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【關鍵詞】平衡體系 無機化學 平衡常數 平衡濃度
無機化學是化學、材料、醫藥、化工、檢驗等許多專業必修的一門重要基礎課程,也是學習分析化學、有機化學、物理化學的前提和基礎。系統的無機化學主要包括化學原理和元素兩大部分,其中化學原理是大多數專業學習無機化學這門課程時的重點內容。有關于化學平衡問題的理論和計算是化學原理的核心部分,在無機化學的學習中占有十分重要的地位。無機化學中涉及到化學平衡內容有諸多章節,按其從屬關系可以分為總論和分論。化學平衡就是總論;分論包括酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化還原平衡,這些內容是化學平衡在各自平衡體系中的具體體現和應用。現階段大部分出版的無機化學教材針對這部分內容都是分章節介紹,涉及到常數、公式和原理太多,學生在學習階段難以將相關內容進行聯系融合,掌握有一定難度。教學研究發現,在學習完分論――四大平衡以后,應及時將其與前面總論化學平衡內容進行對比、歸納和總結,找出它們之間的共性和特性,將會有助于幫助學生理解這部分內容。
一、化學平衡的基本含義和特征
1.基本含義
在一定條件下,絕大多數化學反應都是可逆反應,即該反應只能進行到“某一程度”就達到反應的終點。此時反應物的消耗速度和產物的生成速度相等,形成一個動態平衡,該平衡狀態我們稱之為化學平衡。化學平衡的基本含義還包括:化學平衡是可逆反應所能進行的最大限度,達到平衡狀態時系統的組成不再隨時間而變化;平衡常數是狀態函數,因此系統的組成與達到平衡狀態的途徑無關;化學平衡是動態的、有條件的、相對的,當條件發生改變時,平衡就會發生移動,建立與新條件相適應的新平衡。
2.特征
(1)平衡濃度
化學平衡所闡述的具體含義是指可逆反應在一定溫度下達到平衡狀態時,各反應物的濃度與產物的濃度存在一定關系,即“平衡濃度”之間的關系。生成物平衡濃度冪之積與反應物平衡濃度冪之積的比值稱為這一反應的平衡常數。這是解決與此相關的酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化還原平衡計算的必要前提。為此,我們還需要了解與平衡濃度相關的起始濃度和變化濃度,明確這三種濃度之間的關系,即起始濃度任意值,變化濃度有比例,平衡濃度相制約。
(2)經驗平衡常數和標準平衡常數
化學反應平衡常數,是表明反應達到最大限度的特征值,可分為經驗平衡常數K和標準平衡常數。兩者在定義和表達形式上雖然相似,但含義卻有很大差異。經驗平衡常數又稱實驗平衡常數,是由實驗測定而獲得的,根據反應類型不同及體系達到平衡時各物質濃度表示方法的差別,可分為濃度平衡常數K,和壓力平衡常數K。。經驗平衡常數通常具有量綱,對于有氣體和溶液同時參加的反應,量綱極為復雜,因此在使用時十分不便。標準平衡常數的表示是以平衡濃度(或平衡分壓)與標準濃度(或標準壓強)的比值(即相對濃度)來代替平衡濃度,從而達到一個無量綱的平衡常數,它同樣可以表達體系達到平衡時各物質的濃度關系,而且使用更為簡潔方便。此外,標準平衡常數標準一致,有對應關系,因此使用更為廣泛。
此外,在使用平衡常數時我們還需要注意以下幾點:平衡體系中固體、純液體以及稀溶液中溶劑水的濃度(活度)都近似,因此它們都不會出現在平衡常數的表達式中;平衡常數是溫度的函數,溫度不變,平衡常數不變;同一化學反應,在同一溫度下,平衡常數的具體數值與方程式的寫法有關,寫法不同,表達式中的指數不同,平衡常數不同;平衡常數是表示化學反應進行程度的一個定量標度,利用平衡常數的大小比較不同反應進行的程度時,各反應的化學計量數必須相同,否則可能得出錯誤結論。
二、化學平衡在各類平衡體系中的具體應用
在實際應用中,化學平衡常常涉及包括平衡常數、轉化率、平衡移動定律和多重平衡等具體問題,這也是掌握化學平衡的重點和難點。下面將詳細討論這些問題在酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化還原平衡中的具體應用。
1.標準平衡常數
在總論化學平衡體系中,標準平衡常數一般用來表示。在分論酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡、氧化還原平衡從反應類型上來說都屬于離子反應。因此反應的標準平衡常數一般用來表示,隨著反應體系的不同,的具體含義也不同,列出了常用標準平衡常數在各平衡中的具體表示形式。在酸堿平衡體系中,經常討論的是水的解離平衡和弱酸、弱堿的解離平衡,平衡常數的表示分別為《研究的側重點是各種復雜體系中溶液蚶值的計算。在沉淀溶解平衡中,判斷多離子共存溶液中沉淀的生成與溶解是計算的重點,衡量的標準就是平衡溶液體系中反應商J與離子積常數的大小。在配位平衡反應中,分別表示配合物的不穩定常數和形成常數,其數值大小分別表示配合物分解或是形成反應趨勢的大小。在電化學氧化還原平衡中,常常考察的具體重點是利用各種反應的電極電勢來計算相應的標準平衡常數。
2.平衡轉化率
對于一般可逆反應,除了標準平衡常數以外,有關化學平衡轉化率的概念也比較多。雖然在不同平衡體系中的叫法各不相同,但是其本質都是一樣的,表示某物質達到平衡時已經轉化的濃度與起始濃度的比值。例如,酸堿平衡體系中的弱酸弱堿的解離度和鹽的水解度;沉淀溶解平衡中的溶解度等。平衡常數與平衡轉化率之間也存在一定關系,一般來說,反應的平衡常數。越大,平衡轉化率也就越大。另一方面,只要化學反應計量方程式與的表達式相匹配,平衡轉化率也可以確定反應程度的相對大小。
3.平衡移動定律
前面的討論我們已知建立化學平衡的條件是相對的,體系的外界條件發生改變,平衡就會發生移動。勒夏特列(Le Chatelier)原理從定性的角度詳細闡述了平衡移動的普遍原理。勒夏特列原理在四大平衡體系中主要是考慮濃度因素――反應商J對于平衡移動的影響,一旦平衡濃度發生改變,平衡必然發生移動。平衡移動的方向主要是考慮反應商J與標準平衡常數的大小,在酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡反應中影響平衡移動的因素通常分別為溶液pH、pOH值的改變、溶度積的改變和配合物生成與溶解;在氧化還原平衡體系中,濃度改變直接體現在電極電勢的數值,因此電極電勢的改變直接反應出平衡的移動。平衡移動的結果是建立新的平衡體系,最終使得正向和逆向反應速度相等并且反應的對于氧化還原平衡而言則是。
一、考題大概
縱觀2012年和2013年這兩年的江蘇化學卷,“化學平衡”的考題均涉及到基本理論中的化學平衡問題,主要考查學生“速率”、“平衡常數”的概念及計算,還考查了學生對“平衡移動”等有關內容的掌握程度,要想完成好這道題,需要學生有扎實的基本功,對基本概念的內涵、外延有深刻的理解.
二、考題呈現
例1(2013江蘇卷?15)一定條件下存在如下的反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其中正向為放熱反應.現提供三個完全相同的容積為2 L的恒容絕熱密閉容器(與外界沒有熱量交換) :Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行如下操作:在I中充入物質的量均為1 mol的CO和H2O,在Ⅱ中充入物質的量均為1 mol的CO2 和H2,在Ⅲ中充入物質的量均為2 mol的 CO和H2O,700℃條件下開始反應,試分析達到平衡時,下列正確的為( ).
A.容器Ⅰ、Ⅱ中有相同的正反應速率
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反應有相同的平衡常數
C.容器Ⅰ比容器Ⅱ中的CO 的物質的量多
D.容器Ⅰ中CO 的轉化率加容器Ⅱ中CO2 的轉化率小于1
解析本題答案是CD, 在Ⅰ容器中充入了1 mol的CO和H2O,在Ⅱ容器中充入了1mol的CO2和H2,剛開始Ⅰ容器中的正反應速率最大,Ⅱ容器中的正反應速率為零,達到平衡時,Ⅰ容器中的溫度要>700℃,Ⅱ容器中的溫度要700℃,Ⅱ容器的溫度要
例2(2012江蘇卷?14)有一容積為2.0 L恒容密閉容器,當溫度為T時,向其中充入1.0 mol PCl5,經過一段時間后,反應PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)達到平衡.在反應過程中對相關數據進行了測定,其中部分數據如下表所示:
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列說法正確的是().
A.其他條件均保持不變,僅升高溫度,平衡時c(PCl3)= 0.11 mol?L-1,則反應的ΔH
B.前50 s,反應的平均速率v(PCl3)=0.0032 mol?L-1?s-1
C.在相同的溫度下,開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1. 0 mol PCl5,則反應達到平衡前v(正)>v(逆)
D.在相同的溫度下,開始時向容器中充入物質的量均為2.0 mol 的PCl3 和Cl2,則反應達到平衡時,PCl3 的轉化率
解析僅升高溫度,則平衡時,c(PCl3)=0.11 mol?L-1,則n(PCl3)=0.22 mol,由此可見僅升高溫度平衡會朝著正向移動,因為正反應為吸熱反應,所以ΔH>0,A錯誤;前50 s內,反應的平均速率為PCl3濃度變化與時間的比值,并非物質的量的變化與時間的比值,所以B錯誤;在相同的溫度下,在開始時向容器中充入0.20 mol Cl2、0.20 mol PCl3和1.0 mol PCl5,為了搞清楚平衡移動的方向,應先求平衡常數K的值(為0.025),再求出濃度商(Qc)為0.02,因為K>Qc,可以說明平衡向正反應方向移動,C正確.對于D選擇支應從等效平衡的角度進行思考,建立與原平衡完全等效的模型,接著再將容器兩倍關系壓縮成原容器,平衡向逆反應方向移動,則PCl3的轉化率應>80%,D錯誤.
三、復習建議――把握化學平衡移動的含義
“化學平衡”是可逆反應在一定條件下所處的一種特定狀態,化學平衡的建立和移動與過程有關,當改變影響平衡的某一個條件(溫度、濃度、壓強),平衡可能會發生移動,且可以根據勒夏特列原理(平衡移動原理)判斷化學平衡移動的方向.
【關鍵詞】化學 高考 成績 效率
進入高三,考大學是學生迫在眉睫的事,對我們高三老師來說如何快速提高學生成績是第一要務,經過三年對高三的教學不斷探究,對化學教學有了一定的見解。
下面我主要從學習效率和應考2個角度分析。
1.如何提高學習效率
每位老師都想教好每位學生,尤其到了高三,老師們積極要課,想多給學生講一些,出發點很好,但操作要注意方法:
1.1 上課要充分發揮學生的主動性
在習題課教學中一定要體現出教師的教與學生的學的雙邊、雙向活動,將講、練、思三者有機的結合起來,要創設更多的機會讓學生動腦、動口、動手,提出問題應給學生留下充分的思維空間,讓他們在主動探索和討論中達到問題的解決。教師在教學中的作用在于啟發、引導學生學會觀察、分析和總結,教師根據學生練習返饋的信息,積極組織學生討論,適時啟發點撥,幫助學生實現知識的轉化,從而提高課堂教學的效率和質量。
1.2 教法要多樣
1、抽象問題,以境激趣(等效平衡問題)。通過創設豐富的教學情境,運用簡單的例子來解釋抽象問題。2、將習題和實驗操作有機結合起來,將高中化學研究性學習成果和改進實驗改造成實驗題,有利于培養學生科學思維,提高學生科學素養(實驗題)。3、將化學知識與實際生活鏈接,解決現實問題的化學。溢滿生活氣息的化學,才能讓學生感到化學的價值,產生積極愉快的情感(食用堿洗碗)。
1.3 加強總結
注意多角度分析問題,培養學生的比較、分析、歸納能力;對題目類型,解題步驟進行歸納小結,總結解題常用方法、解題的一般規律、應注意的事項、容易出現的問題等,并在掌握常規思路和方法的基礎上,啟發新思路,探索巧解、速解、一題多解的新途徑、新方法,不斷豐富解題經驗,提高解題速度。
2.如何應考
高三主要是以習題為主,總結、講解、練習是中學化學教學不可缺少的一個重要環節,對于學生牢固掌握好化學基礎知識,提高化學基本技能,提高分析問題和解決問題的能力,起著重要的作用。教師主要靠題海讓學生不斷的理解掌握知識,但這不適用大多數學生,教師應有所取舍。習題選的好壞,直接影響到訓練效率高低,所以教師在選擇習題時要多多推敲,合理選題。總的來說,要注意以下幾個方面:
2.1 習題選擇要有目的性
要體現高中化學課程的總目標、教學單元目標、課堂教學應達到的教學目標,學生通過練習能進一步鞏固知識,使思維能力得到進一步發展。要著眼于基礎知識和基本方法,圍繞基礎這個中心進行策劃,真正有效地發揮習題的功能。而對學習難度較大的內容,教師設計習題應側重于重點,突破難點上。對學生易接受,知識連貫性強的內容,設計有利于提高思維力的習題。
2.2 習題選擇要注意可行性
教師應在學生最近學習的知識內進行習題的選擇,過分簡單的習題會影響學生思維的質量,思維活動未得到充分的展開,缺乏其應有的激勵作用;難度過大的習題易挫傷學生的學習積極性,將使學生喪失自信心。所以,題目的設計要有一定的梯度,適當的創設情境,激發學生的學習興趣。 每個班級學生的基礎知識、智力水平和學習方法等都存在一定差別,習題的設計要針對學生的實際進行分層處理,既要發展其個性,又要重視給后進生提供參與的機會,使其獲得成功的喜悅。題目安排可從易到難,形成梯度,雖然起點低,但最后要求較高,符合學生的認知規律。
2.3 習題選擇要少而精
化學習題類型繁多,學生手中的習題資料也品種不一,如果面面顧及,勢必將學生引入題海戰術。一個好的習題就是一大類習題的綜合和代表,教師必須精選知識覆蓋面廣、典型的習題,讓學生在通過解決問題的過程中梳理知識、對基本概念進行辨析、掌握規律,從而培養學生分析解決綜合問題的能力;并緊密聯系生活實際,以激發學生學習化學的興趣,啟發學生運用已學化學知識解決實際問題,培養學生的創新精神。確保學生學習的興奮度,提高課堂教學有效性。
下面我結合實際來選題:
1、選題。
(1)認清高考。分析近三年高考試題共同點,我發現一張理綜試卷中,化學有7道選擇題,4道大題,其中7道選擇題3道,1道是電解質溶液的題,1道是元素周期律的元素推斷題,還有2道不確定;4道大題1道是結構,1道是化學平衡圖像,1道是實驗,還有一道不確定。
(2)裁剪相關習題。針對高考特點,把同類型的習題歸并到一起,我總結了12種類型的習題,1是阿伏伽德羅常數、2是離子方程式、3是離子共存、4是有機、5是電解質溶液、6是化學平衡、7是元素周期律的元素推斷、8是實驗、9是無機推斷、10是電化學、11是結構、12化學用語。
2、講解習題順序要合理。
在真正高考前每個學生要經歷3次模擬考試,每次考試側重點不同,我們要根據每次特點進行不同的復習引導。比如第一次側重基礎,根據近3年一模試卷特點,阿伏伽德羅常數、離子方程式、離子共存、有機、電解質溶液、化學平衡、元素周期律的元素推斷、實驗、無機推斷、電化學、化學用語都要考,而且難度不大,尤其是大題,一模周期律要考,要特別引起重視,復習時,先復習阿伏伽德羅常數、離子方程式、離子共存、有機,這4類題讓學生一定要拿到全分,這才是15分,而后復習實驗選擇、元素周期律的元素推斷、化學用語這涉及17分要求學生能拿到15分,最后復習電解質溶液、化學平衡、電化學這涉及30分,學生能拿到20分,這樣學生就能上本科線了,如果學生基礎較好,成績可到80分左右,那就比較理想了。
3、把握每次重大考試的側重點。
烏市一模在大題上要把握無機推斷、元素周期律、化學平衡、電化學;二模要注重無機推斷、化學平衡、電化學、結構;三模化學平衡、電化學、結構。
4、考前復習。
在每次考試前,我們一定要把最易掌握的題必考的題復習完,一定要聽學生如何做題,思路要對,盡可能的留時間讓學生思考講過的題,讓他們充分理解這些必考題如何展開作答,反復練習并且在做3套模擬題。
5、考試過程中做題順序的把握。
一、聽課時,讓學生領會教師的講授思路
思路教學的關鍵就是將教師的思路轉變為學生聽課的思路。首要的一步是教師應把教材的思路轉化為講課的思路。這就要求教師在課前必須潛心鉆研教材,充分揭示出新舊知識的聯系,建立起知識體系,然后精心設計教學過程。做到突出每節課的主線和知識點,使學生的思路按照主線和知識點去展開。譬如我在教《強電解質和弱電解質》這一節內容時,按照教材內容設計了這樣的講課思路:演示實驗不同物質溶液的導電性―不同溶液里自由移動的離子的濃度―不同電解質的電離程度―不同電解質有強弱之分,具有化學鍵的類型不同。抓住這個中心主線,引導學生由表及里、由淺入深地去思索,這樣既突出了教材的關鍵,又使學生感到思路清晰明了,一堂課下來,學生接受知識普遍有一種水到渠成的感覺。
二、閱讀時,引導學生分析教材的編寫思路
閱讀是學生學習化學的一種基本方法。對于教師來說,在閱讀時,不僅要讓學生學到知識,更重要的是讓學生掌握學習分析思考問題的方法,讓他們掌握獲取知識的本領。對于學生來說,在閱讀時不僅要知道學習哪些知識,學會哪些技能,更重要的是要了解如何掌握這些知識和技能,即教材的編寫思路。這就需要教師在教學過程中,注重教材思路的教學。我的具體做法是:首先把一堂所要講的知識點一一列出,然后提出問題讓學生在教師的指導下去自學,去進行討論,從中讓學生潛意識地去領悟教材的編寫思路。如學習《化學平衡》一節課,我首先列出了學生應掌握的知識:兩個基本概念(化學平衡狀態和化學平衡移動),三個影響化學平衡的條件(濃度、壓強、溫度),一個化學平衡移動原理(勒沙特列原理);然后提出“教材中是怎樣討論和分析這些問題的?”這樣在教師的引導下讓學生去閱讀,學生有意識地領會到本節內容主要是研究可逆反應進行的程度和改變條件對化學平衡的影響。其方法是:①對于化學平衡狀態的概念和特點,教材中是以反應為例,分析了在一定條件下,當V正=V逆時,反應達到平衡狀態,進而揭示出化學平衡狀態的“動”、“定”、“變”三個特征。②外界條件對化學平衡的影響,教材是通過幾個實驗幫助理解化學平衡原理的。通過這樣閱讀使學生很自然地領悟到本節教材的編寫思路說明化學知識是從生活實踐和化學實驗中獲得,又以此為基礎再提高到一定的理論高度去分析和認識的,從而使化學知識得到深化,這樣做有利于提高學生學習化學的能力,形成良好的研究化學的方法。
三、解題時,幫助學生尋找解答的思路
化學習題浩如煙海。教師在習題教學中應有目的、有計劃地去精心選題,善于分析題目中的因果關系,讓學生掌握題給條件,明確要求,并由表及里地指導學生從不同角度去考慮化學問題,從而使學生獲得解決化學問題的正確思路。我的具體做法是:1 逐步提問,打開學生的思路;2 一題多解,拓寬學生的思路;3 一題多變,活躍學生的思路。茲不舉例。
四、實驗時,培養學生觀察、研究問題的思路
【關鍵詞】 化學 學案 導學
【文獻編碼】 doi:10.3969/j.issn.0450-9889(B).2011.11.002
學科教學如何解決學生的學習困難,是學科教學的永恒話題。抓住學生學科學習過程的關鍵期,盡可能準確地分析預測學生在學習過程中會出現的困難或障礙,選擇恰當的教學策略和教學方法,設計有針對性的學案,開發學案的導學功能,有目的地指導學生養成良好的學習習慣,鼓勵學生積極參與學習活動,嘗試不同的學習方法,能循序漸進地提高學生的學習能力,有效減少學習困難學生的人數。如高中化學學習就有4個關鍵期,下面通過教學案例,闡述在每個關鍵期,如何選擇教學策略和教學方法,以確定學案設計重點和模式,有目的地解決學生在學習過程中的困難。
一、 讓學生樹立學好化學的信心
高一新生開始接觸高中各學科課程時,感覺化學最難學,其主要的客觀原因是:①高中化學章節知識容量大,初、高中化學知識“跨度大”; ②高中化學學習需要從宏觀認識跳躍至微觀分析,初、高中化學學習的能力要求“跨度大”; ③高中化學學習需要由被動接受式轉變為主動積累式,初、高中化學學習的習慣轉變“跨度大”。 這三個“跨度大”問題,就是學生上高中首先遇到的主要學習困難。
【教學案例】第一節氧化還原反應。
策略:培養學習習慣――為學生“開路”;進行學習方法示范――替學生“搭橋”(能力形成橋梁);拓展積累知識――使學生“自信”。
學習習慣養成:
課前預習――通過填寫學案來完成;課中筆記――重組預習的知識;課后作業――適量布置、分層要求,檢查到位。
學習方法示范:
(一) 預習學案設計――深入淺出地幫助學生建構知識
1. 知識主干網絡:
這個知識網絡,能直觀反映知識之間的關系,讓學生清晰地認識學習路徑,激發出學習興趣,樹立學習信心。
2. 基本概念關系(高、初中知識銜接):
通過實例分析,學生以初中的知識能理解上述反應中MnO2“失氧”,被還原。而H2O雖然“得氧”,卻不是氧化產物,這是一個新的學習問題,能讓學生認識到初中所掌握的“形式上劃分”氧化還原的方法是有限的,必須提升至“特征──化合價”“本質──電子轉移”的角度,才能對氧化還原反應有新的認識。
以上學案的填空內容,能讓學生通過類比,將新舊知識銜接,獲得學習的成就感。
(二) 作業學案設計――幫助學生應用和歸納知識
作業主要針對化學方程式分類及其相互關系。
判斷下列反應是否氧化還原反應,指出反應基本類型,分析推斷兩種分類方法的關系。
①實驗室制取氧氣:2KClO3[MnO2]2KCl+3O2氧化還原反應
②工業制生石灰:CaCO3[]CaO+CO2非氧化還原反應
③鐵絲在氯氣中燃燒:2Fe+3Cl2 [點燃]2FeCl3氧化還原反應
④生石灰溶于水:CaO + H2O [ ] Ca(OH)2非氧化還原反應
⑤實驗室制氫氣:Zn + H2SO4 [ ] ZnSO4 + H2
⑥鐵與CuSO4溶液反應 :Fe + CuSO4 [ ] FeSO4 + Cu
⑦酸堿中和反應:HCl + NaOH [ ] NaCl + H2O
⑧硝酸銀溶液滴入氯化鈉溶液:
AgNO3 + NaCl = AgCl+ NaNO3
結論:置換反應一定是氧化還原反應,復分解反應一定不是氧化還原反應,化合、分解反應不一定是氧化還原反應。
在學習過程中,對每個知識要點都應當選擇對應的習題,進行課堂討論,討論的形式應根據學生的整體水平而定。習題盡量在所用的資料中直接選擇或者變式設問,要注意有梯度,知識和問題要對應。在上述反應③、⑤、⑥中,沒有氧元素參加反應,卻屬于氧化還原反應類型,判斷的依據是化合價升降,學生可以應用剛學到的知識對方程式的類型進行分析,并作出分類方法的總結。
知識建構的過程,是學生學會接收信息和整理信息的過程。師生互動的活動是通過講練結合分析整理課堂學習筆記,梳理知識之間的關系,將抽象的知識轉化為具體的感性認識。
二、 讓學生認識化學反應計量的橋梁──物質的量
學生在初中化學反應的學習中只是認識宏觀方面的質量守恒定律,而在高中學習中要通過“物質的量”這一新的物理量來將物質的質量、氣體體積、溶液濃度等宏觀量與微粒數(阿伏伽德羅常數)進行轉換,這是學生在宏觀與微觀之間、抽象與具體之間進行思維轉換的一個大跨越。
學生學習主要遇到困難的地方是:① “物質的量”這一新的物理量概念的理解――描述微粒的集體“阿伏伽德羅常數”;② 氣體摩爾體積――阿伏伽德羅定律推理;③ 物質的量濃度――與質量分數的換算、電解質溶液中離子濃度與溶質濃度的關系、溶液的稀釋計算;④ 物質的量在化學方程式中的應用――不習慣用新的物理量單位進行計算,不習慣將多個物理量同時代入方程計算。
【教學案例】 第一節物質的量。
策略:知識網絡梳理──“形象理解概念”;橋梁作用分析――“工具實際應用”;定律規律推導──“感悟化學思維特點”。
學習習慣養成:
勤動手――無論是課前、課中、課后,思考問題時要“手、腦并用”。
勤嘗試――這一章的學習側重化學計算,許多常用的化學計算方法和技巧在本章出現,學生要勤于嘗試不同的方法和技巧,才能真正領悟計算分析的思維特點。
勤交流――師生、生生之間的交流,有益于拓展思路,提升自身的表達能力。
學習方法示范:
(一) 預習學案設計――知識建構(抽象概念具體化)
物質的量(n)―― 用于衡量巨大數量的微粒集體的物理量
對具體實例進行描述:微粒 一定數目的微粒數目的認定
(板書)
(二) 課堂探究學案設計――知識積累與拓展(掌握物質的量的“橋梁作用”)
物質的量可以作為橋梁,將肉眼看不見的微粒個數與很大數量的微粒集體的可稱量的宏觀量聯系起來。
微觀(微粒個數)[物質的量(mol)(橋梁)]宏觀的量
(原子、分子、離子、(質量、體積、
質子、中子、電子等)濃度、熱量等)
1. 物質的量應用于微觀狀態n=[N(個)NA(個/mol)](mol)。
(1)描述物質的組成、微粒的結構。
(2)描述化學反應中,微粒間的關系或電子轉移情況。
2. 物質的量應用于宏觀狀態。
(1)摩爾質量(M)。
定義:1moL物質的質量(阿伏伽德羅常數個微粒的質量總合)。
單位:g / mol(克 / 摩爾)。
(2)氣體摩爾體積。
定義:單位物質的量的氣體所占的體積。符號:Vm。
數學表達式:Vm=[V(L)n(mol)](L/mol)。
單位:L/mol或 m3/ mol。
阿伏伽德羅定律推論。
(3)物質的量濃度是以單位體積溶液里所含溶質B的物質的量來表示溶液組成的物理量。
單位: mol/L。
數學表達式:物質的量濃度c(mol/L)=[溶質的物質的量n(mol)溶液體積V(L)]。
知識積累與拓展的教學,注重讓學生掌握“物質的量”這一計算工具的具體應用,理解物質各個宏觀量與微觀量之間的關系,以及在各量轉換計算過程中“物質的量的橋梁作用”,提升學生的分析推理能力。學生積累的是知識,而拓展的是能力。課堂上的學案導學活動是:推斷規律(或推導計算公式)―習題訓練―總結歸納。
三、 讓學生理解“化學平衡”的分析依據
化學平衡理論的學習強調分析思維、邏輯思維、發散思維、抽象思維以及空間象形思維等化學思維能力和學科研究素質。
學生在學習中主要遇到的困難地方是:① 外界條件對化學平衡的影響――勒沙特列原理(分析思維);② 平衡狀態的判斷――平衡移動、平衡狀態 與 反應體系中物質的量、濃度、體積、平均摩爾質量、密度等之間的關系及等效平衡(邏輯思維與發散思維);③ 化學反應速率與化學平衡圖像問題的討論(空間象形思維);④ 化學平衡綜合應用(綜合思維)。
【教學案例】 第二節化學平衡,第三節影響化學平衡的條件。
策略:用圖像梳理知識網絡――空間象形思維訓練;用表格類比知識――分析推理與邏輯思維訓練;用習題應用與拓展知識――發散思維與綜合思維訓練。
學習習慣養成:
典型題例收集――學習化學理論知識對思維能力要求高,要通過從不同角度研究問題來提升思維能力,而養成主動收集典型題例的習慣,有利于提高思維能力。
提出假設問題――對有關化學平衡的綜合習題,常要通過提出假設問題進行分析推斷,通過變換角度進行對比思考,這樣有利于熟練掌握解題方法。
重視數據分析――圖像和數據的分析,有助于對抽象問題的理解。
學習方法示范:
(一) 預習學案設計――知識建構(整體組合式)
1. 化學平衡狀態的圖示:
2. 化學平衡狀態定義中關鍵字詞的涵義:“一定條件”――前提; “可逆反應”――對象;“V正 = V逆”――本質;“反應混合物中各組分的濃度不變”――現象。
平衡狀態的判斷依據(結合具體的習題進行討論):微觀――斷鍵及成鍵,速率 ;宏觀──顏色、壓強、密度、平均分子量等。
3. 等效平衡:(1)判斷是否等效平衡,可用極限法。(2)等同平衡一定是等效平衡,但等效平衡不一定是等同平衡。
4. 化學平衡的移動:本章的學案設計中,知識梳理部分包含知識的積累與拓展,其中課本基礎知識的梳理只用2個課時,而知識的應用部分則主要通過5個課時的習題訓練來強化知識的理解。這5個專題學案分別是:等效平衡、平衡狀態的判斷、化學平衡圖像、化學平衡計算、化學平衡的應用等。
四、 讓學生領悟有機物的性質衍變規律及其結構特點
學生學習有機化學時感到與學習無機化學時的思維方法和學習方法完全不同,進入了一個陌生的領域,從而形成了畏懼心理。在有機化學的學習過程中,有機物的空間結構、物質性質與微觀官能團的關系、有機物之間的衍變合成等方面的學習,在學生看來,如同一座座難以攀登的大山,主要遇到的困難地方是:① 分子結構與同分異構體的關系(空間思維);② 有機物的制取――反應復雜、苛求條件、除雜提純等知識多,難記;③ 有機物的性質――既要了解代表物的性質,又要了解同系物性質的規律,方程式和反應條件難記;④ 有機物的合成――有機綜合知識的應用,主要障礙是推斷物質的結構。
【教學案例】 有機化學復習。
策略:梳理知識框架──專題式復習,形成整體認識; 指導解題方法──通過專題式訓練,掌握思維規律。
學習習慣養成:
學案復習自測 ―― 主動回歸課本,回歸筆記。
課堂練習自評 ―― 積極參與課堂練習及交流討論,清楚認識自己的學習情況。
課后訓練自省 ―― 通過專題訓練,領悟思維方式、解題方法。
學習方法示范:
有機化學板塊復習的教學設計,不只是關注課堂學習活動,還要整合課外學生的自學活動。學案應對學生的自學起到具體的指導作用。主要教學程序為:
1. 課前復習(或自測)。有機化學各專題(綜合訓練專題除外)都有相應的學案,這些學案一般都要求學生在課前自習時間“限時自測”,用填寫的方式完成。要求學生學會應用表格、框圖等,“對中學化學應該掌握的內容能融會貫通,將知識點統攝整理,使之網絡化,有序地存儲”,提升“正確復述、再現、辨認”的能力。
2. 課堂精講精練。所謂“精”就是講練不在多,而在于有針對性。復習階段的重要學習目標是:讓學生在具體的課堂訓練過程中,掌握化學學科的思維方法;讓學生在知識的應用過程中,記憶知識、理解知識,進而形成拓展知識、綜合應用知識的能力。
3. 課堂討論及課后互助交流。這是復習課不可缺少的學習活動。學生的綜合能力不能只是限于通過做題訓練來提升,還要對學生進行“講解”的訓練。同學之間的研討有利于開拓思維。通過分析和綜合、比較和論證,能有效提升對解決問題的方案進行選擇和評價的能力。學習交流還能使學生體會學習的樂趣,品嘗科學探索成功的喜悅,收獲自信。