化学:《高中化学新课程教学参考——化学反应原理》课件(苏教版选修4)

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△S + - - +
△G - + 高温+ 高温- 低温- 低温+
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- + - +
三 盐桥的原理与作用:
表示电子 表示电子 表示Zn2+
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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。
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。 2013-8-7 9
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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N2+3H2 ≒2NH3,T,P一定,Kx= 8.33。n(NH3)=1.00 mol, n(H2)=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
高中化学新课程教学参考
选修4
化学反应原理
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2013-8-7
2
2
《化学反应原理》的结构特点
1 能量变化
2 速率、方 向和限度
化学反应
3 溶液中的电离、 水解、沉淀溶解平衡
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以深刻理解化学反应为内容线索
3
教材整体特征
与大纲教材 有相似点
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
用△H表示反应 热(放出或吸收 的热量)
《化学反应原理》
化学反应中的热量 (等温):反应热; 2013-8-7 放热反应和吸热反应 化学反应中的热效应
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原电池
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
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。
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例:熵、熵变的引入
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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
专题1 专题2 专题3
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共6个实验,其中活动与探究 5 共7个实验,其中活动与探究 6 共8个实验,其中活动与探究 8
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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)
《化学2》 化学能与电能的转化
能系统地从电极类型、反应 类型及得失电子守恒的角度 书写电极反应式和总反应式 《化学反应原理》
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 只要求描述铜锌原电池发生的 2013-8-7 变化,不要求书写电极反应式
化学能与电能的转化
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6.关注核心知识与STS内容的整合
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)
G
反应物
G
产物 产物
反应物
反应轴
反应轴
△G〈0,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) 2013-8-7 10 时即△G=0,反应在指定条件下的最大产率。
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。
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+、-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 8 2013-8-7 的” 。
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、沉淀溶解平衡
都与化学平衡移动原理相统一
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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:
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。
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本模块特点 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:
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《化学反应原理》的核心知识结构
化学反应与能量变化 反应速率与化学平衡
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
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化学反应的速率
溶液中的离子反应
弱电解质的电离平衡 溶液酸碱性 盐类的水解 沉淀溶解平衡
化学反应的方向
和限度 化学平衡的移动
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2.注重科学性,并突出新思想、新内容
电能(感性认识)
感性认识化学反应 的快慢和限度
氧化还原反应的实质 感性认识离子反应 感受到反应中有 吸热、放热现象 感受到反应有快慢
初中
原子的 重新组合
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基本反应类型
能量 方向、速率、限度 物质 化学反应类型
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化学反应与热量 《化学2》
化学反应中的热量
热化学方程 式书写及其 简单计算
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新增知识点的介绍:
一 内能、热量、焓(变)的关系:
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
△U= Q - W
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
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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
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各专题教学要求
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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
(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 2013-8-7 7 说变化是不大的。
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/(K· mol) 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= △H-T△S △H 类型1 类型2 类型3 类型4
xH =0.196 xN =3.01mol/5.10
2
2
mol=0.608
Qx=8.39>Kx =8.33 为使Qx=Kx,平衡反向移动
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文本解读:
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;
与《化学2》 的衔接
同中有变
内容 变化
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要求 变化
学生基 础变化
内容组 织变化
4
4
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。
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。
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功能定位
《化学反应原理》选修模块的对象:
理科学生的限定选修课。
教学既应注重基础性,又应注重提高性。
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
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 3。了解怎样引起、控制、利用化学反应? 反应中的量变、质变与能量变化,掌握反应的 (反应条件及其控制---定量认识反应速率--描述方法、认识反应原理在生产生活中的价 定量认识反应程度,了解影响速率和反应程度的 值。) 因素---了解化学反应在获得新物质、实现能量转 2。理解物质发生化学变化的本质是什么? 化、合理利用自然资源、保护自然环境、维护生 (物质的本质是运动的,认识两类反应发生 态平衡中的作用。) 的本质:核外电子的运动—转移与得失;离子 4。体会怎样学习、研究化学反应? 互换。外界条件对物质存在状态与物质间相互 (观察、实验、探究反应规律、逻辑推理、数学 关系的影响。) 方法,定性和定量研究方法。)
3.注重模块内部内容的衔接
(反应焓变→反应方向的判据→化学平衡移动→溶液中
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的离子平衡,如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等)
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热能(定量计算 )
选修
化学能 电能(理性分析)
理性分析化学反应的 方向、快慢和限度
更加本质的认识 氧化还原反应、离子反应
热能(定性认识) 化学能
必修
旧键的断裂 新键的生成
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本专题在模块中的地位
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
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第一单元 化学反应中的热效应
1.了解化学反应能量变化的实质,知 解读: 道化学能与热能的转化是化学反 ①《化学2》燃料燃烧放出的热量反应 应中能量转化的主要形式,能举 热的本质。本专题在《化学2》基础上 例说明化学反应的热效应在生产 理解化学反应过程中能量变化的本质是 生活中的广泛应用。 化学键断裂和形成。 2.了解反应热和焓变的涵义,明确焓 ②只要求从“焓变”这个物理量和符号 变与键能的关系。 3.认识热化学方程式的意义并能正确 (△H)来表示反应热,不宜拓展 “焓”“焓变”的严格的定义。 书写热化学方程式。 4.通过测定中和热的实验,理解测定 ③只要求中和热的实验测定,反应热测 反应热的基本原理,初步学会测 定的其他方法不做要求。 定反应热的实验方法。 ④按课标要求:知道盖斯定律,用盖斯 5.了解标准燃烧热的概念,认识节约 定律进行有关焓变的简单计算,《指导 能源、充分利用能源的实际意义,意见》则只要求简单了解,属于“只教 了解化学在解决能源危机中的重 不考”的范畴。 要作用及常用的节能方法。 ⑤标准燃烧热为基本要求,而热值为发
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