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文檔簡介
2023.11.21
增進化學學科理解,提升課堂教學能力——高中化學教學疑難問題研究
開展基于學生化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學,對化學教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求,要求教師進一步增進化學學科理解。
為什么?
化學學科理解是指教師對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認識,它不僅僅只是對化學知識的理解,還包括對具有化學學科特質(zhì)的思維方式和方法的理解。
是什么?
教師應注重通過多種途徑和方法提高化學學科理解能力。應反思自身化學學科理解方面的不足,主動參加有關(guān)的學習和培訓活動……
怎樣做?增進化學學科理解,提升課堂教學能力《化學課程標準》關(guān)于新課程實施6條建議1.深刻領(lǐng)會化學學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,科學制訂化學教學目標。2.準確把握學業(yè)質(zhì)量標準,合理選擇和組織化學教學內(nèi)容。3.充分認識化學實驗的獨特價值。精心設(shè)計實驗探究活動。4.創(chuàng)設(shè)真實問題前境,促進學習方式轉(zhuǎn)變。5.實施“教、學、評”一體化,有效開展化學日常學習評價。6.增進化學學科理解,提升課堂教學能力教師教學實踐
輸出性活動
教師個體提升
有效性輸出
輸入性活動
使我們的教學更有
意義和有效
直接影響有意義的輸出案例1.濃度越大化學反應速率一定越大嗎?分析:如果同學們不看表格的內(nèi)容只憑經(jīng)驗去做本題(思維固化),很多同學都會錯誤的選擇B。因為這是課本上告訴我們的結(jié)論。我們仔細觀察圖表中給出的信息不難發(fā)現(xiàn),經(jīng)歷相同的時間內(nèi)濃度的變化量是相同的。根據(jù)速率的計算公式,
可知此時的化學反應速率是不變的。這和我們的認知是有所不同的,這是為什么呢?(2019西湖區(qū)校級模擬)在一定條件下,N2O分解的部分實驗數(shù)據(jù)如表:則下列說法正確的是(
)A.N2O分解的反應方程式為2N2O
2N2+O2B.N2O濃度越大,分解速率越大C.N2O初始濃度越大,半衰期越長(注:半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的時間)D.反應相同時間,N2O初始濃度越大,轉(zhuǎn)化率越大。
這種反應稱作為零級反應——反應速率不隨濃度的變化而改變的反應。這種反應經(jīng)常發(fā)生在有催化劑的反應中,反應物與催化劑的表面接觸,而催化劑的表面積是有限的,濃度提高了,反應速率不會增大。因為其他分子都在催化劑旁邊“排隊”,來不及與催化劑接觸,因此反應速率不會提高。
零級反應定義:指反應速率與反應物濃度的零次方成正比(反應物的零次方等于1即與反應物濃度無關(guān))的化學反應。零級反應較少,一些發(fā)生在固體表面上的反應屬于零級反應。如氨在鎢、鐵等催化劑表面上的分解反應。
總結(jié)歸納零級反應的反應速率與濃度沒有關(guān)系;半衰期只與初始濃度有關(guān)并且成線性關(guān)系。濃度越大,半衰期越大。濃度越大轉(zhuǎn)化率越小。案例2.水溶液中水電離出C(H+)或濃度水電離出C(H+)的計算策略:引導學生自主建立分析模型,這類問題可以很快解決。(1)常溫純水2、電離顯酸性:如硫酸、鹽酸、醋酸、硫酸氫鈉等
水電離H+水電離OH—酸電離出H+電離顯酸性:溶液中的氫氧根離子代表水的電離。3、電離顯堿性:如氫氧化鈉、氨水等
水電離H+水電離OH—堿電離出OH—電離顯堿性:溶液中的氫離子代表水的電離。4、水解顯示酸性以的(NH4)2SO4溶液為例C(H+)=C(NH3·H2O)+C(OH-)水解顯酸性:溶液中的氫離子代表水的電離5:水解顯堿性的碳酸鈉溶液為例:水電離出的OH—HCO3-H2CO3自由H+C(OH—)=C(H+)+C(HCO3—)+2C(H2CO3
)水解顯堿性:溶液中的氫氧根離子代表水的電離水電離出的H+
教師和學生都需要,由內(nèi)容思維轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕怂季S。
問題在有目標和方向的基礎(chǔ)上才更能顯示其價值。
做好學生的思想工作,讓學生沒有畏難情緒,愿意跟著老師一起走,喜歡我們的化學課(好的關(guān)系勝過好的教育)是高中化學教學成功的前提。
我經(jīng)常講,高考化學成績怎樣才會好呢?就要瞄的準(方向正確),還要有子彈(基礎(chǔ)扎實)。
思想是行為的先導主要內(nèi)容01“三新”背景下高考的特點★新高考強調(diào)核心價值的考查這是本道題的一個亮點,第一學生審題要全面;第二考查學生素養(yǎng),立德樹人,需要考慮綜合經(jīng)濟、社會效益。2022年北京高考15題FeS2燃燒放熱為FeSO4·H2O分解提供能量;反應產(chǎn)物是鐵精粉和制硫酸的原料新教材的編寫,融合了核心素養(yǎng),潤物細無聲的把立德樹人根本任務(wù)進行了落實,我們要培養(yǎng)什么樣的人,就是綜合考慮各種問題,最大限度的提高綜合經(jīng)濟、社會效益。(2023年北京18)以銀錳精礦(主要含有Ag2S、MnS、FeS2)和氧化錳礦(主要含有MnO2)為原料聯(lián)合提取銀和錳的一種流程示意圖如下:Ag2S、MnS、FeS2
、MnO2過量的FeCl3、HCl和CaCl2(4)結(jié)合“浸錳”過程,兩種礦石中各物質(zhì)利用的角度,分析聯(lián)合提取銀和錳的優(yōu)點
。MnO2作氧化劑,F(xiàn)eS2作還原劑,兩種礦石相互作用,從MnS和MnO2中回收Mn,從Ag2S中提取Ag。強氧化性離子:MnO4—、Fe3+、FeO42—、ClO—、(H++NO3—)、Cr2O72—強還原性離子:Fe2+、I—、S2—(HS—)、SO32—(HSO3—)、Br—、Cl—在溶液中比較穩(wěn)定的離子:K+、Na+、SO42—★化學性質(zhì)對立”的物質(zhì)之間容易發(fā)生反應.酸性離子:H+
;弱堿的陽離子(Fe3+、Al3+、Fe2+、Cu2+、Ag+、NH4+
)堿性離子:OH—;弱酸的陰離子(PO43—、CO32—、S2—、SO32—、C2O42—
、CH3COO—、AlO2—)中性離子:強堿的陽離子(K+、Na+)和強酸的陰離子(Cl—、SO42—)兩性離子:弱酸的酸式根離子(HCO3—、HS—、HSO3—)培養(yǎng)學生素養(yǎng)的關(guān)鍵,可遷移★課堂教學和高考題的關(guān)系(把課堂表現(xiàn)考出來)16.(9分)尿素[CO(NH2)2]合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學科學與技術(shù)的不斷進步。尿素樣品的質(zhì)量,iii中所用H2SO4溶液的濃度和體積2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(NH4)2SO4+H2SO4標準NaOH2N2NH3H2SO4H2SO42NaOHH2SO4先吸收NH3標準NaOHH2SO4
標準NaOH空白對照尿素樣品的質(zhì)量,或空白實驗中消耗標準NaOH溶液的體積)
新高考注重“證實證偽”的考查
證據(jù)的唯一性證據(jù)只有唯一性才具有充分性,當我們對一個推論探尋證據(jù)時,該推理應是形成該證據(jù)的唯一因素,若還有其他的因素也會導致相同證據(jù)結(jié)果的,則該證據(jù)就不具有充分性,依據(jù)該證據(jù)所得出的結(jié)論也就是不嚴謹?shù)?,此時就要排除其他因素的干擾或者進行對照試驗,以證明該推論是形成所提供證據(jù)的唯一因素或決定性因素。2020年北京高考題這些都是考查證據(jù)意識實驗證據(jù)、理論證據(jù)。(x-1)Na2S+xS=Na2Sx隱含考查平衡思想:任何反應都有一定的可逆性。例題:根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是選項實驗操作和現(xiàn)象結(jié)論A在Ca(ClO)2溶液中通入SO2氣體,有沉淀生成酸性:H2SO3>HClOB鈉在燃燒匙中點燃,迅速伸入盛滿CO2的集氣瓶中,產(chǎn)生大量白煙且瓶內(nèi)有黑色顆粒產(chǎn)生CO2有氧化性C將FeCl2溶液滴入酸性KMnO4溶液中,溶液紫紅色褪去證明Fe2+有還原性D向淀粉溶液中加適量20%H2SO4溶液,加熱,冷卻后加NaOH溶液至中性,再滴加少量碘水,溶液變藍淀粉未水解Ca(ClO)2+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3(2018年北京高考)已知:
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)<CaSO42O(2)磷精礦粉酸浸時發(fā)生反應:
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4
=10CaSO42O+6H3PO4
①該反應體現(xiàn)出酸性關(guān)系:H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。Ca(ClO)2+2SO2+2H2O=CaSO4↓+2HCl+H2SO4KSP(CaSO3-9KSP(CaSO4-6
這幾年北京高考命題人的思想:
體現(xiàn)化學思維的考查,特別強調(diào)融合(板塊間的融合)希望教學由相對“獨立、割裂、靜止、絕對化、碎片化”向:“關(guān)聯(lián)、融合、動態(tài)、相對化、系統(tǒng)化”轉(zhuǎn)變。注重知識間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性和整合性;加強分析問題的邏輯性、全面性,強調(diào)自主學習能力的提高,注意學科思想方法的培養(yǎng),使其在思考問題,解決問題種持續(xù)發(fā)揮作用,遷移到不同具體問題中,使學生終生收益。新高考:突出化學思想(哲學思想)和學生思維的考查
平均值的思想、極端假設(shè)的思想、守恒的思想、系統(tǒng)都有趨于穩(wěn)定的思想(不是平衡狀態(tài)要達到平衡狀態(tài)、過飽和溶液不穩(wěn)定、原子形成化學鍵)、任何反應有一定的可逆性(正反應容易逆反應困難),化學性質(zhì)相反的物質(zhì)容易起反應。(2020年北京高考18)MnO2是重要化工原料,由軟錳礦制備MnO2的一種工藝流程如下:(1)溶出②溶出時,F(xiàn)e的氧化過程及得到Mn2+的主要途徑如圖所示。ii.若Fe2+全部來自于反應Fe+2H+=Fe2++H2↑,完全溶出Mn2+所需Fe與MnO2的物質(zhì)的量比值為2。而實際比值(0.9)小于2,原因是
。理論上的反應路徑:Fe+2H+=Fe2++H2↑,MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O實際情況:只要產(chǎn)生Fe3+,就可能與Fe屑接觸,就會發(fā)生:2Fe3++Fe=3Fe2+;再發(fā)生MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O如此循環(huán),方程式疊加可得到:2Fe+3MnO2+12H+=2Fe3++3Mn2++6H2OFe2+主要來自于反應Fe+2Fe3+=3Fe2+,從而提高了Fe的利用率。i.若Fe2+全部來自于反應Fe+2H+=Fe2++H2↑,完全溶出Mn2+所需Fe與MnO2的物質(zhì)的量比值為2。而實際比值(0.9)小于2。
★本問實際上考查了平均值的思想和極端值的思想。路徑1:Fe+2H+=Fe2++H2↑,MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O,n(Fe)/n(MnO2)=2路徑22Fe3++Fe=3Fe2+;MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O如此循環(huán),方程式疊加可得到:2Fe+3MnO2+12H+=2Fe3++3Mn2++6H2On(Fe)/n(MnO2介于和2之間,且更接近,說明Fe2+的
產(chǎn)生,2Fe3++Fe=3Fe2+為主。0.6721.33教學啟示:構(gòu)建思維型課堂,提高課堂教學質(zhì)量
構(gòu)建思維型課堂:讓學生真正動起來(動手寫、動腦想),這就要求我們做教學設(shè)計時,從學情出發(fā),找到學生的障礙點,通過問題鏈方式來解決。思維型課堂模型02課標教材高考觀念教學疑難問題問題1:化學學科“深度學習”理論解讀
素養(yǎng)導線的學習目標
引領(lǐng)性學習主題
化學實驗為主的多種探究活動宏微結(jié)合、變化守恒的視角,運用證據(jù)推理與模型認知的思維方式化學觀念結(jié)構(gòu)化核心知識思路方法、科學思維
探究創(chuàng)新能力積極學習動機科學態(tài)度與社會責任
學生在素養(yǎng)導向?qū)W習目標的引領(lǐng)下,聚焦引領(lǐng)性學習主題,開展以化學實驗為主的實驗探究活動,在這個過程中,學生全身心地投入,從宏微結(jié)合、變化守恒的視角,運用證據(jù)推理與模型認知的思維方式,習得結(jié)構(gòu)化的核心知識,形成問題解決的思路方法,構(gòu)建化學觀念,發(fā)展科學思維,提升探究創(chuàng)新能力,形成的學習動機,內(nèi)化科學態(tài)度和社會責任,成為會學習、善合作、有責任、能擔當?shù)奈磥韺嵺`的主人。(教育部課程中心高中化學深度學習項目核心專家組)例1:實驗探究:氯氣與水的反應教師展示新制的氯水:前面講了氯氣的物理性質(zhì),氯氣是黃綠色氣體,能溶解于水(1體積的水溶解2體積的氯氣),大家看這是1瓶我新制備的氯水(將氯氣溶解到蒸餾水中得到的),觀察新制氯水的顏色?!净顒?】氯氣能溶于水,是否也能和水反應呢?預測其可能存在的微粒成分有哪些?如何確定?假設(shè)1氯氣僅僅溶解于水
Cl2+H2O假設(shè)2氯氣部分溶解、部分反應
Cl2+新成成物質(zhì)+H2O假設(shè)3氯氣完全和水反應
新成成物質(zhì)+H2O根據(jù):新制備氯水的黃綠色,確定假設(shè)3不成立教師演示實驗:【活動2】那么是否是Cl2具有漂白性呢?設(shè)計實驗驗證假設(shè)。干燥的氯氣干燥的紅色布條水干燥的氯氣干燥的紅色紙條【實驗方案】結(jié)論:Cl2無漂白性,再根據(jù)常識,H2O沒有漂白性,排除了假設(shè)1;說明假設(shè)2成立,說明氯氣和水反應產(chǎn)生了的新物質(zhì)有漂白性?!净顒?】請同學們根據(jù)物質(zhì)的組成和化合價規(guī)律,預測氯氣與水反應的原理(化學反應方程式)。匯報:
2Cl2+2H2O=4HCl+O2
Cl2+H2O=HCl+HClO
實驗證明:氯氣和水的反應是可逆反應Cl2+H2OHCl+HClO
教師演示演示:將石蕊滴入氯水中,觀察現(xiàn)象,說明什么問題?學生:先變紅,后褪色;說明氯氣和水反應產(chǎn)生了酸性物質(zhì)和漂白性物質(zhì)。例2:設(shè)計實驗證明弱電解質(zhì)越稀越電離實驗用品:pH=3的醋酸、蒸餾水、pH計,量筒、燒杯。請同學們設(shè)計實驗證明醋酸存下電離平衡,說出設(shè)計思路,并通過實驗進行驗證。教師提問:怎樣通過實驗證明弱電解質(zhì)水稀釋電離程度加大?學生展開討論:匯報學生可能的答案:(1)稀釋后pH變?。唬?)后pH變大;(3)可以和強酸對比,稀釋相同倍數(shù)的pH變化情況。教師教師反問:稀釋過程中氫離子濃度變化決定于哪些因素,到底那種情況合理?
兩種因素都變的時候,我們應該怎樣處理合理?常溫下,CH3COOH
CH3COO-+H+預測0.1mol/L乙酸溶液加水稀釋,平衡
移動。預測的依據(jù)
設(shè)計簡要實驗方案證明
證據(jù)與推理
活動:探究乙酸溶液中加水稀釋時,電離平衡的移動正向移動加水稀釋時,K不變,c(CH3COO-)、c(H+)、c(CH3COOH)等倍下降,使Q減小,Q<Ka,電離平衡正向移動。1、測的CH3COOH溶液,pH=a;2、取2mL上述溶液加水稀釋至200mL,測其pH=b;若稀釋后,電離平衡不移動,則溶液的pH:b=a+2若稀釋后,電離平衡正向移動,則溶液的pH:b<a+2王坤圣老師課例:環(huán)節(jié)三:實驗探究電離平衡的移動完成實驗并記錄1、測的CH3COOH溶液,pH=
;2、取2mL上述溶液加水稀釋到200mL,測其pH=
;圖象表達(若平衡不移動)(平衡正移的證據(jù)?)例3:設(shè)計實驗制備四氧化三鐵。實驗原理:Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O3溶液、的NaOH溶液,鐵粉,量筒,酒精燈,試管、試管架、磁鐵。任務(wù):如何控制和優(yōu)化實驗條件制備四氧化三鐵。大概念學科上位概念(物質(zhì)不滅)跨學科概念(能量、守恒思想)能遷移到真實世界(異性相吸)相對大的(層級理論)
(單元教學中)專家思維大概念:氧化還原反應次級大概念:從電子轉(zhuǎn)移的視角認識氧化還原反應的的本質(zhì)及相關(guān)概念大概念:從微觀的視角認識溶液中物質(zhì)的存在與變化。核心概念:電離、離子反應錨點文件夾(價類周期律)問題2大概念教學的含義氧化還原反應大單元教學設(shè)計
(非連續(xù)課時的大概念)氯鐵硫、氮電解(放電)綜合復習大概念:氧化還原反應次級大概念:從電子轉(zhuǎn)移的視角認識氧化還原反應的本質(zhì)及相關(guān)概念。例(2014年北京高考)用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液,通過控制電壓電解得以再生。某同學使用石墨電極,在不同電壓(x)下電解pH=1的2溶液,研究廢液再生機理。記錄如下(a、b、c代表電壓數(shù)值):(4)II中雖未檢驗出Cl2,但Cl—在陽極是否放電仍需進一步驗證。電解pH=1的NaCl溶液做對照實驗,記錄如下:①NaCl的濃度是_________mol/L③與II對比,得出的結(jié)論(寫出兩點)
。
思考(1)競爭放電:Fe2+、Cl—都有還原性(2)干擾因素:Fe2+的存在會干擾Cl—放電檢驗,產(chǎn)生氯氣,但是體系中有還原性的Fe2+會很快被還原消耗掉。1、電壓大于bV,Cl—能放電2、Fe2+的還原性強于Cl—,F(xiàn)e2+先于Cl—放電分析:(1)b≤電壓<c,沒有檢查到Cl2,說明Cl—在這個電壓下不能放電,但是在實驗II中能檢驗出Fe3+,說明Fe2+先于Cl—放電。(2)C≤電壓<a,檢查到Cl2,說明此時Cl—能放電baC
問題3課標課程性質(zhì)新增“轉(zhuǎn)化”的理解
解讀:為啥增加“轉(zhuǎn)化”:突出化學的價值,化學推動社會的發(fā)展,化學可以創(chuàng)造物質(zhì),我們在教學過程中,要發(fā)揮化學的學科價值,人類的進步離不開化學的進步,化學在醫(yī)藥、環(huán)境、材料、能源方面發(fā)揮了無可替代的作用?;瘜W是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應用的一門基礎(chǔ)自然科學,其特征是從微觀層次認識物質(zhì),以符號形式描述物質(zhì),在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)。(2017年版)。43物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化(突出了轉(zhuǎn)化)。
老教材新教材不同價態(tài)的硫之間的轉(zhuǎn)化:探究活動和學生實驗探究活動新教材1
應用學習某些知識的過程中形成的認識物質(zhì)及反應的角度、分析問題的角度、分析問題的思路,經(jīng)過分析、推理后解決問題(問題情境為復雜-結(jié)構(gòu)較良好)
【啟示1】無機物復習以“價類二維復習物質(zhì)性質(zhì)”為起點,以“價類二維梳理物質(zhì)轉(zhuǎn)化”為“中轉(zhuǎn)”,以“價類二維思想系統(tǒng)分析解決問題“為終點問題4新課標為什么強調(diào)真實情境★課標:實施建議(5創(chuàng)設(shè)真實問題情境,促進學習方式轉(zhuǎn)變
真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺,為學生化學學科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會。因此,教師在教學中應重視創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境,促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。
用情境將“裸露”的知識包裝起來
一位學者對教學情境有著精辟的比喻:“將15g鹽放在你的面前,你無論如何也難以下咽;但將15g鹽放入一碗美味可口的湯中,你早就在享用佳肴時,將它們?nèi)课樟??!鼻榫持谥R,猶如湯之于鹽;只是需要融入情境之中,才能顯示出活力和美感。命題框架(2021年西城二模)利用工業(yè)廢渣DSS,其主要成分為FeS、Fe2(SO4)3、FeSO4等,制備無機高分子絮凝劑――聚合硫酸鐵。啟示:放在這樣一個情境中,可以考察學生的能力。問題5課標為什么重視實驗教學?涵蓋操作技能、物質(zhì)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、分離,以及反應規(guī)律和理論、有機結(jié)構(gòu)等實驗探究。新增學生必做實驗(必修課程9個)1.配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液2.鐵及其化合物的性質(zhì)3.不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化4.用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子5.同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變6.化學反應速率的影響因素7.化學能轉(zhuǎn)化成電能8.搭建球棍模型認識有機化合物分子結(jié)構(gòu)的特點9.乙醇、乙酸的主要性質(zhì)新增學生必做實驗(選擇性必修9個)1.簡單的電鍍實驗2.制作簡單的燃料電池3.探究影響化學平衡移動的因素4.強酸與強堿的中和滴定5.鹽類水解的應用6.簡單配合物的制備7.乙酸乙酯的制備與性質(zhì)8.有機化合物中常見官能團的檢驗9.糖類的性質(zhì)新教材選擇性必修1探究實驗欄目選擇性必修教材,探究實驗最后的問題討論,教學中要重視。(1)實驗驗證實驗I:將0.0100mol/LAg2SO4溶液與0.0400mol/LFeSO4溶液(pH=1)等體積混合,產(chǎn)生灰黑色沉淀,溶液呈黃色。實驗II:向少量Ag粉中加入0.0100mol/LFe2(SO4)3溶液(pH=1),固體完全溶解。(2021年北京16)某小組實驗驗證“
”為可逆反應并測定其平衡常數(shù)。①取I中沉淀,加入濃硝酸,證實沉淀為Ag?,F(xiàn)象是_______。②II中溶液選用Fe2(SO4)3,不選用Fe(NO3)3的原因是_______。綜合上述實驗,證實“
”為可逆反應。證明反應可以正向進行實驗目的證明反應可以逆向進行固體溶解,產(chǎn)生紅棕色氣體酸性條件下,NO3—有氧化性,
實驗Ⅲ:一定溫度下,待實驗Ⅰ中反應達到平衡狀態(tài)時,取vmL上層清液,用C1
mol/LKSCN標準溶液滴定Ag+,至出現(xiàn)穩(wěn)定的淺紅色時消耗KSCN標準溶液v1mL。①滴定過程中Fe3+的作用是_______。指示劑的作用溶液中剩余Ag+濃度濾液Fe3+、Fe2+、Ag+
、NO3—、SO42—加入KSCN溶液Ag++SCN—AgSCN↓(2)測定平衡常數(shù)資料:Ag++SCN—AgSCN↓k=1012Fe3++SCN—FeSCN2+K=10
(2)測定平衡常數(shù)
實驗Ⅲ:一定溫度下,待實驗Ⅰ中反應達到平衡狀態(tài)時,取vmL上層清液,用C1
mol/LKSCN標準溶液滴定Ag+,至出現(xiàn)穩(wěn)定的淺紅色時消耗KSCN標準溶液v1mL。②測得平衡常數(shù)K=_______。溶液中剩余Ag+濃度(3)思考問題
①取實驗I的濁液測定c(Ag+),會使所測K值_______(填“偏高”“偏低”或“不受影響”)。
②不用實驗II中清液測定K的原因是_______。濁液Fe3+、Fe2+、Ag+、Ag、NO3—、SO42—實驗Ⅲ:一定溫度下,待實驗Ⅰ中反應達到平衡狀態(tài)時,取vmL上層清液,用C1
mol/LKSCN標準溶液滴定Ag+,至出現(xiàn)穩(wěn)定的淺紅色時消耗KSCN標準溶液v1mL。偏小Ag完全溶解,無法判斷反應是否達到平衡狀態(tài)。加入KSCN溶液課標:主題1:化學科學與實驗探究【教學提示】1.教學策略●整體規(guī)劃實驗及探究教學,發(fā)揮典型實驗探究活動的作用?!襁x取真實的、有意義的、引發(fā)學生興趣的探究問題。●改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀,強調(diào)高級思維過程(多思考)。例1(21北京高考6)室溫下,1體積的水能溶解約40體積的SO2。用試管收集SO2后進行如下實驗。對實驗現(xiàn)象的分析正確的是(
)教學啟示:在教學中要充分挖掘課本實驗在促進學生認識發(fā)展和能力提升方面的功能與價值。要改變化學實驗是簡單的動手實驗,要進行深度的思考,要細致挖掘——尤其要注意多因一果問題,證據(jù)的唯一性。CNH3+HCl=NH4Cl白煙
思考(可以怎樣挖掘呢)1.玻璃棒怎樣放效果更好呢?(跨學科)2.如果將濃鹽酸改成濃硝酸,能否有白煙,濃硝酸和濃氨水為啥不發(fā)生氧化還原呢?3.將濃鹽酸改成濃硫酸看不到白煙,如何證明二者確實發(fā)生了反應。2020北京高考例2:氨水和濃鹽酸反應
問題5常見無機物及其應用調(diào)整
新課標選擇Na、Fe、N、S、Cl五種核心元素作為需要全面掌握和系統(tǒng)學習的代表性元素。
將Al和Si兩種元素調(diào)整為只承擔作為認識的對象和感性認識的素材兩種功能,不需要系統(tǒng)學習。將Cu調(diào)整為只需要作為認識的素材。
這樣做,一方面需要系統(tǒng)學習的元素及其化合物的知識總量減少了;另外一方面,對5種核心元素化合物知識的認識要求和能力要求提高了,對相關(guān)概念理論的能力素養(yǎng)遷移應用的要求也提高了。
(鋁及其化合物的那種圖像的分析計算就不用搞了)元素化合物的知識在高中化學課程中的價值主要是三方面:(1)作為認識的對象,促進學生遷移應用所學的概念原理知識;(2)作為感性認識素材,幫助學生建立和發(fā)展概念理論;(3)作為認識的結(jié)果,成為知識結(jié)構(gòu)的一部分,為后續(xù)的認知活動提供參照和依據(jù)?!局R回顧】將SO2通入品紅溶液,紅色褪去,加熱溶液,紅色恢復。品紅溶液逐漸通入SO2加熱試管【問題延伸】SO2使品紅褪色過程的原理是什么?問題6SO2有漂白性
探究【資料卡片】SO2氣體與品紅水溶液反應的化學方程式:SO2
+H2O+醌式結(jié)構(gòu)(紅色)非琨式結(jié)構(gòu)(無色)不穩(wěn)定【經(jīng)典例題】將SO2通入以下實驗裝置中,請分析實驗現(xiàn)象和SO2所體現(xiàn)的性質(zhì)。①裝置A的實驗現(xiàn)象:
;體現(xiàn)SO2的
性。②裝置B的實驗現(xiàn)象:
;體現(xiàn)SO2的
性。AB品紅紫色石蕊溶液
溶液尾氣處理SO2溶液的紅色褪去漂白溶液由紫色變?yōu)榧t色酸性氧化物的通【思考】SO2為什么不能漂白紫色石蕊?紫色石蕊結(jié)構(gòu)式【答案】因為紫色石蕊分子中沒有醌式結(jié)構(gòu)?!舅伎肌空嬲蛊芳t褪色的粒子是什么?SO2?H2SO3?HSO3–?SO32–?【探究實驗1】將干燥的SO2通入品紅的無水乙醇溶液。品紅的無水乙醇溶液尾氣處理SO2實驗現(xiàn)象1實驗推論1品紅的無水乙醇溶液不褪色。干燥的SO2不具有漂白性?!咎骄繉嶒?】將等濃度等體積的SO2水溶液、NaHSO3溶液、Na2SO3溶液,分別滴入裝有品紅水溶液的試管中。實驗現(xiàn)象2實驗推論2品紅褪色速度:SO32–
>HSO3–
>H2SO3。品紅褪色的主要原因是SO32–的作用。ASO2水溶液BNaHSO3溶液CNa2SO3溶液品紅水溶液品紅水溶液品紅水溶液問題7酚酞為啥堿濃度過高會褪色(1)酚酞顏色變化的思考(2)過氧化鈉與水反應氧化還原的分析酚酞的結(jié)構(gòu)★過氧化鈉與水反應氧化還原的分析2Na2O2+4H2O=4NaOH+2H2O22H2O2=2H2O+O2↑2Na2O2+4H2O==4NaOH+O2↑+2H2O(2023北京高考)2O2和CaH2與水的反應分別為:①2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑下類說法正確的是()2O2和CaH2中均還有非極性共價鍵B.①中水發(fā)生氧化反應;②水發(fā)生還原反應2O2中陰、陽離子個數(shù)比為1:2;CaH2中陰陽離個數(shù)比為2:1D.當反應①和②中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同時,產(chǎn)生O2和H2的物質(zhì)的量相同必修第一冊(課后習題)過氧化鈉的性質(zhì)和—1價氫原子的還原性,是高考的熱點問題
問題8:電化學系列問題探究課標:1.教學策略
充分利用銅–鋅雙液原電池、鉛蓄電池、氫氧燃料電池、電解熔融氯化鈉和電解飽和食鹽水等案例素材,組織學生開展分析解釋、推論預測、設(shè)計評價等學習活動,發(fā)展學生對原電池和電解池工作原理的認識,轉(zhuǎn)變偏差認識,促使學生認識到電極反應、電極材料、離子導體、電子導體是電化學體系的基本要素,建立對電化學過程的系統(tǒng)分析思路,提高學生對電化學本質(zhì)的認識。魯科版人教版●原電池的裝置可用符號來表示:
Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu
負極
鹽橋
正極每個半電池都由兩類物質(zhì)組成,一類是可作還原劑的物質(zhì),如鋅和銅,稱為還原型物質(zhì)。另一類是可作氧化劑的物質(zhì),如ZnSO4和CuSO4,稱為氧化型物質(zhì)。相對應的氧化型物質(zhì)和還原型物質(zhì)組成氧化還原電對,常用如下符號表示:Zn2+/Zn,Cu2+/Cu。不同氧化態(tài)的同一元素的離子或單質(zhì)等也可構(gòu)成氧化還原電對,如Fe3+/Fe2+、Cl2/Cl-、O2/OH-等?!?/p>
Li+/Li:φΘ=-3.045V;F2/F-:
φΘ=+2.87V71★.為啥不能造出電壓更大的電池●溶液的導電能力與離子的遷移速率有關(guān),陰陽離子的遷移速率接近可以提高導電能力。72★.鹽橋中為什么用KCl或KNO3★原電池一定有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應嗎?構(gòu)成原電池嗎?
電動勢差生的原因是因為硝酸銀濃度不一樣產(chǎn)生的,NO3—
移向a極,a極失去電子,電子經(jīng)導線運動到右側(cè),右側(cè)Ag+
得到電子生成Ag,形成閉合回路,產(chǎn)生電流。負極:正極:Ag—e—=Ag+Ag++e—=Ag功能:使離子選擇性定向遷移(目的是平衡溶液的離子濃度或電荷)。★為啥陽離子交換膜只允許陽離子通過?例2.某含錳礦物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。一種運用陰離子膜電解法的新技術(shù)可用于從碳酸錳礦中提取金屬錳,主要物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:(5)設(shè)備3中用陰離子膜法提取金屬錳的電解裝置圖如右上圖:①電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向,則A電極是直流電源的
極。實際生產(chǎn)中,陽極以稀硫酸為電解液,陽極的電極反應式為
。②該工藝之所以采用陰離子交換膜,研究發(fā)現(xiàn),用無膜法電解時,錳元素利用較低,電解效率低,分析原因是_____。2H2O—4e—=O2↑+4H+膜的功能:提高電解效率,調(diào)控反應的作用。如果沒有離子交換膜,會造成陰極附近錳離子濃度降低,這樣氫離子可能也能放電。如果沒有膜,Mn2+可能運動到陽極區(qū)放電,生成高價含錳化合物。
負
濾液2MnSO4溶液陽極陰極MnSO4H2SO4
電化學解題模型及規(guī)律總結(jié)
動力源泉1.負出電子:電子從負極流出。2.離子運動方向:異性相吸3.可充電池:放電是原電池,充電是電解池;負極倒過來就是充電的陰極;4.計算:電池每個極通過的電量是相等的(電荷守恒)電化學選擇題緊跟時代發(fā)展,以新型電池工作原理示意圖為載體,考查充、放電過程中電極的判斷、電極反應式、離子遷移方向,但“萬變不離其宗”。課例基于核心素養(yǎng)的高中化學教學探究實驗
——硝酸銀溶液和碘化鉀溶液環(huán)節(jié)一、預測0.1mol/LAgNO3溶液(pH=2)與0.1mol/LKI溶液混合可能發(fā)生哪些反應?結(jié)論可能發(fā)生的反應:
溫馨提示:1.從溶液的微粒的角度分析種類及微粒的性質(zhì)的角度思考。2.要考慮環(huán)境的因素(空氣是也給氧化性氛圍)。Ag++I—=AgI↓2Ag++2I—=2Ag+I2酸性條件下的NO3—、空氣中的O2也可能氧化I—環(huán)節(jié)二、實驗驗證
向裝有0.1mol/LAgNO3溶液燒杯中滴加0.1mol/LKI溶液,產(chǎn)生了黃色沉淀,向反應后的溶液中滴加淀粉溶液,溶液不變藍色。結(jié)論:將兩種溶液直接混合只發(fā)生了沉淀反應而沒有發(fā)生氧化還原反應.環(huán)節(jié)三、理論分析文獻:反應趨勢和反應速度
酸堿反應、沉淀反應和配合反應的反應速度一般都比較快,許多反應實際上是瞬時完成的。但在氧化還原反應中,盡管反應進行的趨勢很大,有不少反應的速度卻是比較慢。有許多氧化還原反應,盡管在理論上可以進行,但實際上往往因速度太慢,可以認為反應物之間并不發(fā)生反應。因而在判斷氧化還原反應時,不能僅考慮其可能性,還應考慮它的現(xiàn)實性,就是說,除了考慮反應進行的方向和程度以外,還應考慮反應的速度問題。——吳文中,李文博.深刻理解體驗相互競爭的平行反應[J].化學教學.2018(2)任務(wù):小組討論預測0.1mol/LAgNO3溶液(pH=2)與0.1mol/LKI溶液混合應該能發(fā)生氧化還原反應,但是混合時之發(fā)生了沉淀反應,原因是什么?學生匯報:1、反應動力學(速率)分析:
依據(jù)碰撞理論,不同的化學反應所需的活化能差別很大,一些離子反應:如H+和OH—,Ag+和Cl—在水溶液中混合時,因為這些反應的活化能近似于0。反應幾乎在瞬間就完成。Ag+和I—的反應和“Ag+和Cl—反應”類似。研究發(fā)現(xiàn):Ag+和I—氧化還原反應的速率很小
通過實驗和理論分析,證據(jù)都指向AgNO3溶液和KI溶液因為發(fā)生沉淀反應,而干擾了氧化還原反應的發(fā)生。如何設(shè)計實驗證明AgNO3溶液和KI溶液確實可以發(fā)生氧化還原的發(fā)生呢?
我們想:可以采用設(shè)計雙液體原電池,不讓二者直接接觸,沉淀反應的速率為0具體設(shè)計如下。(注意控制變量和干擾因素的排除)結(jié)論:沉淀反應速率遠大于氧化還原反應環(huán)節(jié)四、設(shè)計實驗任務(wù):根據(jù)以后知識和文獻資料,設(shè)計實驗證明.1mol/LAgNO3溶液燒杯中滴加0.1mol/LKI溶液確實能發(fā)生氧化還原反應,并畫出裝置
教師提問:1.是否電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)就能證明一定發(fā)生了氧化還原呢?2.我們因該檢驗什么產(chǎn)物最可靠呢?是證明氧化產(chǎn)物還是證明還原產(chǎn)物?(2)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液,同時滴加淀粉溶液,后者藍色更深;討論實驗證據(jù)(1)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),右邊燒杯石墨電極上有物質(zhì)析出(銀白色物質(zhì)析出)。學生回答1.不可以,靈敏電流計探測電勢差,稍微有點變化就會偏轉(zhuǎn),如濃度不一樣、石墨電極插入溶液的深度不同都會有微弱的電勢差。2.檢驗還原產(chǎn)物最好,因為空氣是一個氧化性的氛圍,當然也可檢驗氧化產(chǎn)物,必須做對比實驗排除干擾(也就是分別取實驗前和實驗后的溶液對比)環(huán)節(jié)五、動手實驗獲得證據(jù)分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液,同時滴加淀粉溶液,后者藍色更深。反應趨勢和反應速度
酸堿反應、沉淀反應和配合反應的反應速度一般都比較快,許多反應實際上是瞬時完成的。但在氧化還原反應中,盡管反應進行的趨勢很大,有不少反應的速度卻是比較慢。有許多氧化還原反應,盡管在理論上可以進行,但實際上往往因速度太慢,可以認為反應物之間并不發(fā)生反應。因而在判斷氧化還原反應時,不能僅考慮其可能性,還應考慮它的現(xiàn)實性,就是說,除了考慮反應進行的方向和程度以外,還應考慮反應的速度問題。竟爭反應之觀念轉(zhuǎn)變1.當相互竟爭的幾個平行反應的反應速率相差無幾時,反應產(chǎn)物的多寡取決于反應平衡常數(shù)的大小,平衡常數(shù)越大則其產(chǎn)物的量越多;平衡常數(shù)差異非常顯著時,反應才能近似看作有先后順序,平衡常數(shù)大的化學過程首先發(fā)生。2.當相互竟爭的幾個平行反應的反應速率相差較大時,發(fā)生的主反應并不一定是由熱力學(平衡常數(shù)大小)決定,而是由動力學(反應速率)驅(qū)動。
——吳文中,李文博.深刻理解體驗相互競爭的平行反應[J].化學教學.2018(2)
問題9:同種原子間形成的共鍵鍵一定是非極性鍵嗎
臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)與水分子的相似,臭氧分子中的共價鍵是極性鍵,臭氧分子有極性,但很微弱僅是水分子的極性的28%。其中心氧原子是呈正電性的,而端位的兩個氧原子是呈電負性的。教材選擇性必修2
★O3中的大π鍵分析1.O3的中心原子的雜化方式:
中心氧原子的孤電子計算:1【1/2(a-xb)】
中心氧原子的σ鍵數(shù):2
中心氧原子的價層電子對數(shù):3
中心氧原子的雜化方式:sp22.O3分子的成鍵分析
中心O:
sp2雜化邊上O:π34
分析:中間O原子形成大π鍵時,貢獻了2個電子,但是它只是均分到4/3個電子,所以中間氧原子帶正電;邊上O原子貢獻1個電子形成大π鍵,均分到4/3個電子,所以帶負電,這樣臭氧的化學鍵是極性鍵,O3分子也是極性分子?!颪a2S2O3中S元素化合價如何標問題的提出:觀點1:兩個硫原子都是+2價。理由是:氧是-2價,鈉是+1價,根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則可計算出硫是+2價。實際上這種說法是一種平均化合價的觀點。觀點2:邊上的硫原子顯0價,中心硫原子呈+4價。理由是硫與硫之間是非極性鍵,非極性共價鍵對化合價的貢獻是0,所以邊上的硫原子是0價。中間的硫原子與三個氧原子共用了4對電子,這4對電子都偏向氧、偏離硫,所以硫呈+4價。觀點3.邊上的硫原子呈-2價,中心硫原子呈+6價,這種觀點是認為硫代硫酸根相當于硫酸根離子中的一個氧原子被硫原子代替,既然是代替,邊上的硫原子就相當于原來硫酸根的氧原子,所以化合價為—2,通過研究大學教材,大學教材剛好和第3種觀點一致。結(jié)構(gòu)分析1.在S2O32—離子中,兩個硫原子間形成的是σ配位鍵,由中心硫原子1的sp3雜化軌道中孤對電子與另一個代替氧原子的硫原子2的空軌道(3p軌道)形成的,并非兩個硫原子各提供一個電子形成的σ鍵,據(jù)此,可以認為中心硫原子1的氧化數(shù)為+6,而硫原子2的氧化數(shù)為-2。2.進一步分析,中心硫原子1與硫原子2之間的還存在d-pπ反饋配位鍵,這一點可以通過鍵長來證明,硫單質(zhì)中硫硫鍵的鍵長為206pm[6],而硫代硫酸根中的硫硫鍵的鍵長為201.3pm,如圖2所示,比較二者的鍵長可以看出,硫代硫酸根中的硫硫鍵有相當程度的雙鍵性,硫原子2的孤電子對填充到中心硫原子1的3d軌道形成d-pπ反饋配位鍵,但硫原子2的p軌道與中心硫原子1的d軌道重疊程度較小,導致反饋配鍵作用較小,所以硫硫鍵仍以σ配鍵為主。由于中心硫原子1還與3個氧原子形成共價鍵,氧原子電負性較大,中心硫原子具有較大的電正性,在誘導效應的影響下,硫硫鍵中的電子偏向中心硫原子,使硫原子2的電荷數(shù)降低。綜上所述,影響中心硫原子1和硫原子2的有效電荷的因素有:①兩個硫原子間形成的σ配鍵,使中心硫原子顯正電性,硫原子2顯負電性;②兩個硫原子間形成d-pπ反饋配鍵,使硫原子2的負電性和中心硫原子的正電性均有所減弱,③由于中心硫原子與氧原子結(jié)合,產(chǎn)生了誘導效應,使電子偏向中心硫原子,進一步減弱了中心硫原子的正電性和硫原子2的負電性。但在這三個作用中,主要作用仍是①,作用②和③減弱了①的作用,并未抵消其作用,因而硫代硫酸根中的兩個硫原子有效電荷均不為零,新的問題討論1、相同原子間形成的化學鍵一定是非極性共價鍵嗎?2、Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O是氧化還原反應嗎?類似問題:
臭氧中的氧-氧鍵也不是非極性鍵,而是極性鍵。大π鍵上的電子云理論上是均勻分布的,中間氧原子形成大π鍵時,貢獻2個電子,實際上分攤到的電子只有4/3,也就是說O3中的化學鍵實際上是非極性鍵,事實證明O3確實是極性分子。教學啟示:
在新課程背景下,我們教師要不但學習,在教學過程中,規(guī)律結(jié)論都是有限制條件,一定不要輕易下絕對化的結(jié)論;我們學生學習,而不是學死,要理解問題的本質(zhì)。
問題10σ鍵一定比π鍵穩(wěn)定嗎?1、引導學生探究C-C、C=C、C≡C鍵的鍵能數(shù)據(jù),感受乙烯、乙炔分子的π鍵不如σ鍵牢固。2.學生探究N-N、N=N、N≡N鍵能的變化規(guī)律,感受N2分子中π鍵的特殊性及N2
分子的穩(wěn)定性。(教材在介紹π鍵和σ鍵兩種不同共價鍵的強度時,現(xiàn)在是這樣描述的“π鍵和σ鍵”強度不同,由于氮原子半徑小,氮原子距離小,π鍵電子重疊更多。)問題11為什么鹵素的銀化物溶解度越下越小學科價值:培養(yǎng)學生量變引起質(zhì)變,認識世界,認識物質(zhì)不要絕對化,同時也是突破學生思維定式,培養(yǎng)學生思辨能力的好素材。選擇性必修2例題(2021順義高三一模)在有氧條件下,新型催化劑Y能催化NH3與NOx反應生成N2。②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑Y的反應器中反應(裝置見題20圖?1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示,(1)催化劑活性隨溫度升高變大,后活性減小(2)溫度升高,反應速率增大(3)溫度升高,平衡正向移動(4)其他或不做答學生答題情況【思維障礙】首選“化學平衡”①在50~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先緩慢上升、后迅速上升、后又緩慢上升的主要原因是____;例題(2021順義高三一模)在有氧條件下,新型催化劑Y能催化NH3與NOx反應生成N2。②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑Y的反應器中反應(裝置見題20圖?1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示,①在0~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先緩慢上升、后迅速上升、后上升緩慢的主要原因是____;②當反應溫度高于380℃時,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________。
學生答題情況展示(1)催化劑活性降低、有副反應發(fā)生(2)催化劑活性降低或失去活性(3)完全反應、平衡移動、不做答【思維障礙】還是離不開“化學平衡”催化劑和溫度對反應速率的影響結(jié)論:催化劑對反應速率的影響遠遠大于溫度對反應速率的影響(催化劑高效性),工業(yè)上提高生產(chǎn)效率首先“催化劑”魯科版選擇性必修1p70魯科版選擇性必修1p73例題(2021順義高三一模)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見題20圖?1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示,①在0~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先緩慢上升、后迅速上升、后上升緩慢的主要原因是____;②當反應溫度高于380℃時,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________。思考與交流(1)在0~50℃范圍內(nèi)隨著溫度上升NOx的去除率緩慢升高主要原因是什么呢?(2)在50~150℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率迅速上升的主要原因是什么呢?(3)在150~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率均較高且上升緩慢的主要原因是什么呢?(4)當反應溫度高于380℃時,隨著溫度上升NOx的去除率迅速下降的原因可能是什么呢?例題(2021順義高三一模)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。(3)將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見題20圖?1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示;①在0~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先緩慢上升、后迅速上升、后上升緩慢的主要原因是____;②當反應溫度高于380℃時,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________。(1)在0~50℃范圍內(nèi)隨著溫度上升NOx的去除率緩慢升高主要原因是溫度升高。(2)在50~150℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率迅速上升的主要原因是催化劑(活性高)和溫度共同作用的結(jié)果(3)在150~380℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率均較高且上升緩慢的主要原因是催化劑的活性已經(jīng)很高了,主要是溫度升高化學反應速率加快。
(4)溫度高于380℃時,隨著溫度上升NOx的去除率迅速下降的原因可能是催化劑的活性降低、或者發(fā)生了副反應、后者是平衡逆向進行。
問題12化學平衡常數(shù)(工具性地位)
課標解讀:平衡常數(shù)作為反應方向判據(jù)更具有簡捷性和可遷移性強調(diào):K和Q的關(guān)系的重要性課例
影響化學平衡的因素利用K-QC關(guān)系解釋其他因素對化學平衡的影響設(shè)計實驗驗證濃度溫度對平衡移動的影響平衡移動原理及用K分析平衡移動的基本思路
環(huán)節(jié)二環(huán)節(jié)三環(huán)節(jié)四實驗驗證推理分析總結(jié)提升環(huán)節(jié)一理論預測基于K-QC,建立討論平衡移動的理論依據(jù)教學過程分析環(huán)節(jié)四原因:很多反應并不是基元反應,而是總反應,一個總反應,可以分成很多基元反應,基元反應中的慢反應決定反應快慢。電離平衡常數(shù)、水的離子積、溶度積、水解常數(shù)2022全國乙卷PbSO4(s)+CO32-(ag)PbCO3(S)+SO42-(aq)
PbSO4(s)+CO32-(ag)PbCO3(S)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)為:
從平衡常數(shù)的角度分析凸顯學生的理性思維?!?/p>
碳酸氫根離子和金屬離子反應大概念:正反應容易,逆反應困難1.金屬單質(zhì)NaFeCu單質(zhì)的還原性減弱;相應陽離子的氧化性增強。2.酸性:CH3COOH、H2CO3、HClO酸性減弱;同濃度同溫度CH3COONa、NaHCO3、NaClO堿性增強。3.氧化鈉已于水反應,氫氧化鈉很穩(wěn)定;2易和氫氣反應;HF難分解。2019年新人教版選擇性必修3——p96問題13乙酸乙酯的制備【問題1】混合液為什么先加乙醇再加濃硫酸最后加乙酸?——岳文虹,苑凌云.追尋化學教育的本源——化學疑難問題研究.陜西科學技術(shù)出版社[M}【問題1】混合液為什么先加乙醇再加濃硫酸最后加乙酸?——岳文虹,苑凌云.追尋化學教育的本源——化學疑難問題研究.陜西科學技術(shù)出版社[M}【2018年浙江高考-30】使平衡正向移動,增大乙醇轉(zhuǎn)化率,減小產(chǎn)品中乙醇含量?!舅伎寂c交流】(1)什么是恒沸混合物?(2)哪種反應物易形成恒沸混合物?(3)從有機物分離提純角度選用哪種物質(zhì)過量較好呢?【問題2】實驗室中采用乙醇過量,但實際工業(yè)往往采用過是乙酸,其原因是什么?問題14為啥物質(zhì)的氧化性還原性與濃度、酸堿性有關(guān)
電極電位可以比較水溶液中氧化劑或還原劑的強弱。在298K的標準態(tài)下,即氣體的壓強為1個標準大氣壓,水溶液中溶質(zhì)的活度(近似于濃度)為1mol/L時,可用標準電極電位Eθ
來衡量氧化劑氧化性或還原劑還原性的強弱。
標準電極電勢對應的電極反應常寫著:氧化型+ne—
還原型,
Eθ值越大,電對的氧化型氧化性越強,還原型還原性越弱;
非標準狀態(tài),用下列公式進行計算:(Z為電對中得失電子的數(shù)目)
能斯特方程的介紹1.如果氧化劑或還原劑是溶液,增大濃度可以增大氧化性或還原性.2.在電極反應中,降低還原產(chǎn)物或氧化產(chǎn)物的濃度,可以提高氧化劑的氧化性或還原劑的還原性。增大還原產(chǎn)物或氧化產(chǎn)物的濃度,則可以降低氧化劑的氧化性或還原劑的還原性。(Z為電對中得失電子的數(shù)目)
能斯特方程的介紹3.電極反應中如果有H+或OH—參與反應,可以通過調(diào)節(jié)溶液的C(H+)或C(OH—)來調(diào)節(jié)反應物的氧化性或還原性。(1)MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O,酸性強,則MnO2氧化性強,本質(zhì)上可以用能斯特方程來解釋.(2)MnO2-3e—+4OH—=MnO4—+2H2O,增大C(OH—)MnO2的還原性越強。(3)Fe3++e—=Fe2+,增大C(H+)對Fe3+氧化性幾乎沒有影響1.(2022年豐臺題)CuSO4溶液加入銅粉幾乎不反應,但是加入KCl溶液迅速產(chǎn)生白色沉淀。Cu+Cu2+=2Cu+
反應限度很小,難易進行,但是加入Cl—將Cu+
沉淀,促進反應正向進行。思考:加入KCl溶液的作用是什么呢?應用舉例2.王水為什么可以溶解Au的問題
Au的還原性很弱,很難被氧化,反應限度很小,速率也很慢??梢酝ㄟ^改變條件。(1)氰化法4Au+3O2+16CN—+6H2O=4Au(CN)4—+12OH—
因為反應體系中Au3+與CN—絡(luò)合,降低了Au3+的濃度,從而增大了Au的還原性。(2)氯化法4Au+16ClO—+12H+=4Au(Cl)4—+5O2↑+6H2O問題15關(guān)于原子配位能力分析一、問題的提出
一次聽課,有位老師突然向我請教,“CN—”中到底誰是配位原子?對于這個問題,當時我有些模糊,我就反問到?jīng)]有情景嗎?這位老師說“人教版(2019版)選擇性必修2的100頁課后習題第7題,指出下列各配合物中中的配離子、中心離子、配位體、配位數(shù)和配位原子,第一各物質(zhì)就是K2[Cu(CN)6],為了給這個老師一個滿意的答案,我進行了充分的研究,現(xiàn)將研究過程呈現(xiàn)如下,以饗讀者。二、理論分析
分析到底什么樣的原子能做配位原子,首先還要從配位鍵的本質(zhì)入手,配位鍵指的是,由一個原子單方面提供孤電子對,而另一個原子提供空軌道而形成的化學鍵,即“電子對給予—接受”鍵。配位原子必須具有“孤電子對”,而CN—這個離子C和N都有孤電子對,應該都具有配位的可能,如果只需要一個原子去配位的話,應該是優(yōu)先C原子配位,因為C的電負性比N小,更愿意與別的原子配位。
從上述晶體結(jié)構(gòu)可以看出,C和N都做了配原子。實際上關(guān)于原子的配位問題,還與空間的位阻有關(guān),這個問題實際上有跨學科的味道,某兩個原子如果都有孤電子對,從配位鍵的角度分析,都可能配位,但是如果某個原子的周圍有很大的幾個基團圍上,那么別原子想配位也是比較困難的。比如K2[Cu(CN)6]中顯然是C原子是配位原子,如果需要兩個原子去配位,C和N都可能參與配位。比如分析化學中常用X射線研究晶體結(jié)構(gòu),有一種藍色晶體可表示為MxFey(CN)z,它的結(jié)構(gòu)特性是Fe2+、Fe3+分別占據(jù)立方體的頂點,自身互不相鄰,而CN-位于立方體的棱上,其晶體中的陰離子結(jié)構(gòu)圖如下:問題16
相對弱的酸能否制備相對強的酸問題:CH3COOH能否與NaNO2反應?已知:CH3COOH的Ka×10—5;
HNO2的
Ka×10—4。CH3COOH+NO2—
HNO2+CH3COO—問題17
溶解度大的沉淀不能轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀嗎?
例:分析BaSO4轉(zhuǎn)化成BaCO3《中學化學》2007年第5期課標關(guān)于有機合成進行有機合成的教學時,素材選取要兼顧目標物的應用價值和對學生思維的挑戰(zhàn)性;活動類型要兼顧正向合成和逆向合成任務(wù),引導學生關(guān)注結(jié)構(gòu)對比、官能團轉(zhuǎn)化和碳骨架構(gòu)建;通過合成路線的評價活動使學生體會官能團保護、綠色設(shè)計等思想。問題18課標對有機合成的加強(2023年北京)化合物p是合成抗病毒藥物普拉那韋德原料,其合成路線如下。(1)A中有羧基,A→B的化學方程式是
。A的結(jié)構(gòu)只可能是:Br—CH2COOH+D“α—H”活潑性問題(2023年北京)化合物p是合成抗病毒藥物普拉那韋德原料,其合成路線如下。醛基羰基的吸電子作用使得羰基相連的C-H鍵極性增強,易斷裂新教材有機合成(2023年北京)化合物p是合成抗病毒藥物普拉那韋德原料,其合成路線如下。acCH3COOCH2CH32017年北京高考(2023年北京)化合物p是合成抗病毒藥物普拉那韋德原料,其合成路線如下。(5)L分子含有兩個六元環(huán),L的結(jié)構(gòu)簡式是
。(2023年北京)化合物p是合成抗病毒藥物普拉那韋德原料,其合成路線如下。
Lɑ—H活潑從鍵的極性角度分析有機反應
新課標、新教材、新高考有機部分強調(diào)從“化學鍵的類型和鍵的極性角度”來認識化學反應,帶來的變化是:“有的問不給信息,讓學生自己根據(jù)結(jié)構(gòu)的變化來推斷,應該說是一個新的變化;
還有就是異構(gòu)化感覺也是一個新的熱點,對于馬上進入新高三的學生要引起注意;
還有就是有機化學中也滲透了平衡的思想,比如酯交換、酸酐的酯解、酯氨解,北京新高考有機化學對含氮化合物有加強的趨勢,還有要注意氨基的堿性及配位鍵功能。
有機化學的教學還有一句話:“在那兒連就在那兒斷”。問題:鍵的極性越強越容易斷嗎?1、同種化學鍵,比如C—H鍵或O—H鍵,極性越強越容易斷裂,化學性質(zhì)越活潑(有機化學ɑ—H的活潑性問題)。2.不同種化學鍵,如果鍵長越強,鍵能小,鍵的極性強,強越容易斷裂,化學性質(zhì)越活潑(C—C、C—H、C—Cl)問題:為什么HF、HCl、HBr、HI中,HF的極性最強但酸性最弱(鍵能、極性)?學生困惑:為何酸性條件下SO32-可氧化S2-而SO42-不能氧化S2-?2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O學生困惑:為何濃硫酸做氧化劑“S”降價?稀硫酸做氧化劑“H”降價?問題19稀硫酸溶液中的硫酸根為啥沒啥氧化性?學生困惑:NH3中N為-3價,HNO3中N為+5價,二者為何不發(fā)生氧化還原反應? NH3+HNO3=NH4NO3學生困惑:NH3的催化氧化過程中,通入“過量”空氣,產(chǎn)物為何是NO而不是NO2?
4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O22NO2低溫高溫溫度高于150℃時,NO2分解案例20化學實驗干擾因素的發(fā)現(xiàn)與排除1.何為干擾因素性質(zhì)相似的物質(zhì)(都有氧化性、都有還原性、都有酸性、都有堿性)2.干擾因素的產(chǎn)生(1)反應物易揮發(fā)(濃鹽酸、濃硝酸、醋酸、濃氨水)(2)反應物不純(實驗室制備乙炔,電石含有硫化鈣)(3)副反應(乙醇和濃硫酸制備乙烯時,濃硫酸將乙醇氧化產(chǎn)生SO2)(4)體系微粒具有氧化性或還原性(將SO2通入到AgNO3溶液中)(4)是否接觸存在平行競爭反應(為了探究AgNO3溶液和KI溶液是否能發(fā)生氧化還原,但是因為溶液接觸會直接先發(fā)生沉淀反應,沉淀反應干擾了氧化還原反應的發(fā)生)。2018年北京高考題3.干擾因素的排除(1)直接排除干擾因素法:①吸收或驅(qū)趕干擾物
②直接驗證法:直接取試劑(或純物質(zhì))進行單一因素的驗證必修4化學反應原理2011年北京:探究SO2與可溶性鋇的強酸鹽能否反應生成白色BaSO3沉淀,例7(2017年北京)某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol/L硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。②對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè):假設(shè)a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)b:空氣中存在O2,可能氧化Fe2+產(chǎn)生Fe3+,可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)d:溶液中存在Ag+,可能氧化Fe2+產(chǎn)生Fe3+。③下列實驗Ⅰ可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗Ⅰ:向硝酸酸化的
溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液,3min時溶液呈淺紅色,30min后溶液幾乎無色。0.05mol/LNaNO3(2)通過“設(shè)計對比實驗”抵消干擾因素
思考路徑:配制與原溶液一樣濃度的NO3—、H+溶液,但是不含有Ag+、同樣也在空氣中放置,一樣的鐵屑,進行對比實驗。例8、I2水能否氧化Fe2+的問題探
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