高二化學選修5課件

一、教學目標

1. 認識物質的各種化學性質是有規律可循的，而這些規律是化學的精髓，需要下功夫學習掌握。

2. 瞭解本書的基本內容和學習方法，認識學習概念模型是學習和研究化學反應原理的基礎。

3. 初步瞭解“有效碰撞”、“活化分子與活化能”的概念模型，認識催化劑對於化學科學研究和化工生產的巨大作用，爲其後的學習打下基礎。

二、內容分析

1. 地位和功能

緒言作爲全書的開篇，目的在於讓學生從一開頭就對本書的基本內容、學習方法有一個初步的瞭解，並簡要地介紹有效碰撞理論、活化分子與活化能的概念模型，以及催化劑對於化學科學和化工生產的巨大作用，以起到提綱挈領、引起學生學習化學反應原理興趣的作用。 在前面的學習中，學生已經知道了化學反應的發生是由於反應物分子之間發生激烈碰撞，破壞化學鍵，使得各原子間的組合發生變化形成新的化學鍵，產生了新的分子，同時也瞭解了化學鍵的斷裂和形成與化學反應中能量變化的關係。本模塊是以學生此前的化學學習爲基礎，以學生對許多具體化學反應的知識積累爲前提，爲適應學生的學習心理髮展需求而設立的選修課程，旨在幫助學生進一步從理論上認識一些化學反應原理的基礎知識和研究問題的方法。教科書中介紹的簡化後的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化劑的重要作用，將爲學生後面的學習打下重要基礎。

2. 內容結構

緒言在內容上主要可分爲兩個部分：一是第一、第二自然段，簡要地介紹本模塊的基本教學內容。教科書以大量事例說明，化學反應種類繁多，條件極其複雜，但都有規律可循。而這些規律恰好是化學的精髓，是吸引人們學習、鑽研化學科學的魅力所在。二是第三、第四自然段，凸顯研究問題的過程與方法，側重介紹了簡化後的有效碰撞模型的構建思路，及活化分子、活化能等概念。培養學生自覺地用辯證的觀點看待各種複雜的化學反應，認識事物的存在具有多樣性，物質的穩定具有相對性，而化學變化的複雜性和規律性相輔相成。與此同時，還指出了學習化學反應原理的方法：

（1）完成書中規定的實驗、活動。

（2）觀察周圍（包括大自然）發生的化學現象，思考或進行模擬實驗。

（3）認真學習概念模型，它是學習、研究化學反應原理的基礎。

值得注意的是，緒言在論證了有效碰撞模型的合理性之後，坦陳現有理論的缺憾：“到目前爲止，人們還沒有完全掌握計算或推測化學反應活化能的理論方法”。這種客觀的科學態度不僅有利於學生對相關理論有一個客觀的認識，更對培養學生的情感態度與價值觀會起到潛移默化的作用。同時也會激發學生將來進行更深入探究的意識。

緒言的內容結構如下圖所示：

3. 內容特點

緒言中概括地介紹了課程的主要內容和學習方法與思路，同時還簡介了“有效碰撞理論”和“活化分子與活化能”兩個概念模型，對全書起着提綱挈領、畫龍點睛的作用。

三、課時分配建議

建議用1課時。

一、教學設計

由於本課的理論性較強，概念較爲抽象，學生接受相關知識有較大難度，所以緒言教學採取以教師講授與學生探究活動相結合的方法爲宜。教學中對概念模型的表述應儘量簡化，對概念模型的認識還需要在後面的學習中逐漸深入，這裏更多地是強調研究問題的方法和意識。通過緒言的教學，應使學生在內容上對化學反應原理研究的範圍有所瞭解，在方法上對科學的研究方法——概念模型法有所領悟。

教學重點：瞭解化學反應原理的基本學習方法——概念模型法。

教學難點：“有效碰撞”和“活化分子與活化能”的概念模型。

教學建議：

根據緒言內容特點，本課可設計成下述教學模式：課前自學→查閱資料→課上交流討論→師生共同研究。教師在課前佈置學生自學，然後將學生分成若干個小組，要求他們通過查閱資料、小組整理資料、先行討論形成共識，再通過課堂上的彙報、講解、交流和評價，完成對本課內容的學習。

新課引入首先教師指出，化學研究的核心問題是化學反應。化學中最有創造性的工作是設計和創造新的分子。化學家們通常是利用已發現的原理來進行設計並實現這個過程，如果對化學原理的理解不夠清楚則無法做到。化學反應是怎樣發生的？爲什麼有的反應快、有的反應慢？它遵循怎樣的規律？如何控制化學反應爲人所用？這是我們學習化學反應原理的宗旨。化學反應原理所包含的內容及學習化學反應原理的方法正是本書要探討的問題。 教學中的主要過程可以結合學生彙報交流自學與討論的成果，圍繞下列問題展開：

1. 化學反應原理研究的內容可列舉學生熟悉的化學反應進行分析。

情景1：

說明：同樣都與H2反應，由於O2、CuO 、N2的性質不同，反應的難易程度不同。物質之間能否發生反應，是由物質本身的性質決定的，對於能夠發生的化學反應，影響化學反應速率的根本原因也是反應物本身的性質，我們稱之爲“內因”。

情景2：將H2+O2混合，在室溫條件下可以穩定存在數百年，但點燃後卻會發生劇烈的爆炸反應，而且只要配比相當，可以完全轉化成生成物。

說明：外界條件可以促使其反應發生。而且在一定的條件下，反應進行得比較“徹底”。物質之間反應的“內因”已經具備，“外因”則是變化的條件。不同的外界條件都能夠改變化學反應的速率。

情景3：H2+N2即使在高溫、高壓、有催化劑的條件下反應，也不能完全轉化成生成物。 說明：該反應是有一定限度的。

總結：化學反應速率、方向及限度正是“化學反應原理”要研究的問題。此時有必要指出：在不同物質體系、不同的環境中，化學反應所遵循的規律是不同的，如在第三單元將介紹水溶液中的離子反應；在第一單元和第四單元將分別介紹化學反應中物質與能量之間的定量關係以及電化學的最基礎知識等等，這些都是“化學反應原理”研究的範圍。這些基本原理與我們身邊經常發生的化學現象密切相關，只要我們注意觀察、研究，大自然將成爲無所不在的大課堂。

2. 研究化學反應原理的思路與方法——概念模型法。

教科書介紹了合理簡化的概念模型以及如何運用概念模型學習化學反應原理。對該段內容的處理可分三步進行：

（1）建立簡化的有效碰撞模型的設想：爲了突出化學反應最重要的內涵，忽略其他因素的干擾作用，選擇氣相反應體系作爲研究有效碰撞的基礎模型。其優點是：氣體分子運動空間遠大於自身體積所佔有的空間，環境影響因素相對較少。該概念模型最重要的內涵也更加突出，更容易掌握。如在水溶液中的反應，水是較大量的，研究水溶液中的化學反應就不能忽略水分子的作用。

（2）模型的基本構架

模型的建構：在一潔淨的容器中，使氫氣與氧氣按體積比2∶1的比例混合，氣體分子因自由運動而不斷髮生碰撞（互相接觸）——這是發生化學反應的必要條件。

假設與事實：研究結果表明，從分子的熱運動來看，分子發生碰撞的機會很多。如在常

10溫常壓下每個氫分子、氧分子自身或它們之間的碰撞機率爲2.355×10次/秒。假如每次碰

撞都能發生化學反應，則化學變化瞬間即可完成，但事實並非如此。

立論：並不是每次分子間的碰撞都會引發化學反應，只有其中部分的氣體分子碰撞是有效的，即有效碰撞——這是發生化學反應的充分條件。

（3）活化分子和活化能

對該模型的進一步認識可結合教科書上的圖示（圖1）。具有足夠能量（活化能）的分子——活化分子的碰撞是有效碰撞的必要條件，但不充分。只有當活化分子採取適合的取向進行碰撞時才能反應。

活化分子——具有較高能量，能夠發生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子高出反應物分子平均能量部分

教科書以活化能爲0的反應從另一個側面說明有效碰撞模型的合理性。進一步說明了活化能的大小與化學反應速率的關係。

結論：某一化學反應的速率大小與單位時間內有效碰撞次數有關；而有效碰撞次數的多少與單位體積內反應物中活化分子的多少有關；活化分子的多少又與該反應的活化能的大小有關。活化能的大小是由反應物分子的性質決定的，而反應物分子的性質又與分子的內部結構密切相關，可以說，反應物分子的內部結構是決定化學反應速率的內因。那麼，對於一個特定反應，人類如何使用和控制，還需要研究外部條件對它的影響。這將在後面的學習中繼續討論。

最後教科書特別指出：化學反應的活化能可以用實驗方法測定，當實驗條件不同時，會得出不同的結果，催化劑的應用就是實例之一。人們尚未掌握化學反應活化能的有效的理論推算方法，這種留有缺憾的教學觀點值得關注，既有利於學生客觀地認識科學規律，也有利於培養學生的科學精神。

關於催化劑，在化學2中已有介紹，這裏着重說明催化劑的作用、意義，在第二章中進一步從由於催化劑的參與改變了活化能，從而改變了反應速率來認識催化劑的作用。

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