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第1章、化学反应与能量转化
化学反应的实质是反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成,化学反应过程中伴随着能量的释放或吸收.
一、化学反应的热效应
1、化学反应的反应热
(1)反应热的概念:
当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热.用符号Q表示.
(2)反应热与吸热反应、放热反应的关系.
Q>0时,反应为吸热反应;Q<0时,反应为放热反应.
(3)反应热的测定
测定反应热的仪器为量热计,可测出反应前后溶液温度的变化,根据体系的热容可计算出反应热,计算公式如下:
Q=-C(T2-T1)
式中C表示体系的热容,T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度.实验室经常测定中和反应的反应热.
2、化学反应的焓变
(1)反应焓变
物质所具有的能量是物质固有的性质,可以用称为“焓”的物理量来描述,符号为H,单位为kJ·mol-1.
反应产物的总焓与反应物的总焓之差称为反应焓变,用ΔH表示.
(2)反应焓变ΔH与反应热Q的关系.
对于等压条件下进行的化学反应,若反应中物质的能量变化全部转化为热能,则该反应的反应热等于反应焓变,其数学表达式为:Qp=ΔH=H(反应产物)-H(反应物).
(3)反应焓变与吸热反应,放热反应的关系:
ΔH>0,反应吸收能量,为吸热反应.
ΔH<0,反应释放能量,为放热反应.
(4)反应焓变与热化学方程式:
把一个化学反应中物质的变化和反应焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式,如:H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1
书写热化学方程式应注意以下几点:
①化学式后面要注明物质的聚集状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq).
②化学方程式后面写上反应焓变ΔH,ΔH的单位是J·mol-1或 kJ·mol-1,且ΔH后注明反应温度.
③热化学方程式中物质的系数加倍,ΔH的数值也相应加倍.
3、反应焓变的计算
(1)盖斯定律
对于一个化学反应,无论是一步完成,还是分几步完成,其反应焓变一样,这一规律称为盖斯定律.
(2)利用盖斯定律进行反应焓变的计算.
常见题型是给出几个热化学方程式,合并出题目所求的热化学方程式,根据盖斯定律可知,该方程式的ΔH为上述各热化学方程式的ΔH的代数和.
(3)根据标准摩尔生成焓,ΔfHmθ计算反应焓变ΔH.
对任意反应:aA+bB=cC+dD
ΔH=[cΔfHmθ(C)+dΔfHmθ(D)]-[aΔfHmθ(A)+bΔfHmθ(B)]
二、电能转化为化学能——电解
1、电解的原理
(1)电解的概念:
在直流电作用下,电解质在两上电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解.电能转化为化学能的装置叫做电解池.
(2)电极反应:以电解熔融的NaCl为例:
阳极:与电源正极相连的电极称为阳极,阳极发生氧化反应:2Cl-Cl2+2e-.
阴极:与电源负极相连的电极称为阴极,阴极发生还原反应:Na++e-Na.
总方程式:2NaCl(熔)2Na+Cl2
2、电解原理的应用
(1)电解食盐水制备烧碱、氯气和氢气.
阳极:2Cl-Cl2+2e-
阴极:2H++e-H2
总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
(2)铜的电解精炼.
粗铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)为阳极,精铜为阴极,CuSO4溶液为电解质溶液.
阳极反应:CuCu2++2e-,还发生几个副反应
ZnZn2++2e-;NiNi2++2e-
FeFe2++2e-
Au、Ag、Pt等不反应,沉积在电解池底部形成阳极泥.
阴极反应:Cu2++2e-Cu
(3)电镀:以铁表面镀铜为例
待镀金属Fe为阴极,镀层金属Cu为阳极,CuSO4溶液为电解质溶液.
阳极反应:CuCu2++2e-
阴极反应: Cu2++2e-Cu
三、化学能转化为电能——电池
1、原电池的工作原理
(1)原电池的概念:
把化学能转变为电能的装置称为原电池.
(2)Cu-Zn原电池的工作原理:
如图为Cu-Zn原电池,其中Zn为负极,Cu为正极,构成闭合回路后的现象是:Zn片逐渐溶解,Cu片上有气泡产生,电流计指针发生偏转.该原电池反应原理为:Zn失电子,负极反应为:ZnZn2++2e-;Cu得电子,正极反应为:2H++2e-H2.电子定向移动形成电流.总反应为:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu.
(3)原电池的电能
若两种金属做电极,活泼金属为负极,不活泼金属为正极;若一种金属和一种非金属做电极,金属为负极,非金属为正极.
2、化学电源
(1)锌锰干电池
负极反应:ZnZn2++2e-;
正极反应:2NH4++2e-2NH3+H2;
(2)铅蓄电池
负极反应:Pb+SO42-PbSO4+2e-
正极反应:PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O
放电时总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O.
充电时总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4.
(3)氢氧燃料电池
负极反应:2H2+4OH-4H2O+4e-
正极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
电池总反应:2H2+O2=2H2O
3、金属的腐蚀与防护
(1)金属腐蚀
金属表面与周围物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的过程称为金属腐蚀.
(2)金属腐蚀的电化学原理.
生铁中含有碳,遇有雨水可形成原电池,铁为负极,电极反应为:FeFe2++2e-.水膜中溶解的氧气被还原,正极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-,该腐蚀为“吸氧腐蚀”,总反应为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,Fe(OH)2又立即被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe(OH)3分解转化为铁锈.若水膜在酸度较高的环境下,正极反应为:2H++2e-H2,该腐蚀称为“析氢腐蚀”.
(3)金属的防护
金属处于干燥的环境下,或在金属表面刷油漆、陶瓷、沥青、塑料及电镀一层耐腐蚀性强的金属防护层,破坏原电池形成的条件.从而达到对金属的防护;也可以利用原电池原理,采用牺牲阳极保护法.也可以利用电解原理,采用外加电流阴极保护法.
第2章、化学反应的方向、限度与速率(1、2节)
原电池的反应都是自发进行的反应,电解池的反应很多不是自发进行的,如何判定反应是否自发进行呢?
一、化学反应的方向
1、反应焓变与反应方向
放热反应多数能自发进行,即ΔH<0的反应大多能自发进行.有些吸热反应也能自发进行.如NH4HCO3与CH3COOH的反应.有些吸热反应室温下不能进行,但在较高温度下能自发进行,如CaCO3高温下分解生成CaO、CO2.
2、反应熵变与反应方向
熵是描述体系混乱度的概念,熵值越大,体系混乱度越大.反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差.产生气体的反应为熵增加反应,熵增加有利于反应的自发进行.
3、焓变与熵变对反应方向的共同影响
ΔH-TΔS<0反应能自发进行.
ΔH-TΔS=0反应达到平衡状态.
ΔH-TΔS>0反应不能自发进行.
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至平衡状态.
二、化学反应的限度
1、化学平衡常数
(1)对达到平衡的可逆反应,生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度的系数次方的乘积之比为一常数,该常数称为化学平衡常数,用符号K表示 .
(2)平衡常数K的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度),平衡常数越大,说明反应可以进行得越完全.
(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关.对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒数.
(4)借助平衡常数,可以判断反应是否到平衡状态:当反应的浓度商Qc与平衡常数Kc相等时,说明反应达到平衡状态.
2、反应的平衡转化率
(1)平衡转化率是用转化的反应物的浓度与该反应物初始浓度的比值来表示.如反应物A的平衡转化率的表达式为:
α(A)=
(2)平衡正向移动不一定使反应物的平衡转化率提高.提高一种反应物的浓度,可使另一反应物的平衡转化率提高.
(3)平衡常数与反应物的平衡转化率之间可以相互计算.
3、反应条件对化学平衡的影响
(1)温度的影响
升高温度使化学平衡向吸热方向移动;降低温度使化学平衡向放热方向移动.温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的.
(2)浓度的影响
增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动.
温度一定时,改变浓度能引起平衡移动,但平衡常数不变.化工生产中,常通过增加某一价廉易得的反应物浓度,来提高另一昂贵的反应物的转化率.
(3)压强的影响
ΔVg=0的反应,改变压强,化学平衡状态不变.
ΔVg≠0的反应,增大压强,化学平衡向气态物质体积减小的方向移动.
(4)勒夏特列原理
由温度、浓度、压强对平衡移动的影响可得出勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度等)平衡向能够减弱这种改变的方向移动.
【例题分析】
例1、已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ/mol
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47kJ/mol
(3)Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19kJ/mol
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 .
解析:依据盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的.我们可从题目中所给的有关方程式进行分析:从方程式(3)与方程式(1)可以看出有我们需要的有关物质,但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合在一起.
将方程式(3)×2+方程式(2);可表示为(3)×2+(2)
得:2Fe3O4(s)+2CO(g)+3Fe2O3(s)+CO(g)=6FeO(s)+2CO2(g)+2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=+19kJ/mol×2+(-47kJ/mol)
整理得方程式(4):Fe2O3(s)+CO(g)=2FeO(s)+CO2(g);ΔH=-3kJ/mol
将(1)-(4)得2CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)-2FeO(s)-CO2(g);ΔH=-25kJ/mol-(-3kJ/mol)
整理得:FeO(s)+CO(s)=Fe(s)+CO2(g);ΔH=-11kJ/mol
答案:FeO(s)+CO(s)=Fe(s)+CO2(g);ΔH=-11kJ/mol
例2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而得到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
阳极反应式:2CO+2CO32-4CO2+4e-
阴极反应式: ;
总电池反应式: .
解析: 作为燃料电池,总的效果就是把燃料进行燃烧.本题中CO为还原剂,空气中O2为氧化剂,电池总反应式为:2CO+O2=2CO2.用总反应式减去电池负极(即题目指的阳极)反应式,就可得到电池正极(即题目指的阴极)反应式:O2+2CO2+4e-=2CO32- .
答案:O2+2CO2+4e-=2CO32-;2CO+O2=2CO2
例3、下列有关反应的方向说法中正确的是( )
A、放热的自发过程都是熵值减小的过程.
B、吸热的自发过程常常是熵值增加的过程.
C、水自发地从高处流向低处,是趋向能量最低状态的倾向.
D、只根据焓变来判断化学反应的方向是可以的.
解析:放热的自发过程可能使熵值减小、增加或无明显变化,故A错误.只根据焓变来判断反应进行的方向是片面的,要用能量判据、熵判据组成的复合判据来判断,D错误.水自发地从高处流向低处,是趋向能量最低状态的倾向是正确的.有些吸热反应也可以自发进行.如在25℃和1.01×105Pa时,2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);ΔH=56.7kJ/mol,(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);ΔH=74.9kJ/mol,上述两个反应都是吸热反应,又都是熵增的反应,所以B也正确.
答案:BC.
化学反应原理复习(二)
【知识讲解】
第2章、第3、4节
一、化学反应的速率
1、化学反应是怎样进行的
(1)基元反应:能够一步完成的反应称为基元反应,大多数化学反应都是分几步完成的.
(2)反应历程:平时写的化学方程式是由几个基元反应组成的总反应.总反应中用基元反应构成的反应序列称为反应历程,又称反应机理.
(3)不同反应的反应历程不同.同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同,反应历程的差别又造成了反应速率的不同.
2、化学反应速率
(1)概念:
单位时间内反应物的减小量或生成物的增加量可以表示反应的快慢,即反应的速率,用符号v表示.
(2)表达式:
(3)特点
对某一具体反应,用不同物质表示化学反应速率时所得的数值可能不同,但各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比.
3、浓度对反应速率的影响
(1)反应速率常数(K)
反应速率常数(K)表示单位浓度下的化学反应速率,通常,反应速率常数越大,反应进行得越快.反应速率常数与浓度无关,受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响.
(2)浓度对反应速率的影响
增大反应物浓度,正反应速率增大,减小反应物浓度,正反应速率减小.
增大生成物浓度,逆反应速率增大,减小生成物浓度,逆反应速率减小.
(3)压强对反应速率的影响
压强只影响气体,对只涉及固体、液体的反应,压强的改变对反应速率几乎无影响.
压强对反应速率的影响,实际上是浓度对反应速率的影响,因为压强的改变是通过改变容器容积引起的.压缩容器容积,气体压强增大,气体物质的浓度都增大,正、逆反应速率都增加;增大容器容积,气体压强减小;气体物质的浓度都减小,正、逆反应速率都减小.
4、温度对化学反应速率的影响
(1)经验公式
阿伦尼乌斯总结出了反应速率常数与温度之间关系的经验公式:
式中A为比例系数,e为自然对数的底,R为摩尔气体常数量,Ea为活化能.
由公式知,当Ea>0时,升高温度,反应速率常数增大,化学反应速率也随之增大.可知,温度对化学反应速率的影响与活化能有关.
(2)活化能Ea.
活化能Ea是活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差.不同反应的活化能不同,有的相差很大.活化能 Ea值越大,改变温度对反应速率的影响越大.
5、催化剂对化学反应速率的影响
(1)催化剂对化学反应速率影响的规律:
催化剂大多能加快反应速率,原因是催化剂能通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能来有效提高反应速率.
(2)催化剂的特点:
催化剂能加快反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变.
催化剂具有选择性.
催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不引起化学平衡的移动,不能改变平衡转化率.
二、化学反应条件的优化——工业合成氨
1、合成氨反应的限度
合成氨反应是一个放热反应,同时也是气体物质的量减小的熵减反应,故降低温度、增大压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动.
2、合成氨反应的速率
(1)高压既有利于平衡向生成氨的方向移动,又使反应速率加快,但高压对设备的要求也高,故压强不能特别大.
(2)反应过程中将氨从混合气中分离出去,能保持较高的反应速率.
(3)温度越高,反应速率进行得越快,但温度过高,平衡向氨分解的方向移动,不利于氨的合成.
(4)加入催化剂能大幅度加快反应速率.
3、合成氨的适宜条件
在合成氨生产中,达到高转化率与高反应速率所需要的条件有时是矛盾的,故应该寻找以较高反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件:一般用铁做催化剂 ,制反应温度在700K左右,压强范围大致在1×107Pa~1×108Pa 之间,并采用N2与H2分压为1∶2.8的投料比.
第3章、物质在水溶液中的行为
一、水溶液
1、水的电离
H2OH++OH-
水的离子积常数KW=[H+][OH-],25℃时,KW=1.0×10-14mol2·L-2.温度升高,有利于水的电离, KW增大.
2、溶液的酸碱度
室温下,中性溶液:[H+]=[OH-]=1.0×10-7mol·L-1,pH=7
酸性溶液:[H+]>[OH-],[ H+]>1.0×10-7mol·L-1,pH<7
碱性溶液:[H+]<[OH-],[OH-]>1.0×10-7mol·L-1,pH>7
3、电解质在水溶液中的存在形态
(1)强电解质
强电解质是在稀的水溶液中完全电离的电解质,强电解质在溶液中以离子形式存在,主要包括强酸、强碱和绝大多数盐,书写电离方程式时用“=”表示.
(2)弱电解质
在水溶液中部分电离的电解质,在水溶液中主要以分子形态存在,少部分以离子形态存在,存在电离平衡,主要包括弱酸、弱碱、水及极少数盐,书写电离方程式时用“ ”表示.
二、弱电解质的电离及盐类水解
1、弱电解质的电离平衡.
(1)电离平衡常数
在一定条件下达到电离平衡时,弱电解质电离形成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度之比为一常数,叫电离平衡常数.
弱酸的电离平衡常数越大,达到电离平衡时,电离出的H+越多.多元弱酸分步电离,且每步电离都有各自的电离平衡常数,以第一步电离为主.
(2)影响电离平衡的因素,以CH3COOHCH3COO-+H+为例.
加水、加冰醋酸,加碱、升温,使CH3COOH的电离平衡正向移动,加入CH3COONa固体,加入浓盐酸,降温使CH3COOH电离平衡逆向移动.
2、盐类水解
(1)水解实质
盐溶于水后电离出的离子与水电离的H+或OH-结合生成弱酸或弱碱,从而打破水的电离平衡,使水继续电离,称为盐类水解.
(2)水解类型及规律
①强酸弱碱盐水解显酸性.
NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl
②强碱弱酸盐水解显碱性.
CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH
③强酸强碱盐不水解.
④弱酸弱碱盐双水解.
Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S
(3)水解平衡的移动
加热、加水可以促进盐的水解,加入酸或碱能抑止盐的水解,另外,弱酸根阴离子与弱碱阳离子相混合时相互促进水解.
三、沉淀溶解平衡
1、沉淀溶解平衡与溶度积
(1)概念
当固体溶于水时,固体溶于水的速率和离子结合为固体的速率相等时,固体的溶解与沉淀的生成达到平衡状态,称为沉淀溶解平衡.其平衡常数叫做溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示.
PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
Ksp=[Pb2+][I-]2=7.1×10-9mol3·L-3
(2)溶度积Ksp的特点
Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关,且溶液中离子浓度的变化能引起平衡移动,但并不改变溶度积.
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力.
2、沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的溶解与生成
根据浓度商Qc与溶度积Ksp的大小比较,规则如下:
Qc=Ksp时,处于沉淀溶解平衡状态.
Qc>Ksp时,溶液中的离子结合为沉淀至平衡.
Qc<Ksp时,体系中若有足量固体,固体溶解至平衡.
(2)沉淀的转化
根据溶度积的大小,可以将溶度积大的沉淀可转化为溶度积更小的沉淀,这叫做沉淀的转化.沉淀转化实质为沉淀溶解平衡的移动.
四、离子反应
1、离子反应发生的条件
(1)生成沉淀
既有溶液中的离子直接结合为沉淀,又有沉淀的转化.
(2)生成弱电解质
主要是H+与弱酸根生成弱酸,或OH-与弱碱阳离子生成弱碱,或H+与OH-生成H2O.
(3)生成气体
生成弱酸时,很多弱酸能分解生成气体.
(4)发生氧化还原反应
强氧化性的离子与强还原性离子易发生氧化还原反应,且大多在酸性条件下发生.
2、离子反应能否进行的理论判据
(1)根据焓变与熵变判据
对ΔH-TΔS<0的离子反应,室温下都能自发进行.
(2)根据平衡常数判据
离子反应的平衡常数很大时,表明反应的趋势很大.
3、离子反应的应用
(1)判断溶液中离子能否大量共存
相互间能发生反应的离子不能大量共存,注意题目中的隐含条件.
(2)用于物质的定性检验
根据离子的特性反应,主要是沉淀的颜色或气体的生成,定性检验特征性离子.
(3)用于离子的定量计算
常见的有酸碱中和滴定法、氧化还原滴定法.
(4)生活中常见的离子反应.
硬水的形成及软化涉及到的离子反应较多,主要有:
Ca2+、Mg2+的形成.
CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-
MgCO3+CO2+H2O=Mg2++2HCO3-
加热煮沸法降低水的硬度:
Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2+H2O
Mg2++2HCO3-MgCO3+CO2+H2O
“物质结构和性质”作为选修课程模块,虽然内容抽象,看起来学习较为困难,但因其内容不像有机化学选修模块那样多,而且因试题基础性强、规律性强,而十分有利于学生正常发挥,只要复习全面是比较容易得分的。虽然最后一小题难度系数较大,有时甚至涉及数学知识等造成很难拿分,但相对于有机题还是容易些,尤其是有机题增加合成路线设计后,“物质结构和性质”受到许多老师和学生的青睐,尤其是非重点高中学校的学生更是坚定不移地选择《选修3》模块。但是通过近两年高考评卷老师的反馈信息显示:《选修3》模块的试题得分率并不如想象得那么高。笔者也参加了2016年广西区的高考评卷工作,评卷结束后,评卷组的专家教授也做了分析总结,发现《选修3》模块的试题零分率、得分率和满分率都比《选修5》模块的试题零分率、得分率和满分率低,其中原因众说不一。但至少从一个侧面说明,如果不认真、细致、全面地做好复习,想要轻松地拿到一定的分数也是很难的,更谈不上拿满分。下面是笔者对近两年《选修3》高考知识考点的粗略归纳统计,并提出相应的复习策略,以供奋战在高考复习一线的师生们参考,希望能给予你们些许帮助。
一、《选修3》近两年考点统计
(1)电子排布式;(2)分子构型;(3)氢键;(4)成对电子、未成对电子、全充满或半充满;(5)分子的极性与否;(6)晶体的类型、性质和特点;(7)晶胞;(8)元素的电负性;(9)原子的第一电离能;(10)杂化方式;(11)物质熔沸点的比较;(12)物质稳定性的比较,尤其是氢化物稳定性的比较;(13)等电子体;(14)Q键和∏键。以上就是在分析了近两年的高考真题总结得到的14个常考知识点。分析发现,高考知识点在逐年增加,总有一些从没有出现的知识点在新的高考题中出现,所以复习时还是要全面一些。
二、复习策略
1.有侧重地复习
引导学生在第一轮复习之后,就确定选择《选修3》作答,确定主攻方向,强化复习的针对性,从而提高复习的有效性,避免一身博二兔的现象,从而造成顾此失彼、多而不精、广而不透。
2.点对点地设计练习
随堂练习和课后作业的选择应力求与教案高度统一和匹配。应该根据知识点、考点、重点、热点,根据自己的教案和学生的知识结构去精心设计随堂练习和课后作业,找出典型的题例进行训练。或根据自己所用的随堂练习、课后作业或资料去精心设计自己的教案和学案,而不是从别处随便弄来一份试题,不负责任地随意丢给学生,然后过后去抱怨学生这也不会、那又不做。这就要求教师在集体备课上做好工作,包括教案和学案的精心编写、题目的精选精编、有针对性设计训练课时作业、摒弃题海战术,精练精讲。
3.高考真题演练
高考真题还是比较有代表性的,在复习时可以给出近几年的高考《选修3》的真题,让学生真实了解和感受出题的形式、难度和知识分布;熟悉常考点、热门考点和核心考点。
4.考点强化训练
第二轮复习时,已是进入复习的关键阶段,学生已然应做出决断,需对《选修3》的考c进行强化训练,主要考点包括前面所列举的。
5.重视解题思维和方法的培养
(1)引导学生善于分析题目所考查的内容以及用什么方法去解答,使学生善于从不同的角度、不同的侧面进行探索,从而学会将题目进行变式改编,而不是只注重标准答案。
(2)将化学试题当作化学问题研究解决,考什么,怎么考;怎样看、怎么想、怎么做;为什么这样,还能怎样。
(3)进行审题训练。仔细审题可以充分挖掘、筛选题目的各种条件,明确所要回答的问题;注意区分原子、离子、价电子;名称、符号;区分电子排布式、电子排布图;结构示意图、轨道表达式;电子式和分子式等的考查和要求。
6.回归教材,回顾知识的来龙去脉,整理知识的脉络
回归课本时,应注重知识的归纳总结,构建学科知识网络。可以说,每一道题都不可能只考一个知识点,而是综合了相关联的几个知识点,但考查内容不会超出《考纲》和教材要求。因此,复习备考时要注意回归教材,特别注意知识间的区别和联系,弄清其来龙去脉,同时注重应用和理解,以及知识的迁移和创新。
关键词:高中化学;化学反应原理;归纳总结
《化学反应原理》一书,讲解了一些基本的化学反应知识,有利于用来辅助学生学习一些化学方面的必修课程。整本书共分为了四个章节,都是一些学习化学必备的知识点,学习好了这些选修内容,对我们的学生来说是有利而无害的。下面就是从章节上去归纳总结的一些知识点,可以供大家参考一下。
一、化学反应与原理
在第一章介绍的知识点中,可以看出讲的是化学反应与物质能量的关系以及化学反应热的计算,其中的反应热相对来说难度系数大一些,也重要一些。化学反应热有很多种形式,例如:生成热、燃烧热、中和热等。化学反应热,简单地说,指的就是在等温、等压过程中发生的化学或者物理变化时所放出或者吸收的热量。化学反应热是一种重要的热力学数据,需要我们的学生去掌握好化学反应热的计算。
在化学反应中,比较常见的吸热反应有:大多数的分解反应、盐水解反应、电离、少数的化合反应等。常见的放热反应有:所有的燃烧或者爆炸反应、多数的化合反应、活泼金属与酸或水的反应、酸碱中和反应等。其中,吸热和放热反应与反应条件没有必然的联系,在化学反应中,是吸热还是放热,反应物与生成物具有总能量的相对大小有很大的关系。在书写热化学方程式的时候,除了遵循一些基本书写化学方式的要求以外,还需要特别去注意一些小的细节。当然,这个就可以在学习化学反应热的时候,去多留意一下。而且在计算化学反应热的时候,除了给定的公式外,还可以用盖斯定律进行一些简单的计算。
二、化学反应速率和化学平衡
在这一章节,讲的就是化学反应速率以及影响它的因素、化学平衡和化学反应进行的方向。化学反应速率指的就是在化学反应中,用单位时间内反应物或者生成物的物质的量来表示化学反应进行的快慢程度。影响化学反应速率的因素有反应物的性质和反应所处的条件,其中反应物的性质具有决定性的因素。这里需要注意的就是,如果在化学反应中,参加化学反应的物质为固体和液体时,可以粗略的认为这个化学反应的速率不变,因为由于压强的变化对浓度几乎没有什么影响。
当然,在这一章节,需要着重掌握的就是化学平衡。所谓“化学平衡”,指的就是在一定的宏观条件下,当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时,其中的反应物和生成物处于一个不再改变的状态,即达到表面上静止的一种平衡状态。其中涉及到一个化学平衡常数,用常数K来表示。化学反应常数的大小基本上可以反映出一个化学反应可以进行的程度,简单地说就是,化学反应常数越小,说明这个化学反应进行的越不完全。而影响化学反应平衡移动的最主要的因素就有:浓度、温度、压强等,每一种因素对化学反应平衡移动的具体影响又有些区别,这个就需要在平时去具体总结了。
三、水溶液中的离子平衡
在第三章中,讲了弱电解质的电离、水的电离和溶液的酸碱性、盐类的水解、难溶电解质的溶解平衡,都是围绕一些水溶液中的离子平衡来讲述的。所谓“离子平衡”,即在弱电解质的溶液中,没有离解的分子与其离子间建立的一种动态平衡的关系。离子平衡又称为电离平衡,它是平衡的一种,并且也遵循平衡的一般规律,温度、浓度以及往弱电解质中加入与其相同的离子或者加入能与弱电解质反应的物质,都有可能引起平衡的移动。而离子平衡与化学平衡常数有一样的特称,那就是都只受温度的影响,温度降低,离子常数就减少。
在这一章节中,水的电离、盐的水解、难溶电解质的溶解平衡以及离子反应,都需要掌握好它们各自的方程式及其书写方法,还有具体的反应过程、结果等数据,都可以在化学实验室去观测。但在做这些化学实验的时候,一定要注意每一个化学反应的实验步骤以及注意事项,从而降低化学实验的危险性。
四、电化学基础
第四章,需要把握的就比较少了,但同样也是一些比较基础的知识,需要学生当做常识来学习。在这一章,由“原电池”讲到“化学电源”、“电解质”、“金属的电化学腐蚀与防护”,这里面阐述了一些电化学的基础原理,为以后更深入学习电化学奠定了一个基础。关于这一章节的知识总结,就不需要太去注重,只需要多去看几遍书,大概了解书上讲的一些基础知识点即可,最好是能记住,并运用到化学的其他知识点的学习上。
从整本《化学反应原理》来看,讲述的都是一些化学反应方面的知识,这有利于学生更深入的去把握在必修教材中学习的一些化学反应现象。虽然这本书是选修教材,但也应把它当做必修课程来掌握,里面包含的很多原理都是必修教材没有深入讲解过的,通过学习这本书,可以为学习化学的必修教材服务。当然,我这里总结的这本书的知识点,还不是很全面和详细,只是一个大致的方向,一个系统的结构框架,目的就是引导学生如何去学习这本选修教材。
纵观这本书,只要掌握了这些化学反应的基本原理,并且学会去总结书上的理论原理,就差不多可以学好这本书了。例如:其中的酸碱记忆,在平时多去记忆、积累一些碱和酸的物质载体,就可以在学习化学反应时理解好酸碱性方面的内容。PH值的计算,就需要明白PH值的定义,然后再根据一些具体的计算方法去掌握了;电离水解方面的知识,就可以在平时多去记忆几个常见的容易发生水解的离子,这样在掌握电离水解的时候就容易多了。简单地说,学习《化学反应原理》这本书,需要的就是记忆和总结,做好这两件事,就不怕学不好。当然,涉及到化学计算方面的内容,就需要考察学生个人的数学计算能力和逻辑思维能力了。
一、学生自学能力的培养
学生在高中的学习任务是很艰巨的,因为高考要考六门学科。但是,每天的课程有限,一般学校的安排是上午五节课,下午四节课。然后其他时间除了休息,吃饭,就是自习。虽说一天安排的是九节课,但是真正一天安排的化学课基本上只有一节课。因为学生在高中的主科是语文,数学和英语。因为物理这门学科的难度性,所以一般学校会稍多分一点时间在物理学科上面。因此,化学学科平均一天就只有一节课。但是,我们都知道高中化学的知识内容是很多的,其中包括必修一,必修二,选修三,选修四,选修五。而且选修部分,关于有机物质的结构和性质部分比较抽象,而选修四是属于和计算相关的。总之,高中化学的知识在于难度和深度,以及很多方面都必须引起我们教师足够的重视。那么,针对这种情况,教师首先需要做的就是培养学生的自学能力。以下是对学生的自学能力进行培养的相关对策。
(一)预习工作的充分准备
学生在学习过程中,在老师进行教学前,应该对教师所讲的内容提前有一个比较全面的了解。因为只有这样,学生才会对教师所讲的内容有深刻的理解,从而产生自己的思考和认识。所以,学生预习工作的充分准备会直接影响教师的教学进度,以及学生自己的学习情况。那么,教师应该如何提高学生的预习程度呢?首先,我要求学生对我即将要讲的内容进行整体阅读,一般分为两个步骤。其一:第一遍要求快速、粗略的浏览,其二:第二遍要求细化,一句一句的想一下。然后把自己不懂的做上标记,在课堂上着重听教师讲,或者直接给教师提问。我为了让学生更好地达到预习的效果和养成预习的习惯。其次,我要求学生针对自己的预习情况做一个大致的总结,期间包括对知识的整体框架,以及自己的疑惑,需要教师帮忙解决的问题。我发现,这样对于课堂教学质量的提升、以及学生的学习能力的提升有着重要促进作用。
(二)进行及时的复习,和总结
学生在高中因为课程任务的繁重,所以在每次考试前并没有多少时间和精力均分到每一个学科上面。然后,就会出现一种情况,学生的考试分数并不那么理想,毕竟普通人的记忆都是有限制的,需要长期坚持滚动式的复习,才能真正的掌握。因此,我觉得教师在教学中需要给学生强调及时复习的重要性和好处。我在高中化学的教学过程中,对于这个问题是要求学生在每一节课之后,在完成教师布置的化学题之前,把当天老师所讲的内容做一个及时的复习,并且仔细回想老师上课时候所讲解的内容。
还有就是在学习完一个章节之后,我要求学生用大小是A4的白纸做一个关于本章节的知识点总结,包括方程式的书写。当然,这个过程中最重要的是要学生关着书默写,达到完全掌握的目的。对于学生不能回忆的知识点,学生要再次进行复习,直到自己能够完全的掌控这些知识。经过长期这样的训练,学生可以随时轻松的应对各种考试,而且能够真正的学会和理解这些知识,并且能够灵活运用。这样对于学生自学能力的培养也是有效地,因为这些过程都是要求学生自行在课下的时间里去完成的。
二、必修教材与选修教材的有机结合
很多老师在高中化学的教学过程中,会把教材作为版块分开讲,也就是在教学过程中,教师不会把知识结合在一起产生联系进行教学。这就会导致学生出现以下两种情况。首先,学生在学习的过程中,过于区分选修和必修,从而导致学生在学习后面的知识时会忘了前面的知识,典型的吃了芝麻丢了西瓜。其次,就是学生在学习选修部分的知识时,不管是对于有机的这部分,还是对于化学平衡和各种电池反应的有关方程式。学生会从心理上觉得无所适从,因为感觉和之前的必修知识脱了节,从而不能够很好的习惯和学好这部分知识。因此,对于选修部分和必修知识的结合教学在老师的课堂上要有深刻的体现,不仅是为了加强学生对选修的理解,还有学生对之前知识的巩固学习。因此,我在教学中深刻实践这一原理,从选修和必修知识的结合进行教学。
一、研读人教版教材,明确模块特点
1.对人教版教材选修模块的认识与分析
人教版选修3在栏目设置方面,恰当地增加了教材知识的选择性与灵活性,拓宽学生的知识面,提供更多的阅读材料,对教材内容进行了丰富而又多变的扩充与衍生。在知识体系方面,以必修2为基础,体系和内容上避免雷同和重复,切实把握基础性,又恰当增加一定深度。内容设计上深入浅出,在原子结构与性质中介绍了原子轨道、原子光谱、激光等简单知识,引出分子结构时结合了范德华力,讨论极性时介绍了表面活性剂等,既有扎实的专业学科知识,又能联系其他学科和生活实际,拓展了知识的内涵。
2.对选修3结构化学教学过程的思考认知
针对物质结构与性质这部分内容学生在初中阶段已有了一定的知识储备,了解原子构成和核外电子排布,又在高中必修2学习了元素周期表、元素周期律和化学键等知识,在此基础上人教版选修3对物质结构与性质进行了深层次的探讨与交流。
在教学过程中,要注意到学生认知方式的培养,针对学生的认知结构认真分析,探讨影响学生认知形成与发展的因素,在教学过程中可以采用不同的教学策略、教学方式。其次教学中要密切关注学生的心理变化,使教学活动更加符合学生的身心发展规律,力求通过课上课下的实践活动培养学生的科学素养,让学生体验科学探究的乐趣,了解科学的方法和科学的价值。
二、立足教材根本。探求知识点体系
1.突出高中化学选修课程的基础与重点
人教版化学选修3按照模块可以分为四个模块。模块一:原子结构与元素性质;模块二:化学键与物质的空间结构;模块三:分子间作用力与物质的性质;模块四:研究物质结构的价值。分析课程模块,首先从原子、分子水平上认识物质构成的规律,再以微粒之间不同的作用力为线索,侧重研究了不同类型的物质的相关性质,最后升华到物质构成的内在价值,这有助于高中生进一步丰富物质结构与性质的知识,提高分析和解决问题的能力。
在具体实践中,应首先形成有关物质结构的基本概念,认识物质结构与物质性质之间的关系,了解原子核外电子的排布及运动状态、原子的内部构造、元素的性质,学会化学键的辨别与应用,晶体的分类及相关性质,形成微观世界与宏观世界的概念,从而才能掌握客观规律,积极探究新物质。最后,教学实践中要立足基础,把握重点,全面而有逻辑的进行讲解和练习。
2.认真做好高中化学选修3的知识衔接
对于物质结构与性质的学习,良好的知识体系十分重要,要充分认识到知识衔接的必要性。本部分内容的讲授,是在已有知识层次上引入新概念能层与能级,在此基础上直接给出构造原理,并讲解、练习核外电子排布,并由此引出能量最低原理,在电子云基础上引出原子轨道,为后面学习化学键构建了框架,再由原子到分子,接下来再到晶体的学习,这是一个连贯而有序的知识衔接过程,注意过渡和引导的重要作用。本部分内容在分章节学习时,注重体系的建构,如原子结构与性质这部分内容包括原子结构和元素的性质,内容线索力求符合学科本身的内在逻辑性,主次分明。图1是部分知识的脉络图。
三、利用课前课后。激发深层探究点
1.努力为选修课程创造动手实验的条件
化学是一门以实验为基础的课程,在课堂教学中积极创造安全可靠的实验条件,鼓励学生亲自动手实际操作,力求通过实践活动培养学生的创新意识和实践能力。寻找并提供合适的探究方向,探究点要注重实际可操作性和前沿性,使学生在一定的理论基础上亲自参与化学实验操作,让学生体验科学探究的成就感,这有助于学生对所学内容更深层次的理解。还要加强动手能力的培养,增强学生科技创新意识,结合实际情况提出有意义的探究问题进行探究。例如:学生自己动手制作晶体堆积模型,利用不同颜色的橡皮泥和牙签制作氯化钠晶体的模型,在实际操作中加深对晶体结构的深入理解,对晶体构造、配位数、微观概念与宏观的概念等有进一步的深入理解。
2.逐步完善知识体系,善于归纳总结
在学习中善于归纳各种知识的脉络,总结蕴含在繁杂知识点、探究点中的规律方法。例如:随着原子的核电荷数递增,每到出现碱金属时,就开始建立一个新的电子层,随后最外层上的电子逐渐增多,最后达到8个电子时,出现稀有气体,然后又开始由碱金属到稀有气体,如此循环往复,这就是元素周期表中的一个周期规律。还可以根据在教学中所接触到的知识,编写一些方便记忆的口诀,例如:“手性碳,四键连,皆不同,始为然,含氧酸,比酸性。非晶体,量很少,有玻璃,和橡胶,得晶体,三途径,析结晶,多面体,能衍射,各向异,多晶胞,六面体,需并置,且无隙”。要明确知识点的基础性,探究点的针对性,并对此进行归纳总结才能真正的有的放矢的学好这本书。
四、关注高考考点,研究复习策略
1.把握重点考点的出题规律
在高等学校入学考试中人教版的理科综合占300分,其中化学100分。从全国各地高考化学选修3《物质结构与性质》的高考命题看,由于本部分知识近年才在高考中单独命题,故结构与性质之间的紧密联系不深,试题只能是拼盘式的。高考中本部分内容的题干主要以相关背景知识、元素周期律或物质之问的转化关系为命题点,设置主要元素推导,设计一系列关于书写化学用语、离子半径大小比较、金属性或非金属性强弱判断、晶体类型性质的判断及相关简单计算等。本部分的高频考点有:原子的电子排布式、化学键的辨别、价层电子对互斥理论、杂化轨道类型、元素的性质、四大晶体类型的判断及相关计算等。
2.对于各省市历年高考真题的部分研究探讨
2014年、2015年高考选修3方面的试题难度总体来说趋于稳定,知识点考查的类型相对固定。现行高考省份中,江苏、安徽、福建、山东、海南以及通用全国大纲卷和全国新课标卷的省份采取单独设题,分值范围在12分到15分不等,其中海南卷20分。主要难点失分点是分子构型,晶胞的质量、体积和密度之间的计算和根据已有条件书写正确的化学方程式等。题目设置精确到细小的知识c,如(2015年福建卷31题第1问)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序是什么,学生根据所学关于判断元素电负性大小的知识,可以快速解答出H
1.知识点要求多层次
高中物理教学中所包含的知识点要显现出多层次的特点,特别是教学大纲中有规定,不同的教学内容有其不同的教学要求,而教学要求可以分为两个层次,即A级要求和B级要求,其中A级要求是较为低层次的要求,例如质点、参考系等,而B级要求则是较为高层次的要求,是需要深度学习的内容,例如牛顿第二定律、动能定理等.需要注意的是,并非A级要求就全是简单的浅层学习,选修3-3和选修3-5都属于A级要求,但这里面的一些知识需要加深了解或需要综合理解才能掌握.
2.注重实验与理论相结合
物理教学讲究理论与实验的结合,也就是利用理论知识,在实际实验操作过程中加以运用,在了解实验原理的情况下进行实验流程,从而在实验中加深对理论知识的理解,使得知识得以系统化,并能有效的将书面知识转化为实际的操作技能.
3.对学生思维能力要求高
许多高中生都发自内心的觉得物理太难了,可是纵观物理各大习题的答案,却十分简短,看似十分容易,造成这种偏差的主要原因就是高中物理要去学生有较强的思维能力,简言之,就是你想明白想懂了,就不难了.高中物理在解决问题上以及不仅仅停留于一些物理概念的表面了,而是要利用这些理论结合自身思维迁移解决实际问题,因为物理知识本身就来源于生活,是对生活及科学实验的总结,依赖较高的思维能力.
4.知识系统性强
许多高中生都觉得高中物理的内容好多啊,就江苏而言,就需要学习6本人教版的教材,包括2本必修和4本选修,不同的学校在教材选取上可能会有所不同.这么多的教材让学生在学习过程中容易迷失,特别是在高三复习时更难以把握要点.其实,高中物理知识具有很强的系统性,有一些明确的主干知识点,但详细的内容介绍是分布在不同章节的,学生在学习过程中要学会融会贯通,例如,“曲线运动”这一知识点的讲解可以与直线运动相联系,同时引入切向力和法向力,也就是将力的作用也放在一起讲解,再比如“电磁感应”这一知识点所包含的内容十分丰富,不仅包括力、运动等力学知识,还包括电路、能量等电学知识,这些要点需要相互贯通起来理解.
5.需要其他学科知识的综合
都说数理化不分家,的确,在学习物理的过程中,常会运用到一些数学和化学方面的知识,明显的,就是物理上的一些复杂的推导公式就需要结合数学上所讲的知识,而与化学知识有关的内容还是比较多的,具体可以参考选修3-3和选修3-5中的内容.
二、促进学生深度学习物理的策略
1.完善学生知识体系
深度学习的一大基本要点要求学生把新学的知识与原有的知识联系起来,将一个概念下的同类知识加以整合,形成一个完整的知识体系.高中物理教材一般都是按照章节进行讲解的,但是各个章节间又存在一定的联系,学生掌握好这之间的联系有利于深度学习.所以,教师在进行知识点讲解的时候要把握好这些联系性知识点的讲解.例如,物理中的一大难点就是电场,因为电场十分抽象,学生在学习和理解的过程中存在一定的难度,所以,教师在进行教学时可以将电场和重力场加以比较,进行比较教学。
2.整体归纳,加强学生对知识的整体把握
关键词:高中化学;有机化学;知识网络;学习方法
在高中化学学习过程中,存在大量需要学习掌握的知识点,但相对分立的知识点学习记忆的难度明显高于成体系系统的知识网络,所以,如何对已学习的知识点进行总结归纳,整理成知识网络体系,一直是化学学习过程中的一大难点。而在高中化学中,有机化学作为相对独立的一部分,其包含的知识点在高中化学体系中占有相当重要的比重,根据2017年高考考试大纲,有机化学部分除了作为必修部分的考点,还作为选考内容的两大模块之一,考生可任意选择一个模块进行考试。而高中有机化学部分相对于无机化学部分的知识网络脉络更加清晰,有机物种类明确且相互有密切联系,在搭建了高中有机化学知识网络后,对解决高中有机化学的高考题,应该已经有比较大的把握。
1高中有机化学知识网络的构建
高中化学中有机化学的知识分立在必修2和选修5两本教材中,而在必修2中给出的知识点少,主要属于介绍性知识,不能依托于此构建知识网络,只能进行分立知识的记忆,在正式构建知识网络的过程中,将这些相对分散的知识点补充进去。因此,构建高中有机化学知识网络更多的依托于选修5。
1.1网络知识节点:人教版《化学选修5———有机化学基础》中,在第一章先给出了有机化合物的分类,对有机物的类别和官能团进行了介绍,此时将有机物分为烃和非烃。烃分为烷烃,烯烃,炔烃和芳香烃;非烃则依据官能团进行分类,主要的类型如下:实际上,根据后面的学习可以发现,有机物的性质在很大程度上受官能团的影响,所以,在学习过程中,为了更加直观的学习,可以先采用具有代表性的有机化合物,教材中绝大多数反应式采用的有机化合物都是包含2个碳原子,所以,在构建知识网络时可以先采用乙烷及其衍生物代表不同类别的有机物。以这些不同类别的有机物作为网络知识节点,现在各个知识节点处于孤立状态,同时包含的内容非常单薄,需要在后续的学习过程中,根据所需的内容对知识节点进行丰富补充,并形成连接知识点的线条,进一步完善知识网络。
1.2知识节点的内容补充和网络线条的搭建:在上一节中根据第一章节的内容,以有机物类别作为知识网络的网络节点,本节中进一步根据后续章节中的内容对知识节点内容进行补充,以及构建连接知识节点的线条,主要需要把握的是不同有机物类别的特殊性质,和相互转化的反应类型及对应的反应条件。如果说选修5的第一章是对高中有机化学的基本介绍,供学生提炼出一个个知识节点,那么第二章到第四章的内容,其实都是对于第一章所提到的知识节点的内容补充和网络线条连接。这三章的内容分别介绍了不同的类型的有机化合物的官能团及化学性质,还有涉及到的化学反应。以课本第二章第一节为例,在这一节中介绍了三种有机化合物:烷烃、烯烃和炔烃,还有三种反应类型:取代反应,加成反应以及聚合反应。其中取代反应连接了烃类和卤代烃,加成反应连接了不饱和有机物和饱和有机物,或者不同不饱和度的不饱和有机物,聚合反应是属于不饱和有机物的特殊反应。根据这三个反应,可以将第1节中的烷烃,烯烃,炔烃,卤代烃及有机聚合物联系在一起,主要脉络是烷烃烯烃炔烃的衔接。对知识节点的补充中,重点在于其具有的特殊性质和其涉及到特殊反应。例如在第三章第二节醛这一部分中,醛所涉及的特殊反应有银镜反应和与新制Cu(OH)2生成Cu2O红色沉淀,这在高考中都属于标志性的破题点,解开这一环后,根据有机知识网络,基本可以推导出前后涉及到的各个反应以及相关的有机化合物的分子结构式。高中有机化学的学习中,也需要注意“将知识读少”,比如在学习芳香烃和醇\酚这两节时。根据历年有机化学部分的高考题,芳香烃在大题中通常作为R-基存在,即作为有机分子中除了官能团剩下的部分。故而在搭建网络时,在明确酚类和芳香烃的特性后,不妨将芳香烃作为一个单纯的R-基看待。在不涉及到芳香烃和酚类的特殊性质时,作用普通的烷烃烷烃知识节点看待。
2总结