高中化学必修二《化学反应与能量》学业质量评价标准解读与教学建议

《化学反应与能量》学业质量评价标准解读与教学建议1.地位和功能
本章包括两个部分——化学反应中的能量变化，化学反应的速率和限度，属于化学反应原理的范畴，有重要的学科价值，是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。

该部分内容随着学生抽象逻辑思维能力的发展，表现出明显的螺旋形上升，因此本章是建立在学生从初中的化学学习和日程生活经验中接受到的感性认识，上升到理性认识，并为选修阶段的学习乃至终身化学学习打下基础。

而另一方面，本章的内容有重要的学生价值，能够帮助学生建立能量转化观。

学生以往的化学学习，主要是帮助学生从物质变化的角度认识化学反应，而通过本章的学习，学生需要建立起能量转化的视角来认识化学反应。

另外，本章的学习也能够使学生对能量的认识更加全面、丰富。

同时，本章内容有重大的社会价值，在社会生产、生活和科学研究中有广泛的应用。

通过化学能与热能、电能的相互转化和应用，学生将从化学的角度对能源产业有更深刻的认识，包括化学在能源的生产和利用，新能源技术的开发等。

尤其是新型化学电源的开发利用及优势，可以帮助学生进一步具体地、深刻地体会化学的实用性和创造性。

通过对化学反应和速率的讨论，学生将从基本原理的层面了解调控化学反应的方法和意义，加深对化学反应条件控制的认识。

这样可以加深学生对化学与社会关系的理解，增加对化学学科理论和实用价值的认同感，提升化学学习的兴趣。

2.内容结构
教材从“热”入手，讲解了化学能与热能、电能的相互转化，从化学反应与能量的变化引出化学反应速率和限度，注重从宏观上对基础知识的讲解，紧密地联系了能源的开发与利用，注重提高学生的科学素养。

教材常用提问题的方式引入新课，通过解决问题的方式，引导学生寻求正确的答案，体会科学探究的过程。

从图1可以看出，教材在编写时以学科知识为主线，比较注重系统性与知识内在逻辑性，比较全面的落实了新课标的要求，并且还增加了一些拓展性内容。

图1 必修2化学反应与能量内容结构
3. 义务教育、必修、选修阶段教学目标对比分析
本章的内容在初中、必修、选修中均有涉及，但不同阶段的学习具有明显的层次性。

在必修阶段，应当从感性认识提升到理性认识，但还应当主要停留在描述和定性分析的层面，对定量的推理和计算不做过多要求。

3.1课程标准对比分析
义务教育阶段有关化学反应与能量的相关内容，没有独立成为主题，包含在“化学与社会发展”的一级主题下，其二级主题名称为“化学与能源和资源的利用”。

高中化学必修阶段化学反应与能量单独成为一个主题。

高中化学选修阶段相关内容主要在“化学反应原理”模块下的“化学反应与能量”和“化学反应速率和化学平衡”的两个主题中，具体内容标准如表1所示。

具体而言，化学反应与能量在选修阶段的内容和难度应参考表2。

4.课时安排
第一节化学能与热能 2课时
第二节化学能与电能 2课时
第三节化学反应的速率和限度 2课时
机动 2课时
总计 8学时
5.教学建议
本章的教学由于在初高中呈现明显的螺旋形上升，因此特别需要把握好学生的已有基础和经验，并注意不宜拓展选修层次的内容。

学生的已有基础和经验主要来源有两类：
一是学科基础。

在化学学科的义务教育阶段，学生通过对以燃烧为主的化学反应的学习，感受到了化学反应中的热效应，知道化学反应中有能量变化，同时通过对燃烧、缓慢氧化和爆炸发生的条件的学习，初步认识到条件能够调控化学反应。

在其它相关学科如物理、生物中，学生学习了电源、电压、电流等概念，有关于电路的初步电学知识，但只有少数学生知道“电势”这一概念；学生也从物理学科中学习了内能、比热容等概念以及有关能量守恒和转化的相关知识。

在生物学科方面，学生学习了关于酶能够促进化学反应的相关知识，也建立了对生物体内缓慢氧化反应的初步认识。

二是日常生活经验。

学生能够在日常生活中观察到许多化学反应中伴随的能量变化的现象，例如燃烧煤气、天然气等时的火焰和放出热量，同时也认识到，加热能够使食物从生变熟。

本文将围绕这一章中三个主要问题展开关于教学建议的讨论，分别是“化学反应与能量变化有何关系”“如何利用化学反应获得能量”“如何控制条件调节化学反应”。

5.1化学反应与能量关系的教学
“能量观”是从能量角度对物质及其化学变化本质的深层次理解，其内涵如图2所示。

学生“能量观”的形成与发展是以相关具体知识的学习为基础的。

“化学能与热能”是发展学生“能量观”认识的重要载体。

图2 能量观视角下的“化学能与热能”知识层级分析在该教学核心活动中，一是对化学反应中的能量变化进行感知；二是对化学反应中的能量变化进行解释；三是利用化学反应与能量关系分析实际问题。

5.1.1感知化学反应中的能量变化
在对化学反应中的能量变化进行感知的教学中，需要注重创设教学情境，引导学生发现并提出新的问题。

创设教学情境的方式可以有两种：第一种是应用实验创设教学情景。

通过酸碱中和反应、酸与金属的反应、消石灰与氯化铵的反应，引发学生思考：上述反应中哪些是吸收能量的反应、哪些是放出能量的反应，并鼓励学生根据生活经验和以往化学实验中观察到的现象举出其它放出能量或吸收能量的反应。

然后引发学生进一步思考化学反应中能量变化的原因，进行理论探讨。

第二种是通过人类开发和利用能源的录像、图片等，或提出一个有关能源的社会实际问题，将化学与社会的关系放在中心，渗透化学社会学的观点，侧重调动学生的学习兴趣和热情，将课内的教学、资料和课外的学习任务、调研和生活经验结合起来。

5.1.2 解释化学反应中的能量变化
必修2中的这一章内容，学生已经从初中化学中获得了感性认识，并且在日常生活中已经有了丰富的感性经验。

在教学中，应当利用好这些素材，从宏观总能量和微观化学键的角度，将这些感性经验升华，认识化学反应中能量变化的主要原因。

对化学反应中伴随有能量变化的实质、化学反应中能量转化的形式以及化学反应的速率和限度等有所了解，从化学反应中有能量变化的现象入手到其本质原因，再到能量转化不同形式的原理分析，再到实际应用，由表及里、由现象到本质来分析得出其实质原因和原理，对化学反应与能量的认识达到定性认识的水平。

同时，本章内容也要做好与必修1和必修2第一章的衔接。

在必修1和必修2的第一章中，学生学习了大量的化学反应，并通过相关理论（氧化还原反应、离子反应）和概念（化学键）对化学反应中的物质变化有了较为深入的了解，已经建立起了认识化学反应中的物质变化的三重表征。

而在本章中，需要在熟悉反应的物质变化的基础上增加从能量的角度认识化学反应，借助“化学键”这一主要概念，将化学键在物质结构和物质变化中的作用和能量变化中的作用结合起来，认识化学反应中能量变化的主因。

同时，借助化学反
应中化学能变化示意图从化学反应体系的角度进行教学，重点在于认识到能量变化则等于生成物体系与反应物体系总能量的差，并形成能量变化中能量守恒的观念。

5.1.3利用化学反应与能量关系分析实际问题
该部分的核心问题是“化学反应与能量的关系可以如何应用”。

通过分析生产生活中的实际问题，建立新知识与已有经验间的联系，利用所学知识重新认识生活中常见的现象或事实，体会化学学科的实用性，提升从能量角度对化学反应的认识。

例如采用下面的一系列问题讨论：
【问题1】我们知道了化学反应中伴随着能量变化，这可以用来做什么？请举例说明。

【问题1.1】甲烷是常见的燃料，甲烷在燃烧反应中生成的水和二氧化碳不能作为燃料，为什么？请利用所学知识加以分析。

【问题1.2】工业上用高温煅烧石灰石制备CaO，请分析“高温”的作用是什么？
【问题1.3】氢气燃烧是放热反应，但氢气燃烧前需要“点燃”。

你知道“点燃”的作用是什么吗？
5.2基于化学反应获得能量的教学
该教学核心活动分为以下两个部分：一部分是从化学反应当中直接获得能量并进行具体应用，主要指将化学能转化为热能的应用；另一部分是对化学反应中能量转化的应用，主要指化学电池的原理与装置。

5.2.1化学能转化为热能的应用
由于物质在化学反应过程中的能量变化主要是吸热或放热，换言之，通过化学反应可以使物质释放出一定的热量，可对这部分热量进行收集和利用。

该部分的教学通过化学能转化为热能在生产、生活中的诸多实例帮助学生认识到化学在能源利用中的巨大作用。

例如，教师可向学生提出自热式饭盒的实例，并让同学们对其原理进行解释。

同时，也可以通过化石燃料的燃烧、火力发电的例子分析化学能转化为热能的利弊所在，与化学能转化为电能进行铺垫。

5.2.2化学能转化为电能的应用
在“化学能与电能”这一节学习之前，学生已经通过生活经验和学科学习建立了对“电”这一概念的认识。

例如在生活方面，不仅知道火力发电和水力发电，而且接触了各式各样的电池和电器。

同时，在物理学中，学生已经学习了关于电源、电压、电流等初步关于“电”的知识，因此学生对于电池的工作原理，对外供电的原因已经有了一些思考与困惑。

而该节的难点就在于理解原电池原理，特别是电流的形成、电子的流动方向、两极的反应等。

需要设计合适的问题串，逐步引导学生由浅入深，进行思考和探究。

案例：
一、思考问题，寻找答案（实验1、将Zn、Cu同时插入稀硫酸中）
1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子？
2.Zn和H+之间电子是怎样转移的？
3.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？
二、思考问题，寻找答案（实验2、将Zn、Cu同时插入稀硫酸中，并通过导线连接Zn 与Cu）
1.H+得到的电子是Cu失去的吗？
2.Zn和Cu的表面上分别发生了什么变化？
3.你怎样才能知道导线中有电子通过？
三、在实验2的基础上，在连接Zn与Cu的导线之间接上电流计。

解释实验现象：电子由Zn-导线-铜片-H+定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转。

四、思考问题，寻找答案
1、电子由Zn到H+经历了哪些途径？
2、你认为这个过程能量是如何转化的？
在原电池的教学中，需要进行合适的引导，发挥好铜锌原电池这一载体的作用，尽可能的让学生的思维外显，给学生充分的时间观察、思考与体悟，通过交流讨论和实验解决理解原电池工作原理中存在的困惑。

5.3基于化学反应速率与限度调控化学反应的教学
对化学反应速率和限度的学习，并非让学生深入到化学热力学和动力学的知识之中，而是建立另一个研究化学反应的角度，认识化学反应的特征，通过实验得出一些简单的结论，构成解决“如何更有效地利用和控制化学反应”这一问题的重要依据，侧重的是体会一个由宏观到微观、有感性到理性、有简单到复杂的科学探究过程，并体会化学理论对于生产、生活实践的重要指导作用。

本节的学习中，学生首次接触半定量的实验，尤其是在探究影响化学反应速率的条件这一内容。

首先，应当根据学生实验能力基础把握实验的开放程度，对于实验基础较好的学生，可以仅提出问题，给出实验的仪器和试剂，让学生自行选择改变的反应条件，设计实验方案。

对于实验基础较为一般的学生，可以给出实验方案，重点培养学生观察、收集实验现象，分析现象得出结论的能力。

对于半定量实验和定性实验的区别，教师应当给予适当的铺垫和引导，以提高探究效率。

例如可以在教材P48实验2-5和实验2-6的基础上改进，在试管上方套一个气球，如图2所示，利于更加准确的记录和对比实验现象，也可以提高学生的探究兴趣，让学生对同样时间后气球鼓起的大小进行观察和记录，并对反应速率进行比较，在此基础上感知温度对化学反应速率的影响，进而归纳总结出调控化学反应速率的方法。

同时，也应当提醒学生注意半定量实验中通过对照实验提高实验结论说服力，以及控制变量原则在实验方案中的体现，例如都使用同浓度同体积的H2O2和FeCl3溶液，试管、气球的规格也尽量接近。

图3 温度对H2O2分解反应的影响
5.4不宜在必修阶段教学拓展的内容
第一节化学能与热能
1．反应热的概念、计算及热化学方程式的书写
2．中和热的概念及测定。

一类学校和适当归纳补充一些常见放热反应和吸热反应。

第二节化学能与电能
1.除铜锌原电池外，其他原电池（含盐桥）的工作原理不宜拓展
2.化学电源只作简介，不作原理要求
3. 金属腐蚀和金属的防护
一类学校可以适当对原电池工作原理的讨论深入一些，如学生感兴趣的电子为什么会流动，原电池能加快化学反应速率，拓展一些其它金属置换为原理的原电池，并简单分析氢氧燃料电池。

第三节化学反应的速率和限度
1．对化学反应速率的计算不做加深和拓宽。

（一类学校可适当拓展关于用不同反应物表示反应速率之间的换算）
2. 对反应速率各种影响因素的微观解释不作要求。

3．化学平衡状态的判断只限正、逆反应速率相等和各反应物浓度不再改变，其他物理量的变化不作要求。

（一类学校可适当补充一些简单直观的物理量判断平衡的依据）
4．化学平衡的影响因素以及移动方向等不作要求。