,发生氧还反应,保持电势差,2
