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2022.8.25 鲁科版化学必修第二册教师用书要点梳理

 教化学的蜗牛君 2022-09-28 发布于广东
第一章 原子结构 元素周期律
1 原子结构与元素性质
一、原子结构
先组织学生根据已有经验对原子结构进行想象,再借助电脑动画或其他手段重现卢瑟福实验。
建议补充一些放射性核素的具体应用,增加学生的感性认识,注意将核素、同位素、元素的辨识及对核素中微粒之间关系的分析与其应用结合起来。
使学生体会假说和模型在科学研究中不可替代的作用,鼓励学生常识使用假说和模型这两种科学研究方法探索物质构成的奥秘。
关于能量最低原理,只需学生了解“电子是按能量高低在核外由近及远分层排布的”即可,不宜深入探讨。
玻尔模型提出电子在原子核外分层排布,但并没有解读各层能容纳多少个电子,因此教师在向学生展示玻尔原子模型的示意图时,应注意选择符合真实情况的图示。
教学素材:同辐产业(利用放射性同位素和电离辐射产生电离射线的技术);张青莲测定元素相对原子质量。
二、原子结构与元素得失电子能力
要特别注意准确定位原子最外层电子数与其原子得失电子能力的关系——最外层电子数决定了元素原子得失电子的趋势而非得失电子的能力,避免学生形成迷思。为此教师可以将钠镁钾三种元素拆分成两组,分别预测其失电子的能力,先分析钠和钾,再比较钠镁更有利于转变学生的迷思认识。
总体教学策略上,建议教师通过三个层次的活动设计外显模型建构的过程:第一个层次的活动是探查学生的原有认识,可以请学生在纸上写出决定元素原子得失电子能力的有关因素,并以钠镁钾元素原子失电子能力比较为例进行分析;第二个层次的活动是结合实验、数据等事实检验学生的分析情况,并在此基础上修正原子结构与元素性质的关系模型;第三个层次的活动是利用修正后的模型分析比较硫、氯两种元素原子得电子能力的强弱。
2 元素周期律和元素周期表
一、元素周期律
单个原子的半径是无法测定的,而在单质或化合物中,原子之间总是以化学键结合的(稀有气体元素原子除外),因此原子半径通常以两个原子的原子核之间的距离来衡量。原子半径的大小跟原子之间以哪种键结合有关。一般来说原子半径是指共价半径(单质分子中两个原子以共价单键结合时原子核间距的一半)或金属半径(金属晶格中金属原子的核间距的一半)。分金属元素还有另一种原子半径,叫作范德华半径(不同分子中两原子的核间距的一半)。同一种原子依据不同定义得到的原子半径差别可能很大,所以比较不同原子的相对大小时,取用数据来源必须一致,对于教材中的表格,应向学生做简要说明。
可以对原子半径的周期性变化进行深化。让学生尝试利用原子结构的知识解释原子半径的变化规律,一方面对规律进行论证,另一方面固化在第1节中建构的“原子结构与元素性质关系”认识模型;让学生学会比较同周期元素的原子半径大小,会比较铜元素的原子和阴阳离子的半径大小,会比较电子层结构相同的离子的半径大小。
二、元素周期表
明确元素只有金属元素和非金属元素,没有两性元素——金属元素只是在某些方面表现出非金属元素的性质。强调族的表示要规范,区分主族A副族B和VII族。教师应带领学生读元素周期表中主族元素的名称,尽可能拓展学生对元素的认识。要求学生知道镧系和锕系,并了解它们在哪一周期、稀土元素及其应用价值,以及我国在稀土资源开发及应用方面的进展。
让学生多了解一些元素以弥补必修第二册中缺少元素化合物知识的不足,可以拓宽知识的广度(如多介绍一些元素或元素的性质用途),但不宜加深难度。
要采取多种教学手段,避免空洞的说教、讲解,如做焰色试验等演示实验;展示相关元素及其化合物的样品或表现其性质、用途的图片;以不同元素为主题,让学生以小组为单位认领相应的主题,课后查阅、组织资料并在课堂上以小组为单位进行交流、展示。
介绍各种元素周期表的目的是开阔学生的视野,使学生明确人们制作元素周期表的目的是为了研究和应用元素周期律的方便,从而进一步领会“元素周期表是元素周期律的具体表现形式”的含义。可以布置学生上网查阅其他形式的元素周期表并指出其中元素的排布依据;也可以布置学生自己设计一张新的元素周期表,并说明元素的排布依据。
3 元素周期表的应用
通过门捷列夫的预言引导学生关注元素周期表中元素性质间的内在联系。
一、认识同周期元素性质的递变规律
教师要明确“元素的金属性、非金属性”不同于“金属活动性”,其相关问题比较复杂,本节无法解决,为此回避了“元素的金属性、非金属性”这一提法,而使用“原子的得失电子能力”,原子的得失电子能力在某些特定条件下能体现元素的金属性、非金属性。金属活动性指金属原子在水溶液中的失电子能力,而通常情况下人们不对金属性做严格定义。
3周期得失电子能力的比较实验是一个大的探究活动,承担着知识教学和提升学生综合探究能力的双重任务,可以灵活处理拆成两部分“钠镁铝元素原子失电子能力比较”和“硅磷硫氯元素原子得电子能力比较”。“钠镁铝元素原子是电子能力比较”是本部分教学的南带你,特别是氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化铝碱性强弱的比较,可以根据学生情况的不同选择以下两种教学策略:1以小组为单位进行开放性探究活动;2在教师引导下边讨论边实验逐渐突破难点。不论哪种策略,都要落实“实验目的-实验内容-实验现象-实验结论”之间的关联。此处也没有提供硅烷的稳定性及硅单质与氢单质化合的难易程度,是因为硅元素的电负性小于氢元素,硅烷中硅元素呈+4价,不同于其他气态氢化物,体现硅的还原性,即失电子能力,不能成为研究硅原子得电子能力的证据。
不仅要求学生掌握同周期元素原子得失电子能力的递变规律,还要求学生掌握同周期元素最高价氧化物对应水化物酸性或碱性的递变规律以及非金属元素气态氢化物的稳定性的递变规律,此处建议适当增加反馈练习。可以借助图表归纳同周期元素的性质递变规律(包括原子半径、化合价等),并引导学生用原子结构理论解释、论证元素性质递变规律,再谈谈元素周期律的认识。此处只讨论第二周期中元素原子得失电子能力的递变趋势。
课标删除了铝元素,因此关于氢氧化铝的性质相关内容仅要求正文要求的内容,既不拓展到氢氧化铝的其他性质上,更不能拓展到其他含铝物质的性质上。
二、研究同主族元素的性质
可以按照两条线索开展:1将原子结构-元素性质-物质性质作为明线展开;2将IA族、VIIA族元素研究作为明线展开。
碱金属元素中,要求学生掌握金属钾的性质,而锂铷铯的性质只要求学生了解。
可补充练习:请学生预测某些主族元素的单质及化合物的性质,如硒等;请学生根据物质性质(实验现象或文本信息)推测陌生元素在元素周期表中的位置,进一步落实元素周期表的应用。
探究卤素元素性质的相似性和递变性实验是必做实验一部分,同时也是元素周期律表的应用,应让学生经历“预测元素性质,说明预测依据-选定代表物,说明选择思路-设计实施实验,说明实验设计依据-利用实验吸纳性论证假设”这一过程。可以从已学知识中寻找证据说明卤族元素性质的相似和递变性,如最高价氧化物对应的水化物都是酸,但酸性依次减弱,也可以补充一些证据如氯化银、溴化银、碘化银均难溶于水,但溶解度依次减小等。
三、预测及其化合物的性质
比较碳硅磷元素的性质的隐性思路是与同周期、同主族元素性质比较,因此可以在此基础上增加铝锗元素。建议回避关于硅烷性质的讨论。
硅及其化合物与非金属材料的教学处理类似于金属材料。
在完成元素周期表的应用教学后,再让学生认识元素周期律在科学发展中的作用。
第二章 化学键 化学反应规律
第1节 化学键与物质构成
一、化学键
应使学生明白,化学键指相邻而非距离较远的原子间的相互作用,包括相互吸引和相互排斥而非“结合力”。“强相互作用”比较抽象,教师可以为学生提供一些具体的数据。
由于大多数化学反应的机理比较复杂,因为应引导学生关注化学键变化的结果,即破坏了哪些化学键、形成了哪些化学键,而不要强调中间过程。
二、离子键和共价键
教师可以根据学生情况采取不同的处理方式:1将氯化钠的形成与氯化氢的形成分开讨论,分别建立离子键、共价键的概念,再进行比较,结合学生初中化学的已有基础,可以先讨论离子键;2将氯化钠和氯化氢的形成进行对比分析,按“成键原子对比-成键过程对比-成键相互作用对比”的思路展开,同时建立离子键、共价键的概念,并进行概念比较。电子式只是作为表示化学键形成过程的符号工具出现,并不作为基本要求。
只要求二氧化碳、水、氨、甲烷等四种分子的空间结构为例,认识分子存在一定的空间结构,不宜再做拓展。
离子化合物和共价化合物的教学重在概念的应用,即要求学生会判断简单的离子化合物和共价化合物。
希望学生通过拓展视野栏目将化学键与物质性质联系起来,可以再补充一些信息,如金刚石的熔点较高是因为熔化时要破坏碳原子之间的共价键等。
2 化学反应与能量转化
引导学生从物质变化和能量变化两个角度关注化学反应。
一、化学反应中能量变化的本质及转化形式
从“物质具有的能量包括微粒运动的动能、微粒间相互作用的势能等”这一微观角度认识物质具有能量。
本节不出现“键能”概念,而用化学键断裂吸收的能量或化学键形成放出的能量来表示能量的变化。只要求学生能根据化学反应过程中旧化学键断裂吸收的能量和新化学键形成放出的能量的数据判断该反应是吸热还是放热,并不要求学生利用键能进行化学反应热效应的计算;只要求学生能根据图示中反应物总能量与生成物总能量的相对值判断该反应是吸热还是放热,并不要求学生利用反应物、生成物能量差进行化学反应热效应的计算。可结合交流研讨栏目设置以下讨论问题:通过分析说明氢气燃烧的过程吸收能量还是释放能量?化学反应为什么会伴随着能量变化?可以尝试让学生用图示表征化学反应中能量变化的实质。
教师可以让学生结合个人对物质变化的认识进一步丰富、完善此图,也可以让学生独立用图示表示自己对化学反应的认识。
二、化学反应能量转化的重要应用——化学电池
在此处不必进行“化学电池”与“原电池”概念的区分。“原电池由哪些部分组成”“原电池中各部分的作用是什么”是本部分的核心问题。
对于氢氧燃料电池,教师应将教学的重点定位在“氢氧燃料电池由哪几部分构成?各部分作用是什么?对构成各部分的物质有什么要求,哪些能替换,哪些不能替换?”等问题的研讨上,以引导学生认识原电池的构成要素,初步建立原电池装置的构成认识模型。关于氢氧燃料电池的工作原理,是学生关注的热点问题之一,也是教学难点,教师可以通过播放动画、讲解等形式让学生初步了解,并不要求学生掌握。教师在这部分内容教学时,要多采用概括的方式,促使学生将具体的电池与抽象的认识模型联系起来,以便于他们掌握原电池的构成四要素——电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体。
设计一个简单的原电池活动探究内容定位是确定氧化还原反应的齐纳提下,基于装置构成模型设计原电池。在实施时可以提供多种电极材料、电解质溶液供其选择,但面对学生的多样化设计,讨论的落点应该是在给定电池反应(氧化还原反应)的情况下设计,电极反应物(锌和氢离子)不能替换。因此负极材料只能是锌片,电解质溶液中的阳离子一定含氢离子,而正极材料、电解质溶液的阴离子可以是多样的。此处的教学不应该将落点放在“不同电极材料、电解质溶液产生电流大小不同”上。在学生交流设计的原电池时,一定要强调汇报的思路,以达成“依据构成模型设计原电池”的目标。本活动结束后,应进一步提升学生对原电池构成要素之间关系的认识,如锌片既是负极反应物也是负极材料、硫酸既是离子导体也是正极反应物,建立构成要素之间的关联。
关于原电池的工作原理,建议教师结合微观动画进行教学,一方面让学生获得直观感性认识,再通过电极反应进行符号表达,用语言描述带电微粒的移动情况等;另一方面通过比较试管中锌与稀硫酸反应的微观示意图,引导学生深化对氧化反应、还原反应分开进行的必要性的理解。注意控制原电池工作原理的深广度,仅限于铜锌原电池型简单电池工作原理的分析,不宜拓展。认识锌锰干电池时,重点是建立其构成与电池构成要素之间的关联,而不是其电极反应、工作原理。
3 化学反应的快慢和限度
化学反应速率和化学平衡分别属于化学动力学和化学热力学的范畴,其涉及的内容非常丰富。但是本节教学的目的不是让学生深入认识化学反应速率和化学平衡的知识,而是引导学生认识到化学反应有快慢之分,建立化学平衡的冠带你,知道化学反应速率的大小以及化学平衡状态是相对的且可以随外界条件的改变而改变。本节教材只是引导学生通过实验和生活经验归纳得到一些简单结论,而不进行理论分析。
一、化学反应的快慢
只要求学生根据已有的学习经验和实验认识到不同反应的化学反应速率不同、知道反应条件(温度、浓度、催化剂)的改变对化学反应速率产生影响、建立化学平衡的观点,不需要进行理论分析。
要求学生知道化学反应速率的表示方法,并能进行简单的计算。
探究化学反应速率的影响因素建议教师为学生提供汇报的基本框架,如按照“假设是什么?提出假设的依据是什么?对应的实验方案是什么?预期的实验现象是什么?实施实验中真实观察到的现象是什么?结论是什么?”这一问题线索进行汇报交流。最后回到“研究化学反应速率对优化生产条件具有指导意义”这一背景下。
可以以“催化剂与化学工业”“催化剂与生活”为课题,组织学生开展研究下学习,引导学生深入了解催化剂在优化化工生产条件和提高生活质量中的重要作用。
二、化学反应的限度
以优化化工生产条件作为背景。
二氧化硫可逆反应的交流研讨栏目问题的解决是通过排除法完成的。
可以借助学生熟悉的溶解结晶现象,利用溶解平衡促进学生对可逆反应、化学平衡概念的理解。
此处的可逆反应概念是狭义的,不同于热力学概念,热力学假设所有化学反应都是可逆的。在教学中教师应以具体示例丰富本段内容。条件改变平衡如何改变在选择性必修中继续讨论。
第三章 简单的有机化合物
1 认识有机化合物
由不同领域、具备不同性能的典型有机化合物的应用场景和结构式引入。
一、认识有机化合物的一般性质
观察思考中四个演示实验分别从挥发性、溶解性、可燃性、化学特性等角度体现有机化合物的性质,结合生活及学习经验概括提炼大多数有机化合物均具备的性质特点,然后引导学生发现有机化合物有共性也有特性。
在本节教学前可以布置家庭小组作用:收集身边(如厨房、居室、服饰、文具)接触到的有机化合物,并就某一项性质(如溶解性、耐热性、可燃性)进行实验,与常见无机物如食盐、食用碱做对比,写出观察报告以便课上在小组内交流。
二、认识有机化合物的结构特点
1.碳原子的成键特点
明确碳原子成键特点是有机化合物种类繁多的根本原因。从甲烷结构出发,引导学生体会碳四价原子在搭建有机化合物分子结构模型中的作用,逐步概括出有机化合物分子中碳原子成键的一般性规律,进一步预测含更多碳原子的烷烃中碳原子和氢原子的成键情况。看学生是否有清晰的搭建模型思路,如关于共价键类型,能否关注从单键到双键;关于碳骨架,能否关注从碳链到碳环;除了碳原子的成键特点外,能否进一步关注杂原子的成键特点等。
应用多媒体软件引导学生从不同角度观察烷烃分子的立体结构,并鼓励学生课外研讨推导烷烃的分子通式,整个探究活动教师不宜过多提示,注意引导学生进行充分的自评和互评。
基于碳四价原则概括归纳有机化合物的结构特点:碳骨架可以是碳链,也可以是碳环;碳碳原子之间可以是单键,也可以是双键、三键,且不同的成键情况对应不同的空间结构。
呈现乙烷、乙烯和乙炔的结构模型,便于学生对比三者的差异,发现有机化合物分子空间结构的多样性以及有机化合物分子中碳原子基于碳四价成键情况的丰富性。讨论环节重点讨论三者在碳原子成键类型上的差异以及由此导致的氢原子数、分子空间结构上的差异,引起学生的规律性认识。
引导学生从烷烃出发,发现同系物的存在,概括同系物的概念,但不要求迁移到其他类别的同系物。对于烷烃分子通式的推断,可以组织学生结合搭建出来的甲烷、乙烷、丙烷的球棍模型进行讨论交流,引导学生自主发生规律概括出通式。
分析碳杂键时,引导学生思考,碳原子结构决定了碳的四价,那么氧原子、氯原子在与其他原子形成共价键的时候有什么规律?学生可以同样从原子结构切入进行分析推断发现规律。
教学素材:分子机器设计。
甲烷的光照氯代反应可以通过实验视频、模拟微观动画等方式呈现,形象化展示甲烷与氯气反应的各级取代产物的空间立体结构,引导学生进一步体会甲烷的立体结构以及有机反应的实质是化学键的转化且通常是局部化学键的断裂和形成。不建议将甲烷氯代反应的教学重点放在由反应现象推论产物上。
2.有机化合物中的官能团
引导学生从实验现象推断物质性质,进而分析什么样的结构差异导致了性质差异,从而引出官能团的概念。官能团是本节的重要概念,是分析有机化合物结构的重要角度。教师应围绕官能团对学生认识有机化合物结构的功能来设计教学活动,不能将教学重点落在官能团的辨识记忆上。
可以选择含有常见官能团的简单有机化合物,并给出结构简式,设问则指向现象、性质和结构的关联。例如可以用乙烷、乙烯的性质差异导致的一些实验现象的不同作为素材展开讨论,活动落脚点是帮助学生发现官能团对有机化合物特性的决定作用,进而明确官能团的定义,初步建立官能团的概念。
3.同分异构现象和同分异构体
从性质差异切入,引入同分异构概念,从正丁烷、异丁烷的某些物理性质的差异引发学生思考二者的结构差异,进而发现同分异构现象在有机化合物中的存在,有助于学生深刻体会“结构决定性质、性质反映结构”的有机化学学科思想。学生通过搭建四碳、五碳烷烃分子模型的过程,发现同分异构现象,建立同分异构体的概念。
教师可以引导下也是将正丁烷的球棍模型转化成异丁烷:将正丁烷上的氢拆下插上甲基,以认识碳链的异构并正确书写丁烷的来个闹钟同分异构体的结构式、结构简式;还可以引导下学生思考甲烷、乙烷、丙烷没有同分异构体,认识烷烃的同分异构现象的特点:碳原子越多,同分异构体的种类越多,且烷烃同分异构现象的实质是分子中碳原子结合方式的的不同。还可以延伸到戊烷、己烷同分异构体的探究中:尽管组成和相对分子质量相同(同分),但结构不同(异构),导致性质不同,是两种不同的物质;同分异构现象是有机化合物普遍存在的重要现象,也是有机化合物种类繁多的重要表现。
2 从化石燃料中获取有机化合物
由天然气、石油、煤作为燃料的应用场景引入,引发学生思考化石燃料在有机化工原料制备方面的重要应用。
一、从天然气、石油和煤中获取燃料
介绍石油分馏时,首先说明随着烃分子里碳原子数的增加,烃的沸点也相应升高,然后再提出如何把石油组分里低沸点烃和高沸点烃分开的问题启发学生思考讨论,引导他们明确石油分馏的原理,有条件可补充相关实验。
二、石油裂解与乙烯
石油裂化只要求学生了解裂化的目的和原理,不要求进一步区分热裂化和催化裂化。
可以发动学生广泛收集以乙烯为初始原料所得有机化工产品在生活、生产、国防、科技中应用的实物,生动活泼地进行STS教育。
通过乙烯与溴水反应的现象和化学方程式初步认识有机化学中的加成反应。在乙烯与氯化氢、水加成反应的化学方程式的书写过程中一定要强调书写的规范性、原子或原子团之间的连接顺序,甚至可以先联系用结构式表示的化学方程式,然后改写为用结构简式表示的化学方程式,这里还可以补充一定条件下与氢气的加成反应。
三、煤的干馏与苯
煤干馏的产物只要求学生大致了解既含无机物又含有机物,而有机物中以芳香烃(如苯)为主,不要求记更多的具体物质。
了解苯分子中碳原子成键的不饱和性,并通过球棍模型体会苯分子中各原子的空间排布情况。关于苯的分子结构,这里只从分子组成与烷烃的比较初步认识苯分子碳的不饱和程度,以及通过科学史介绍得出凯库勒式。通过苯既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色也不能使溴水褪色的实验现象激发学生产生疑问,结合实验现象分析苯分子独特结构,由溴代反应说明苯具有特殊的化学性质:容易取代难以加成。注意苯与溴水的现象是萃取,红棕色溴单质到苯层不是加成反应。
四、有机高分子化合物与有机高分子材料
为了引导学生理解加聚反应的规律,可以在聚乙烯的基础上安排迁移应用活动,让学生思考聚氯乙烯树脂的制备反应,作为对乙烯的加聚反应知识的直接应用。
为了避免与学生已有知识重复,这里将聚乙烯塑料的应用范围(薄膜、管材、纤维等)与材质(以密度大小来加以分类)联系起来。
引导学生从化学成分的角度认识聚乙烯塑料和聚氯乙烯树脂,前者是聚乙烯树脂为母体,加入所需添加剂(增塑剂、防老剂)之后经成型加工所得制品,后者是由乙烯经加聚反应制得的合成有机高分子化合物。
合成橡胶的教学中以顺丁橡胶的高分子链为例,由高分子链的卷曲认识橡胶的高弹性。可以利用音像资料介绍天然橡胶和合成橡胶不同的生产工艺及应用。从性能和用途角度介绍顺丁橡胶及其他常见通用橡胶。不要求学生掌握这些聚合物的单体和链节。
对纤维织品的分类及简单的工艺介绍,说明合成纤维是乙烯树的又一成果。
3 饮食中的有机化合物
一、乙醇
通过演示或学生动手搭建都可以以乙烷和水分子的球棍模型为母体,认识到乙醇分子既可以看成是乙烷分子中的氢原子被羟基取代,又可以看成是水分子中的氢原子被乙基取代,加深对乙醇分子结构中既有有机碳链结构又有原子团结构的认识,以解释其物理性质,也引导学生进一步分析乙醇分子与乙烷分子结构的差异。
为进行乙醇化学性质比较,可以播放水与钠的反应录像,分析两个反应的共同之处(都属于置换反应)。通过现象推论产物,通过对比反应物和产物结构分析乙醇分子结构中的活性部位,进而体会官能团在分子结构中的重要地位。
利用乙醇在人体内转化的素材引发学生思考:乙醇发生了哪些变化,表现出怎样的性质?这和实验探究中的乙醇的转化有哪些相同和不同之处?使学生进一步体会,乙醇氧化的实质以及不同环境相同变化的条件问题。
教学素材:饮酒交通事故;假酒毒死人。
二、乙酸
同样可以由实际用途切入,从用途引出性质和结构,引导学生关注碳原子的成键方式和成键特点,并与乙烷分子对比找到乙酸中的官能团。训练化学方程式书写技巧。乙酸的酯化反应组织学生思考:浓硫酸什么作用?为什么反应物必须是无水液体?为什么要用饱和碳酸钠溶液吸收产物?为什么导气管不能伸入饱和碳酸钠溶液中?(防止倒吸)
三、糖类、油脂和蛋白质
对于葡萄糖分子结构中的醛基及葡萄糖的还原性(易被氧化)只作初步了解,知道特征检验试剂和现象即可,对反应的化学方程式不作要求,因为教材正文中并没有乙醛和醛基的内容。除教材内容外可以让学生列举纤维素的存在和应用。
关于氨基酸的教学需要说明:人体内摄入的蛋白质在酶的催化下水解的最终产物是各种ɑ-氨基酸;各种ɑ-氨基酸在人体内重新合成各种所需的蛋白质。

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