高中化學遠程研修專題七

1、 高中化學遠程研修專題七選修模塊學科及教學問題研討（上）專題簡介：化學反應原理模塊是六個選修模塊中唯一的一個必考模塊，該模塊的學科及教學問題備受實驗區(qū)教師的關注?；瘜W反應原理模塊中新增了一些學科知識內(nèi)容，如何正確認識這些新增內(nèi)容的價值？如何深刻理解這些內(nèi)容的學科內(nèi)涵？如何針對不同選修模塊的功能定位和風格特點有效實施這些新增知識內(nèi)容的課堂教學？通過學習化學反應原理模塊的學習，將使學生對物質(zhì)、對化學反應的認識獲得哪些發(fā)展？這些都是實驗區(qū)一線教師普遍關注的問題。本專題將圍繞著這些問題展開討論。（上部）本講主題：化學反應原理模塊新增內(nèi)容學科及教學問題研討。通過專家訪談、課例研討等活動解決化學反應的方向

2、、熵、焓、化學平衡常數(shù)等新增內(nèi)容的學科意義、學習價值及教學問題。主持人：北京師范大學化學教育研究所在讀博士 北京市第三十五中學高級教師 支瑤 嘉賓：教育部高中化學課程標準研制組組長 北京師范大學化學教育研究所所長 王磊教授物理化學專家 高盤良教授山東省實驗中學教師 王秀忠 一、化學反應原理模塊包含哪些核心內(nèi)容？實施現(xiàn)狀如何？1 化學反應原理模塊包含哪些核心內(nèi)容？主持人：化學反應原理模塊包括三個主題：化學反應與能量、化學反應速率和化學平衡、溶液中的離子平衡。三個主題既相互獨立又彼此聯(lián)系。例如，主題2“化學反應速率和化學平衡”中的相關理論即為主題3“溶液中的離子平衡”的理論基礎。在每個主題內(nèi)部，都

3、是按著“從認識化學反應到應用化學反應”這一線索展開的。在每個主題中，都涉及到一些新增內(nèi)容。例如，主題1中要求“能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算”、主題2中要求“能用焓變和熵變說明化學反應的方向”、主題3中要求“能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)”等。背景資料：化學反應原理模塊內(nèi)容標準主題內(nèi)容標準1 化學反應與能量1了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2通過查閱資料說明能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎，了解化學在解決能源危機中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實際意義。3能舉例說明化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解反應熱和焓變的涵義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單

4、計算。4體驗化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程，了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。5通過查閱資料了解常見化學電源的種類及其工作原理，認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應用。6能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，認識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。2 化學反應速率和化學平衡1知道化學反應速率的定量表示方法，通過實驗測定某些化學反應的速率。2知道活化能的涵義及其對化學反應速率的影響。3通過實驗探究溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響，認識其一般規(guī)律。4通過催化劑實際應用的事例，認識其在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重大作用。5能用焓變和熵變說明化學

5、反應的方向。6描述化學平衡建立的過程，知道化學平衡常數(shù)的涵義，能利用化學平衡常數(shù)計算反應物的轉(zhuǎn)化率。 7通過實驗探究溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響，并能用相關理論加以 解釋。8認識化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用。3 溶液中的離子平衡1能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡，了解酸堿電離理論。2知道水的離子積常數(shù)，能進行溶液pH的簡單計算。3初步掌握測定溶液pH的方法，知道溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中的重要應用。4認識鹽類水解的原理，歸納影響鹽類水解程度的主要因素，能舉例說明鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應用。5能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀轉(zhuǎn)化的本

6、質(zhì)。2 在化學反應原理模塊教學中，老師們遇到的最大的困難是什么？教學中存在的問題是什么？ 場外討論：觀點1：化學反應原理模塊中出現(xiàn)了化學平衡常數(shù)、沉淀溶解平衡常數(shù)等，利用這些數(shù)據(jù)對某些問題進行定量討論，具有很強的解釋力，但這對學生的數(shù)學基礎要求很高，學生是否具備相應的數(shù)學基礎呢？觀點2：用Q濃度商和平衡常數(shù)來解釋平衡移動的方向，把平衡的移動變成了一種數(shù)學運算。雖然說這樣使學生認識到了平衡的本質(zhì)，但是運算量太大，學生難以接受。過去我們解釋平衡移動用的是勒夏特列原理就非常好。 觀點3：勒夏特列原理僅提供了一個定性判斷平衡移動方向的依據(jù)，平衡常數(shù)與濃度商的關系不僅提供了給一個定量的依據(jù)，更有利于學生

7、了解了平衡的本質(zhì)。王秀忠老師：老師們在化學反應原理模塊教學中主要存在三方面的困難（或問題），一是學科知識的儲備上存在欠缺，例如，老師們對如何用化學動力學和化學熱力學的思路分析速率和平衡問題還不是很清楚；二是在焓、熵、化學反應方向等新增內(nèi)容的教學中存在困難；三是深廣度的把握，主要是處理不好高中內(nèi)容與大學內(nèi)容的關系，有時會超綱越界。王磊教授：經(jīng)過大量的課例觀察我們發(fā)現(xiàn)老師們在化學反應原理模塊的教學中主要存在以下三方面的問題：一是不能正確處理必修模塊與化學反應原理模塊教學的層次性問題。一方面，老師們忽略了必修模塊與選修模塊的銜接，在進行選修模塊內(nèi)容教學前，常會忽略學生在必修的已有基礎；在教學后，又經(jīng)

8、常會忽略引導學生對“在必修基礎上發(fā)展了什么？”這一問題的反思。另一方面是深廣度把握不到位，經(jīng)常出現(xiàn)“選修模塊教學平庸化”的現(xiàn)象，即在化學反應原理模塊教學中，僅關注具體知識的教學，缺乏對學科思想方法的體現(xiàn)。二是在教學中沒有突出化學反應原理模塊特點。在化學反應原理模塊內(nèi)容的教學中，要突出定性與定量相結合、實驗與理性推理相結合的特點，要關注物理化學基本思想方法的運用。三是處理不好幾個關系。例如，處理不好定量分析與計算的關系，將定量分析問題的思路與復雜的數(shù)學計算等同；在教學中死摳概念定義，忽視對概念的整體關系和內(nèi)涵實質(zhì)的把握；缺乏多樣化教學處理方式，等。二、化學反應的方向、焓等新增內(nèi)容的學科本體分析及

9、教學研討。1 為什么要引入“焓變”，而不直接使用等壓過程反應熱？高盤良教授：等壓過程的反應熱（Qp)是可以通過實驗測量的，但每一個反應的Qp都必須通過實驗測量；引入焓變后，可以利用蓋斯定律通過焓變的計算得到?jīng)]有經(jīng)過實驗測定的反應的反應熱，因此焓是比實驗測得的反應熱（Qp）更高層次的能量，用途更廣。2 如何理解“焓變”與“生成物總能量和反應物總能量的差”、“舊化學鍵斷裂和新化學鍵生成所需能量差”的關系？高盤良教授：首先，“總能量”的提法很含糊，無法對總能量進行界定，而“焓”只是其中的一部分，不能把“焓變”與“總能量差”等同起來?！办首兊扔诨瘜W反應中反應物化學鍵斷裂和生成物化學鍵形成的能量差值”這

10、種提法在原理上是正確的，但由于對鍵能的表達多種多樣，有鍵能、平均鍵能、鍵解能等，數(shù)據(jù)來源不同，計算誤差很大，即使同一種碳碳鍵，也會因取代基不同，鍵能也不同，故在研究中只有估算的作用。而在中學不宜提倡這種提法，一是理論上不容易講清楚“鍵能”指什么？二是中學教師不容易找到精確的數(shù)據(jù)，無法驗證。3 為什么在高中教學中要引入“熵”？如何理解“熵”？高盤良教授：熵的因素跟焓的因素在決定化學反應方向上起著同樣重要的作用。而且現(xiàn)代科學里面熵的概念已經(jīng)得到廣泛的應用，比如信息學里有“信息熵”，生命科學里有“負熵”，化學里面確定反應方向從有序到無序等等。也就是說，我們過去的中學生基本上一個“熵盲”，而一個搞自然

11、科學的人如果不懂得熵，他就不能算是一個有教養(yǎng)的人。因此我覺得我們在中學課程引進熵等新的概念，對于中學生的思想觀念的發(fā)展、適應新的科學的發(fā)展都是有很大好處的。對熵的理解要把握住兩點：一是熵是用來描述大量粒子的混亂度的物理量，少量粒子談不上“熵”；二是混亂度實際上就是均勻程度，混亂度最大就是最均勻。通常大家以為均勻跟混亂度好像是完全相反，實際上均勻就是混亂度，任何一個體系均勻了，就是混亂度最大了。譬如我們把一滴墨水滴到水里頭去最后變成均勻了，那就是熵增加了、混亂度增加了。4 如何理解“自發(fā)反應”概念？高盤良教授：對自發(fā)反應的理解有兩點很關鍵，一個是在一定溫度和壓強下，不借助于外力（如光照、通電等）

12、靠自身的能力來進行的反應；例如，水在電解的條件下生成氫氣和氧氣就不是一個自發(fā)反應，因為是在外界干擾（通電）的條件下進行的；而水在1atm 3000 時可以分解為氫氣和氧氣，就是一個自發(fā)反應，因為沒有光、電等外界干預。第二個一定要指明是在什么條件下自發(fā)，如果脫離了這兩條去談任何自發(fā)反應，我認為都是沒有意義的。5 在化學反應方向的教學中，該注意哪些問題？如何做到深入淺出？教學案例：化學反應的方向(教學流程)從物理中的自發(fā)過程（如水從高處向下流，等）建立自發(fā)反應的概念提供具體反應及其焓變數(shù)據(jù)，幫助學生建立反應的自發(fā)性與熱效應（或焓變）的關系，即焓變是影響化學反應方向的因素，但不是唯一因素。設問：化學

13、反應能否自發(fā)進行還會受到哪些因素的影響？教師講授：熵變和焓變共同影響化學反應的方向引出“熵”的概念，利用宏觀實例（如灑落火柴棍，等）建立熵的概念提出問題：熵增反應一定可以自發(fā)進行，熵減反應一定不能自發(fā)進行，是嗎？（提供具體反應及其熵變數(shù)據(jù)）案例點評及教學建議：王秀忠老師：整體教學程序能夠達到基本教學要求，但不要在“自發(fā)反應”、“熵”的概念上糾纏，例如，關于自發(fā)反應的教學要圍繞化學反應本身，強調(diào)“一定溫度、壓強”，而不必從自發(fā)的物理過程開始；要圍繞著本節(jié)課核心問題化學反應方向的判據(jù)設計教學活動。此外，在教學中，要結合具體反應突破難點。王磊教授：在本部分內(nèi)容教學中，要首先明確核心問題：一個是增加了

14、一個看反應的角度在一定條件下，化學反應朝某個方向能夠自發(fā)進行；另一個是其中蘊含的系統(tǒng)的、多因素、辨證的考慮事物的思想方法。其次，要選擇有效策略，即使用例證策略，緊緊抓住典型的正例證和反例證展開邏輯推理，沿著“提出假設學生提供正例證（證據(jù)）教師提供反證據(jù)提出新問題形成新假設尋找新證據(jù)”這一思路進行教學。第三是要關注學生學習的誤區(qū)、困難。例如，學生不明白為什么要研究化學反應的方向，教師應通過具體實例幫助學生認識到研究化學反應方向的價值。又如，學生在理解“自發(fā)反應”上可能會產(chǎn)生偏差，教師應結合典型例證幫助學生糾正認識偏差。第四是要充分利用好教材中提供的例證。關于熵和熵變的概念，可以不僅局限于化學反應

15、，而使學生認識到它的更廣泛的應用范圍和價值。主持人：在化學反應方向的教學中，要注意兩點，一是抓大放小，即抓核心問題、核心思想方法，而不在具體概念上糾纏；二是要靈活運用例證策略，在提供證據(jù)的同時設置合理的問題，引導學生進行分析和邏輯推理。背景資料：關于化學反應方向焓跟熵是反應方向的兩個影響因素，焓主要從能量角度來考慮，熵則主要從無序跟有序的角度來考慮，將這兩個因素結合起來才能構成對化學反應方向的判據(jù)，單憑一個因素往往不足以肯定這個反應是不是自發(fā)的。所以在教材中講的是H-TS，而不是僅僅憑H或者S來判定反應方向，為什么要把它結合起來呢？在課標里面沒有引入自由能這個概念，實際上H-TS就是G，也就是

16、自由能的改變量，那怎么理解自由能呢？我們可以這樣想，化學反應總是從自由能高的地方向自由能低的地方反應，自由能降低的方向也就是化學反應發(fā)生的方向，這個就好比水由高處往低處流水位的降低是水流動的方向，那么在溫度壓力一定的條件下自由能的降低就是化學反應發(fā)生的方向。所以從這個角度來說，自由能，是物質(zhì)的化學反應能力的一種體現(xiàn)。當然，這里的自由能是指每摩爾物質(zhì)即單位物質(zhì)的量的物質(zhì)的自由能多少，我們可以把它看成是一個“化學位”，就跟水位一樣。那么如果這樣考慮的話，就很容易理解，熵因素和焓因素結合在一起就是自由能，自由能是物質(zhì)進行化學變化的方向的一種度量。此外，自由能雖然帶一個“能”字，但是它跟通常講的光能、

17、熱能、電能是不一樣的，它不是一種單純的能量形式。三、化學反應限度等在新課程中有較大變化內(nèi)容的學科本體分析及教學研討。1 化學反應限度、化學平衡狀態(tài)、化學平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率的關系是什么？高盤良教授：反應式寫法一定，反應限度與平衡常數(shù)是一個問題的兩種表達方式。平衡常數(shù)就是反應限度（平衡反應進度），反應限度就體現(xiàn)在平衡常數(shù)上。而即使反應式寫法一定，一個平衡常數(shù)可以對應千千萬萬個平衡狀態(tài)，所以一個反應限度可以有千千萬萬個平衡狀態(tài)。反應式的寫法不同，平衡常數(shù)不同，但化學反應限度只有一個。平衡常數(shù)與反應限度是把反應當作一個整體來看的，轉(zhuǎn)化率是從一個側面來說明反應限度的存在性。平衡常數(shù)不變，反應限度就不變

18、，不能說某一反應物的平衡轉(zhuǎn)化率變高了，反應限度變高。2 如何看待化學平衡移動定量判據(jù)和勒夏特列原理在學生學習和問題解決中的用？高盤良教授：勒沙特列原理是經(jīng)驗性的原理沒有理論基礎，是定性的規(guī)律沒有定量計算。以前的高中教學里只考慮定性的判斷問題，適當?shù)挠靡幌吕丈程亓性硪彩强梢缘摹＠丈程亓性淼目茖W的、嚴格的表述是：均相、封閉體系，當只有某一個因素改變的時候，平衡會向相抵消外來因素的改變的方向移動。其中均相、封閉體系、只允許一個因素改變，這是我們應用勒沙特列原理的基本前提。如果違反了這個前提，可能會得到錯誤的結論。譬如合成氨，這個反應在溫度、壓力一定的情況下加進去氮氣，那么按勒沙特列原理，平衡應該

19、是向合成氨的方向移動，但是我們用Q跟K的比值來看，發(fā)現(xiàn)結果跟勒沙特列的判斷方向完全相反。為什么？因為這個外加氮氣的合成氨反應不是處在一個封閉體系里頭，而是開放體系，不符合勒沙特列原理的使用條件。所以勒沙特列原理并不是普遍遵守、什么情況下都可以用的。平衡常數(shù)是熱力學理論解決化學反應問題的偉大成果，是建立在嚴謹?shù)睦碚摶A之上的。無論在理論上還是指導實踐中，都發(fā)揮著巨大的作用。利用平衡常數(shù)判斷平衡移動方向，不管開放體系還是混相體系，不管是單一因素還是多因素改變，都是可以使用，因此，它可以解決更廣泛的問題。王磊教授：平衡常數(shù)引入的價值之一在于促進學生定量觀的形成，公式表達了一種變量關系，利用這種變量關

20、系可以解決許多具體問題、深化對規(guī)律的理解。平衡常數(shù)的意義，在于以下幾點：第一是數(shù)值的左邊，也就是濃度商的構成（反應各組分濃度的某種關系）。第二是平衡狀態(tài)的定量含義是濃度商等于該溫度下的平衡常數(shù)。第三是改變平衡狀態(tài)的幾種可能途徑：一是常數(shù)值不變，改變反應中的某組分濃度，導致需要重新滿足這種濃度關系；二是常數(shù)值改變即通過改變溫度，導致需要重新滿足這種濃度關系，從而，使得平衡常數(shù)的概念具有應用價值。 主持人：平衡移動定量判據(jù)的引入更加有利于學生將平衡移動理論遷移到水溶液離子平衡相關問題的解決過程中。例如，利用平衡移動定量判據(jù)很容易理解為什么稀釋時，弱電解質(zhì)的電離平衡、水的離子平衡會正向移動。3 化學

21、反應限度教學中需要注意哪些問題？ 教學案例：化學平衡常數(shù)（片斷）在進行下列教學活動前，教師為學生提供了豐富的數(shù)據(jù)，學生通過對數(shù)據(jù)的分析和處理建立了化學平衡常數(shù)的概念，認識了化學平衡常數(shù)的特征。教學設計1：結束了化學平衡常數(shù)的教學，進入鞏固練習環(huán)節(jié)；教學設計2：介紹了濃度商的概念，及如何運用濃度商與平衡常數(shù)的關系判斷平衡移動。教學設計3：教師活動學生活動問題1：在某溫度下，某一時刻測得二氧化硫、氧氣、三氧化硫的濃度分別為：0.2mol/L、0.1mol/L、1.8mol/L，已知該溫度下，K=1620（mol/L）-1，請你判斷：（1） 在該溫度下，該時刻反應是否為化學平衡狀態(tài)？（2） 若非化學

22、平衡狀態(tài)，反應將向哪個方向進行以達到化學平衡狀態(tài)？教師小結：1 濃度商（Q）的表達式；2 通過比較濃度商和化學平衡常數(shù)得知可以判斷反應是否達到平衡狀態(tài)及平衡移動方向問題2：對于任意可逆反應，如何表達Q和K？如何利用Q和K的關系判斷平衡移動方向？教師小結：如何利用Q和K的關系判斷平衡移動方向1 運用已知數(shù)據(jù)進行計算，并在小組內(nèi)交流討論2 回答問題： 由計算結果知，該反應未達到化學平衡狀態(tài)； 根據(jù)計算結果分析，若使反應達到化學平衡狀態(tài)，各組分濃度冪次方之比要增大，即三氧化硫濃度增加，二氧化硫和氧氣濃度減小，也就是反應將向正反應方向進行。1 交流討論2 回答問題：Q=K時，平衡狀態(tài)Q<K時，平

23、衡正向移動Q>K時，平衡逆向移動案例點評及教學建議：王秀忠老師：第三種教學處理方式更加有利于學生利用濃度商與化學平衡常數(shù)的關系解決平衡移動問題，為后續(xù)學習奠定了基礎。王磊教授：三種教學處理方式反映了教師對于“濃度商”教學價值的不同理解，即是否體會到“濃度商”對于判斷平衡移動問題的功能。建議老師在講完“可逆反應”后先引入濃度商指標，然后看可逆反應在一定條件下達到限度時，濃度商有什么特點，此時即為平衡常數(shù)；再來看當條件改變時，濃度商會怎么變、平衡常數(shù)會怎么變。這樣的思路會使概念原理知識更加具有功能。高盤良教授：教材僅是劇本，教師要在充分理解教材的基礎上創(chuàng)造性地使用教材。 主持人總結：在進行化

24、學反應原理模塊新增內(nèi)容教學時，教師要關注以下幾點：首先要準確、深刻理解新增知識的學科本體內(nèi)容；其次要關注新增概念原理知識的功能與價值，使學生在獲得知識的同時，發(fā)展對物質(zhì)、對化學反應的認識，形成分析問題的核心思路和核心思想方法；第三要選取多樣化的教學處理方式。（下部）本講主題：在化學反應原理模塊的教學中，怎樣處理才能促進學生形成分析、解決問題的思路和方法？怎樣處理才能促進學生的認識發(fā)展？ 主持人：北京師范大學化學教育研究所在讀博士 北京市第三十五中學高級教師 支瑤嘉賓：物理化學專家 高盤良教授北京師范大學化學學院 王明召副教授大連市二十中學高級教師 夏凱一、從必修到選修，學生對于化學反應的認識應

25、該在哪些方面獲得發(fā)展？教學中應該注意哪些問題？ 1 從必修到選修，學生對化學反應的方向、限度和速率的認識獲得了哪些發(fā)展？主持人：通過上一講的討論可以體會到，從必修到選修，學生對化學反應方向、限度和速率的認識沿著從局部到整體、從定性到定量、從感性到理性的脈絡發(fā)展。具體來說，學生通過化學反應原理模塊的學習，進一步完善了研究化學反應的視角（方向、限度和速率），形成了認識反應的基本思路，并能運用定量分析的方法解決方向、限度和速率問題。2從必修到選修，學生對化學反應中的能量轉(zhuǎn)化，特別是化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化的認識獲得了哪些發(fā)展？教學中要注意哪些問題？主持人：化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化這部分內(nèi)容，從必修到選修

26、，課標要求發(fā)生了如下變化：在具體內(nèi)容要求變化的背后，學生對于化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化的認識會獲得那些發(fā)展？ 夏凱老師：我認為學生主要會在以下三方面獲得發(fā)展,首先，會深化學生對化學電源的本質(zhì)的認識；其次，學生將從定量的角度進一步認識電化學反應；第三，原電池與電解的學習將會深化學生對對氧化還原反應的認識。 王明召教授：從必修到選修，學生對原電池的認識將經(jīng)歷以下幾個發(fā)展階段: 在必修階段，只要求描述銅鋅原電池發(fā)生的變化，不要求書寫電極反應式；在選修階段初期，學生應該能從得失電子的角度分析銅鋅原電池的工作原理，并會書寫電極反應式及電池的總反應式；在選修階段中期，要求學生能系統(tǒng)地從電極類型、反應類型及得失

27、電子守恒的角度書寫電極反應式和總反應式；最后，學生將能夠書寫氫氧燃料電池的電極反應式，并能從物質(zhì)所處的溶液環(huán)境等多方面分析電極反應。 高盤良教授：對原電池、電解的認識可以成為學生認識化學反應方向（自發(fā)反應）的基礎，教師在日后進行化學反應方向教學時可以與此聯(lián)系。教學案例：原電池工作原理 教師活動 學生活動教學環(huán)節(jié)1：回顧必修對原電池工作原理的認識提問1 這個電池內(nèi)部的工作原理是什么呢？要構成這塊電池需要哪些條件呢？ 2在必修中，我們學習了最簡單原電池，它的能量是如何變化的？1 思考討論2 回答問題：分析Cu-Zn原電池工作原理；原電池是可以直接將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。教學環(huán)

28、節(jié)2：探究原電池構成條件提問能不能把鋅與硫酸銅的反應此反應的化學能轉(zhuǎn)化為電能？請你設計并實施實驗。引導分析分析銅鋅硫酸銅原電池的工作原理。布置任務設計實驗探究：什么樣的材料才可做電極呢？什么樣的溶液可形成原電池呢？小結形成原電池的條件1 要活性不同的兩個電極，相對活潑的金屬做原電池的負極；2 溶液須是電解質(zhì)溶液提問為什么要活性不同的電極？為什么相對活潑的金屬做負極？為什么溶液必須是電解質(zhì)溶液？熔融態(tài)的氯化鈉可不可以？1設計實驗并實施，觀察實驗現(xiàn)象。2思考、分析原電池的工作原理。3 探究形成原電池對電極的要求。4探究形成電池對溶液的要求。5 匯報探究結果6 思考討論，回答問題：活性不同的兩個電極

29、才存在電勢差。電解質(zhì)溶液才能導電，熔融態(tài)的氯化鈉也可以，因為里面有可自由移動的離子，可導電。教學環(huán)節(jié)3：深化認識原電池工作原理提問 下列裝置能否產(chǎn)生電流？如果不能產(chǎn)生電流該如何改進？教師提供另一種改進裝置有彥橋的原電池，并提問 雙液電池工作原理，與單液電池反應的實質(zhì)是否相同？小結原電池工作原理 思考討論，回答問題：1不能，因為沒有產(chǎn)生閉合回路；2把鋅片放入硫酸銅里；3分析雙液電池的原理，完成學案，得出單雙液電池產(chǎn)生電流一樣，且鹽橋還起著中和兩燒杯溶液中電荷作用。教學環(huán)節(jié)4：進一步完善學生對原電池構成條件和工作原理的認識提問 1 氫氧燃料電池是將氫氣和氧氣分別充在疏松多孔的兩個碳棒中構成，為什么

30、兩個相同的電極也可形成電流？ 將鎂與電流計負極相連，鋁與電流計正極相連放在氫氧化鈉溶液里用導線相連，電流計指針向左偏轉(zhuǎn)？ 思考討論，回答問題，轉(zhuǎn)變對原電池工作原理和構成條件的原有認識。專家答疑、點評及教學建議：主持人：上述案例展現(xiàn)了常見原電池教學設計范式，即將原電池構成條件的探究和原電池工作原理的分析作為教學活動的重點；以簡單的單液原電池為概念建構的主要模型，同時借助其他模型（如氫氧燃料電池）突破學生認識的局限性，轉(zhuǎn)變學生錯誤認識。夏凱老師：在進行教學設計時要考慮到學生在認識上存在哪些障礙，例如，有的學生會認為，如果Zn不與Cu2+接觸就不能構成原電池；也有的學生會認為，如果負極本身不參加反應

31、也不能構成原電池，等。這些都是在化學反應原理模塊教學中應該澄清的問題。 高盤良教授：在案例中用到了有鹽橋的原電池模型，對于“鹽橋的作用是什么？”這個問題，很多老師不清楚。在原電池裝置中，鹽橋主要起兩個作用，一個是離子通道，與外電路的電子通道相銜接；另一個是離子庫，為保持溶液電中性，氧化作用產(chǎn)生的Zn2+需要陰離子來補充，Cu2+發(fā)生還原反應，需要陽離子來補充；而作為KCl飽和溶液鹽橋有足夠的離子供給，所以是離子庫。鹽橋在電化學中的作用主要是消除液接電勢，測量離子遷移數(shù)等，這在中學不要求。 王明召教授：在化學反應原理模塊教學中，有鹽橋的原電池的作用主要是激發(fā)學生認知沖突，促使學生提出“電流是怎樣

32、產(chǎn)生的？”這一問題，從而深化對原電池工作原理的討論。而在化學反應原理模塊教學中，應該讓學生對“為什么電子能夠產(chǎn)生有序的流動”這一問題有所了解，有鹽橋的原電池在促進學生提出這一問題及解決問題的過程中將發(fā)揮重要作用。主持人：根據(jù)王教授的建議，可以設計如下教學過程：展示單液銅鋅原電池，提出問題：為什么電子能夠在導線中定向移動？（激發(fā)學生原有認識）展示雙液原電池模型，促使學生提出問題：電流是怎么產(chǎn)生的？（促使學生意識到原有認識的局限性）教師結合金屬鍵的相關知識解釋電流產(chǎn)生的原因，使學生認識到，電流的產(chǎn)生是由于兩極存在電勢差，而氧化還原反應的發(fā)生保證了電勢差的持續(xù)、穩(wěn)定存在。（建立新認識）分析其他原電池

33、模型，如氫氧燃料電池，等。（鞏固新認識）總的來看，通過原電池的教學幫助學生形成分析電化學問題的思路將使這部分內(nèi)容更加具有功能性，同時更有助于學生的進一步發(fā)展。這也是電解、金屬腐蝕教學中同樣要關注的。王明召教授：從本質(zhì)上說，原電池和電解的原理是一樣的。在中學水平上可以認為，一個有電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應，如果是一個自發(fā)反應，則可以借助一個特殊的裝置使反應發(fā)生，并使電子有序流動，就獲得了可利用的電能，即原電池；如果是一個非自發(fā)反應，也可以借助一個特殊的裝置，外加電能，“強迫”反應發(fā)生，這就是電解。老師在教學中要抓住二者本質(zhì)相同這個綱。主持人：在原電池的教學中一方面要關注模型的選擇，另一方面要用整體的

34、、聯(lián)系的觀點看原電池、電解以及金屬腐蝕的教學，促進學生形成分析電化學問題的思路。2 從必修到選修，學生對物質(zhì)在水溶液中的行為的認識獲得了哪些發(fā)展？教學中要注意哪些問題？主持人：“水溶液中的離子平衡”這部分內(nèi)容，從必修到選修，課標要求發(fā)生了如下變化：在具體內(nèi)容要求變化的背后，學生對于化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化的認識會獲得那些發(fā)展？ 主持人：有些老師認為學生在學習具體知識的過程中會自動形成分析水溶液問題的思路和方法，那么實際情況如何？學生在分析具體問題的過程中會遇到哪些困難？老師們在教學中該如何處理？教學案例：鹽類的水解（片斷） 教師活動 學生活動通過實驗測定不同鹽溶液的pH，歸納

35、出鹽類的水解規(guī)律后，提問：解釋鹽類水解規(guī)律，即：為什么有的鹽溶液顯堿性？有的顯酸性？有的顯中性？以醋酸鈉溶液為例說明。 思考、討論后，回答：學生1：溶液顯堿性是由于H+ < OH-，加入了堿性溶液，中和了溶液中的H+；教師提示：醋酸鈉溶液顯堿性的原因是由于破壞了水的電離平衡，學生繼續(xù)討論后，回答： 學生2：沒有表達出分析思路；學生3：Ac-與H+結合，使溶液中H+ 減小，OH-不變；教師進一步提示后，學生繼續(xù)思考、回答： 學生4：鹽電離出的離子有一部分是弱堿或弱酸的話就不能溶解在水中，使H+或 OH-有一部分損失，使H+ 和 OH-不能達到平衡； 學生5：思路基本正確。由該案例引發(fā)的討論

36、： 夏凱老師：我們在教學過程中也遇到了類似的問題。例如，學生在學習鹽類水解時會經(jīng)常與弱電解質(zhì)的電離混淆；又如，在比較溶液中各離子濃度時，盡管老師提供了多種方法和許多規(guī)律，但學生仍然很難建立起分析問題的思路。王明召教授：在教學中不要把鹽類的水解和弱電解質(zhì)的電離看作是兩個孤立的問題，而要將二者聯(lián)系起來。鹽類的水解和弱電解質(zhì)的電離在本質(zhì)上相同的，弱電解質(zhì)的電離是弱電解質(zhì)的解離過程，而鹽類的水解是生成弱電解質(zhì)的過程。在教學中可以設計如下問題線索：溶液中存在哪些微粒？哪些微?？赡馨l(fā)生相互作用？溶液顯酸堿性的原因是什么？通過上述問題為學生搭設思維臺階，使學生在解決問題的過程認識鹽類水解的本質(zhì)，形成分析問題

37、的思路。主持人：也可以設計如下問題線索：向?qū)W生展示H2O、NaOH溶液、HAc溶液、NaAc溶液，請學生分析這些體系中存在的微粒以及它們之間的相互作用；學生自己設計實驗證明在水中加入某種物質(zhì)后，水的電離增強了；教師的總結分析，給出鹽類水解的概念；讓學生分析NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液中存在的微粒，微粒間的相互作用，存在的相互作用對水電離平衡的影響，得出鹽溶液的酸堿性。王明召教授：教學思路可以是多樣化的，但一定要抓住鹽類水解的本質(zhì) 溶質(zhì)對溶劑的自電離產(chǎn)生了影響。溶液pH的變化是由水解產(chǎn)生的一種后果入手，是一種比較直觀的表象，教學中可以從表象入手，抓住本質(zhì)，把握分析問題的思想方法，將學生

38、從大量個例的記憶之中解脫出來。二、在化學反應原理模塊教學中需要注意的問題 高盤良教授：在化學反應原理模塊教學中要注意三方面問題：一是要把握好“度”，在“化學反應原理”課程中不需要向深、廣度及微觀上發(fā)展，因為有許多問題微觀上尚說不清楚；二是教師需要讀書，如果讀書要讀好書，讀權威人士撰寫的書籍；三是要明確主題2是總綱，主題1、3是應用，教學中要抓住這一特點。 夏凱老師：在化學反應原理模塊教學中要發(fā)揮實驗的教育功能；要設計好問題線索，采取問題解決教學策略；要注意知識的建構。 主持人：在化學反應原理模塊教學中要關注必修與選修的銜接；要關注從必修到選修水平層次的發(fā)展，不僅僅是知識量的增加，更要關注核心觀

39、念、核心思路、核心方法的發(fā)展；要關注三維目標的落實。 背景資料：實施化學反應原理的教學要注意的問題一、明確化學反應原理模塊的設置目的“化學反應原理”是為了對化學反應原理感興趣的學生開設的選修模塊，以滿足不同學生學習和發(fā)展的需求。人類在探索自然規(guī)律造福社會的歷程中，大量利用化學反應獲得人類所需要的新物質(zhì)以及利用化學反應獲得能量?；瘜W反應原理就是人類在研究大量化學反應本質(zhì)的基礎上，總結得到的關于化學反應的一般規(guī)律?！盎瘜W反應原理”模塊通過研究化學反應與能量、化學反應速率、化學平衡以及溶液中的離子平衡等內(nèi)容，探究諸如如何選擇燃料、人類如何解決能源危機、如何確定合成氨反應條件等問題。通過本課程模塊的學

40、習，學生應主要在以下幾個方面得到發(fā)展：認識化學變化所遵循的基本原理，初步形成關于物質(zhì)變化的正確觀念；了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律，知道化學反應原理在生產(chǎn)、生活和科學研究中的應用；贊賞運用化學反應原理合成新物質(zhì)對科學技術和人類社會文明所起的重要作用，能對生產(chǎn)、生活和自然界中的有關化學變化現(xiàn)象進行合理的解釋；增強探索化學反應原理的興趣，樹立學習和研究化學的志向。二、合理設計教學內(nèi)容化學反應原理是人類總結得到的關于化學反應的一般規(guī)律，涉及化學反應的能量轉(zhuǎn)化、方向、限度、速率以及機理等方面的問題，因此“化學反應原理” 設置了“化學反應與能量”、“化學反應速率和化學平衡”以及“溶液中的離子平衡”三

41、個主題?！盎瘜W反應與能量”研究化學反應中能量轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)律，包括化學能與熱能、化學能與電能的轉(zhuǎn)化以及化學對解決人類能源問題的重要貢獻等內(nèi)容?！盎瘜W反應速率和化學平衡”研究化學反應發(fā)生的方向、限度和速率所遵循的規(guī)律，包括化學反應速率的含義及影響化學反應速率的因素、化學平衡的含義及影響化學平衡的因素、判斷化學反應方向的依據(jù)等?！叭芤褐械碾x子平衡”著重介紹化學平衡原理的一些應用，包括弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解以及沉淀溶解平衡等?？偟膩砜?，本模塊教學內(nèi)容的設計要考慮以下幾點：一是為有志于從事化學及其相關專業(yè)的學生提供較為完整和系統(tǒng)的化學反應原理相關知識，為他們將來進一步學習化學打好基礎；二是在化學反應原理中選擇一些能培養(yǎng)學生科學探究能力的內(nèi)容，促進學生科學素養(yǎng)的提高；三