化学反应原理教材思路分析—王祖浩

电解熔融氯化钠 电解氯化铜溶液 电解饱和食盐水 电镀银
非水体系
水溶液，但水不 参与电解
水溶液，水参与 电解
水溶液，电极参 与电解
由浅 入深 引导 学生 逐步 实现 对电 解原 理的 掌握
根据已知电解池分析放电顺序
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1-3 金属的腐蚀与防护
揭示金属腐 蚀的严重性 和危害性
功 能
社会问题
教 学
联系实际
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第二单元 知识体系
化学电源
化学能
原电池 电解
电能
工业生产
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1-2 化学能与电能的转化
氧化还原反应
化学能与电能的相互转化
原电池的工作原理
电解池的工作原理及应用
化学电源
化学能转化为电 能，自发进行
电能转化为化学能， 外界能量推动
1-2 化学能与电能的转化
化学能转变为电能
原理
电能转变为化学能
电
离子反应 离子方程式
难溶电解质的溶解平衡 阅读思考:溶洞的形成 ， 与固体的溶解类比
固体溶解平衡
溶解度与Ksp
溶解度和Ksp均能反映物质在水中的溶解能 力，但两者的关系并不是简单的比例关系； 对某些物质而言，不能简单地进行换算。
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溶解沉淀平衡常数 Ksp表达式
Ksp(AgCl) c(Ag )2 1.81010 c(AgCl) c(Ag ) 1.81010
在相同条件下，既能正向进行又能逆向进行的反应称可逆反应 可逆反应处于正反应速率等于逆反应速率的状态称化学平衡状态。 到达平衡状态时，体系中所有物质的浓度不随时间发生变化 化学平衡状态是可逆反应在该条件下进行的最大限度。 化学平衡是动态的、有条件的
化学平衡常数的要求
与以往相比，化学平衡常数的要求有所加深， 主要体现在能应用化学平衡常数进行计算。
根据标准规定，根据化学平衡常数的计算仅 限于已知平衡浓度计算化学平衡常数以及根据化 学平衡常数计算有关物质的转化率。
在教学过程中应注意不宜出现有多个化学平 衡同时存在的计算。
化学平衡常数
[C]c[D]d Kc =
[A]a[B]b
Kp =
pCcpDd pAa pBb
Kp=Kc(RT)△n
➢化学平衡常数有多种不同的表达式，本书介绍浓度平衡 常数（Kc） ➢化学平衡常数与温度有关
专题3 知识结构
化学平衡原理
弱电解质的电离平衡 电解质有强弱→
弱电解质电离的 可逆性→电离平衡→ 电离常数→ 水的电离
沉淀的溶解平衡 难溶≠不溶→溶解平衡 → 溶度积KSP→ 应用：
分离、转化……
溶液的酸碱性 稀溶液酸碱性 及pH表示→
酸碱中和滴定 （滴定操作及曲线分析）
盐类的水解
水解现象→水解原理 →影响因素 (平衡移动) →水解的应用
电离平衡 水解平衡 沉淀溶解平衡
知识的衔接
化学1
前章 初中 化学1 初中
衔接知识
酸、碱、盐是电 解质，电解质的 电离
引出新知识
强电解质和弱电解质→ 弱电解质的电离平衡
衔接方式
问题情景：不同电解质 在水中的电离程度是否 有差异呢？
化学平衡
电离平衡
弱电解质电离速率曲线
pH的意义,酸碱度
pH的计算
pH与H+浓度的关系
金属腐蚀的 原因(化学和 电化学腐蚀)
化学原理
抓要点，比异同
防止金属 腐蚀的思 路和方法
价值体现
解决实际问题
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化腐蚀
条件
金属跟氧化性 不纯金属或合金跟电解 物质直接接触 质溶液及氧化剂接触
性质 无电流产生 有微弱的电流产生
本质 相互关系
金属被氧化的 较活泼的金属被氧化的
KspFe(OH)3 c(Fe3+ ) • c3(OH )
c(Fe3+
)
•
3c(Fe3+
3
)
27c4 (Fe3+
)
2.61039
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平衡的应用——沉淀生成与转化
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可溶物质转化为难溶物质 溶解度大的转化为溶解度小的
Ksp大的转化为Ksp小的 向着某离子浓度减小的方向
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谢 谢！
地址：200062 上海 华东师范大学化学系 电话：021-62232049 13701853328 Email: wangzuhao@126.com
现要求
盖斯定律 阅读 能应用盖斯定律进行计算
原电池 无盐桥
有盐桥
化学平衡
常数
各种因素对 化学反应速
率影响
了解
利用碰撞 理论解释
能利用化学平衡常数计算 反应的转化率
利用碰撞理论和过渡态理 论解释
Baidu Nhomakorabea
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3.学生基础有所不同
必修化学
化学反应原理
举例
要求
教材 衔接 教学 建议
化学反应速率、化学反应限度、反应热、 原电池、电解等
第二专题
化学反应速率 的表示方法
速率曲线 平均速率、瞬时速率 反应速率的间接测定
化学反应速率 化学反应的方向
影响化学反应 速率的因素
浓度、压强：碰撞理论 （活化分子 活化能）
温度
自发反应
催化剂：过渡态理论
焓变 熵变
其他因素：接触面积等
综合判据 反应的限度：可逆反应
化学平衡状态 平衡状态特点：动态平衡
过程
过程
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
专题2 化学反应速率与化学平衡
化学反应速率
化学反应速率的表示方法 影响化学反应速率的因素
化学反应的方向和限度 化学平衡的移动
化学反应的方向 判断化学反应方向的依据 化学平衡状态 化学平衡常数 浓度对化学平衡的影响 压强变化对化学平衡的影响 温度变化对化学平衡的影响
化学反应与能量变化
化学反应中 的热效应
反应热、焓变 热化学方程式 反应热的测量 盖斯定律 能源的充分利用
化学能与电 能的转化
原电池的工作原理 （盐桥）
化学电源 电解原理及应用
金属的腐蚀 与防护
金属的电化学腐蚀 (析氢、吸氧腐蚀） 金属的电化学防护 （牺牲阳极、正极 保护）
２.教学要求有所提高
内容 原要求
(enthalpy change)
吸热反应△H＞0
(ecdothermic reaction)
放热反应△H＜0
(exothermic reaction)
热化学方程式
反应热的测量
根据键能估算焓变
盖斯定律
标准燃烧热
完全燃烧
热值
焓变
教材第2页：在化工生产和科学实 验中，化学反应通常在敞口容器中进行， 反应体系的压强与外界相等，即反应是 在恒压条件下进行的。在恒温、恒压条 件下（严格说来，只做体积功，不做其 他功），化学反应过程中吸收或释放的 热量称为反应的焓变（ΔH）。
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(s) △H=178.5kJ/mol NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) △H=176.9kJ/mol
许多反应的方向与温度有关？ 许多吸热反应在一定的条件下也能自发进行？
自发反应与体系的混乱度
反应有自发向体系混乱程度 方向进行的趋势
C（石墨）+1/2 O2（g）==CO（g） ΔH3 =？
③
C（石墨）+ O2（g）==CO2（g）ΔH1 =-393.5kJ.mol-1 ① CO（g）+1/2 O2（g）==CO2（g）ΔH2 =-383.0kJ.mol-1 ②
③= ①- ② ΔH3 =ΔH1 –ΔH2
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能源的充分利用——为何要将煤转化成水煤气
化 学
应用
电
源
解 氯 化 钠
原电池的形成条件
（
存在两个不同的电对
半 电
电解质溶液
池 ）
形成电流回路
电
势
差
原电池的设计
使用盐桥的原电池
（1）不使用盐桥的原电池由于液面接界电势高，电流 效率很低，使用盐桥可以有效地降低液面接界电势。
（2）在《化学2》中是不用盐桥的原电池，在此出现 使用盐桥的原电池。
ΔH＜0、 ΔS＞0 时，焓变、熵变均利于反应自发进行，因而反
应自发；
ΔH＞0、 ΔS＜0 时，焓变、熵变均不利于反应自发进行，因而
反应不自发；
ΔH＞0、 ΔS＞0 或ΔH＜0、 ΔS＜0 时，其中一个条件有利于
反应自发，一个条件不利于反应自发，因而反应可能自发。
温度有时也是重要的影响因素。
化学平衡状态
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反应热的测量---物理学方法
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盖斯定律（1840年）
（1）对比①、③，你能从中找到时什 么规律？ （2） ③放出的热量为什么比④多？你 能否据此估计水液化所放出的热量？
化学反应的焓变仅与反应的起始态和最终态有关， 而与反应的途径无关。
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盖斯定律的运用
利用已知反应的焓变求未知反应的焓变， 对难以直接测得的反应热进行间接计算
➢反应物分子必须发生碰撞才有可能发生反应 ➢反应速率的快慢与单位时间内碰撞次数成正比 ➢能够发生反应的分子碰撞称为有效碰撞 ➢发生有效碰撞的条件：分子具有足够大平动能，能从有利的方位上发生 碰撞
有效碰撞 活化分子 活化能
反应速率理论——过渡态理论
2-2 化学反应的方向和限度
自发反应
自发反应 的条件
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专题1 化学反应与能量变化
化学反应中的热效应 化学能与电能的转化 金属的腐蚀与防护
化学反应的焓变 反应热的测量与计算 能源的充分利用 原电池的工作原理 化学电源 电解池的工作原理及应用
金属的电化学腐蚀 金属的电化学防护
1-1 化学反应中的热效应
反应热
(heat of reaction)
焓 变△H
（3）常用的盐桥是3%琼脂—饱和氯化钾溶液盐桥， 制作方法如下：
将盛有3g琼脂和97mL水的烧瓶置于水浴中加热，直 至琼脂完全溶解，然后加入30gKCl，充分搅拌，等氯化 钾完全溶解后，趁热用滴管将此溶液装入U形管中，静置， 待琼脂凝结后即可使用。多余的琼脂—氯化钾用磨口塞塞 好，使用时重新加热。
《原理》如何递进电解原理及应用的内容
关于化学反应方向判据的教学
判断化学反应方向是新加的内容，在处理时应注意如下问题：
（1）学生不需要知道熵的意义，只需要知道熵反映体系的混乱度， 熵越大，体系的混乱度增大。
（2）学生需知道化学反应的方向向着焓变减小（ΔH＜0）以及熵 变增大（ ΔS＞0 ）的方向进行。
（3）不宜出现吉布斯自由能的概念，但应使学生清楚在不同焓变 及熵变条件下反应进行的方向：
3 溶液中的电离、 水解、沉淀溶解平衡
以深刻理解化学反应为内容线索
教材整体特征
与大纲教材 有相似点
与《化学2》 的衔接
同中有变
内容
要求
学生基础 内容组织
4
1.教材内容有所增加
反应热测量、盖斯定律 焓变、熵与熵变、化学反应的方向性 化学平衡常数、平衡转化率 电离平衡常数 沉淀溶解平衡（Ksp）
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专题1
通过实验简单认识化 全面、系统地认
学反应原理
识化学反应原理
在《化学反应原理》中适当提及必修化学 中的相关内容，但不简单重复。
通过适当方式，引导学生在回忆必修化学 相应内容的基础上学习新内容。
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4.内容组织有所变化
以基本概念、原理为中心 结合实例讨论原理的应用 概括和提炼化学思想方法 对简单体系进行演绎计算 体现化学学科的应用价值
平衡常数的书写
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2-3 化学平衡的移动
问题
原理
应用
专题3 溶液中的离子反应
弱电解质的电离平衡
强电解质和弱电解质 弱电解质的电离平衡 常见的弱电解质
溶液的酸碱性 盐类的水解
判断化学反应方向的依据 化学平衡状态 化学平衡常数
盐类水解的规律 影响盐类水解的因素
沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡 沉淀溶解平衡的应用
《化学反应原理》 教材编写思路分析
王祖浩
华东师范大学化学系教授、博士生导师 教育部初高中化学课程标准研制组组长 苏教版高中化学课程标准实验教材主编
wangzuhao@126.com 021-62232049 13701853328
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《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
化学平衡
平衡常数的表达式 化学平衡常数 关于平衡常数的计算
合成氨工艺条件分析 化学平衡的移动 影响化学平衡的因素
勒夏特利原理
数学方法的作用
平均速率
v =-
△c △t
=
-
c1-c2 t1-t2
瞬时速率
v =-
dc dt
t1 t
t2
化学反应速率的测定？——直接与间接方法
化学反应速率理论-碰撞理论
要点：