化學反應原理模塊是選修模塊中唯一一個必考模塊,主要內(nèi)容包括三部分:化學反應與能量變化、反應速率與化學平衡、溶液中的離子平衡。
化學反應原理每個部分都按照“認識化學反應”到“應用化學反應”的認識線索展開。并且,這里的每個部分都有新增內(nèi)容,反應與能量變化增加了蓋斯定律,反應速率與化學平衡增加了化學平衡常數(shù)以及濃度商、熵焓內(nèi)容,溶液中的離子平衡增加了溶度積(沉淀溶解常數(shù))等內(nèi)容。
教師們對熵焓內(nèi)容的爭論最大,主要爭論點在于需要增加多少?怎樣把握深廣度?
一、引入熵焓很有必要
曾經(jīng)與一位經(jīng)濟審計專業(yè)人員討論社會發(fā)展速率與社會混亂度之間是否有聯(lián)系,這位高中理科畢業(yè)、然后在畢業(yè)于著名高校的運籌專業(yè)的先生使用了很多專業(yè)術語,主要依據(jù)的還是將社會看作一個平衡體系,利用化學平衡理論中的焓熵函數(shù),通過焓減以及熵增,得出結論:社會發(fā)展太快,社會混亂度一定增加,還告訴我,經(jīng)濟年發(fā)展速率高于8%社會進入亞穩(wěn)狀態(tài),經(jīng)濟年發(fā)展速率高于12.5%則進入實際不可控狀態(tài)。然后困惑地疑問:“你可能不清楚我所說的吧?可能太專業(yè)。”我問:“為什么不直接使用吉布斯自由能呢?”他回答:“沒有直接聯(lián)系。”
我很驚訝,他竟然不知道所廣泛使用的焓熵函數(shù)來源于化學理論,而這正好為是他所熟悉的我的化學專業(yè);同時因為可能他的專業(yè)著作沒有直接給予吉布斯自由能,竟然不清楚之。
一個高中畢業(yè)生,不清楚化學熱力學的基礎知識,不應當算作優(yōu)化學素養(yǎng)的接班人;一個運籌專業(yè)的畢業(yè)生,不知道熵焓來源于化學,不怪高校,應當責備高中化學教育。我很困惑,今天的課程標準制定者是經(jīng)過怎樣的過程決定的,我想早該這樣了,而今天,這塊兒理論知識進入了高中化學,既感到高興,又覺得有難度;難度在把握怎樣的深廣度。
較早,地球物理學家根據(jù)化學熱力學的焓減小消除了讓我們擔心的“熱寂論”,不久后,信息學使用了化學熱力學的熵的引申“信息熵”,生命科學使用了“負熵”,化學熱力學函數(shù)廣泛被使用,而學生今天可以知道了,這應當感謝教育決策部門以及新教材編寫者。
焓熵的引入雖然那增加了學生的負擔,但是完備了學生的科學認識和化學素養(yǎng),也間接有利于培養(yǎng)并提升自己的國家和社會責任感。
二、按課程標準把握深廣度
不是本科教育,屬于中等基礎教育,要求自然應當不高。
新課程標準在反應與能量的內(nèi)容要求:能舉例說明化學能與熱能的相互轉化,了解反應熱和焓變的涵義,能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。
新課程標準在反應速率與化學平衡的內(nèi)容要求:能用焓變和熵變說明化學反應的方向。
了解焓變的涵義,能用焓變和熵變說明化學反應的方向,這就告訴我們,知道化學反應發(fā)生的總趨向是體系能量降低與熵的增加,不需要給出焓變的準確定義,并不要求給熵下定義,只要求學生知道熵是判斷化學反應方向的重要依據(jù)。
三、按專家觀點把握深廣度
通過視頻學習,可以看出北京師范大學化學教育研究所的王磊教授、物理化學專家高盤良教授、北京35中教師支瑤等在高中學習焓熵深廣度的把握上,與課程標準基本一致,并且進行了細化。
四、按高考題把握深廣度
1、低的標準可以通過這個天津試題把握深廣度
(09天津卷 6)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH=-566 kJ/mol
Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+
;ΔH=-226 kJ/mol
根據(jù)以上熱化學方程式判斷,下列說法正確的是
A.CO的燃燒熱為283 kJ
B.右圖可表示由CO生成CO2的反應過程和能量關系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g);ΔH>-452 kJ/mol
D.CO(g)與Na2O2(s)反應放出509 kJ熱量時,電子轉移數(shù)為6.02×1023
先看解析過程:A、燃燒熱的單位出錯,應為kJ/mol,錯;B、圖中的量標明錯誤,應標為2 mol CO和2 mol CO2,故錯。C、CO2氣體的能量大于固體的能量,故C項中放出的能量應小于452kJ,而?H用負值表示時,則大于-452kJ/mol,正確;D、考查蓋斯定律,可以將下式乘以2,然后與上式相加,再除以2,即得CO與Na2O2的反應熱,所得熱量為57KJ,即:CO(g)與Na2O2(s)反應放出57kJ熱量時,電子轉移1mol。故D項錯。
會進行物質狀態(tài)不同的比較、能量高低的比較、可以進行簡單的蓋斯定律的計算,就可以完成上述題目。
2、這個題目來自2010年江蘇高考化學試題第8題,從這個題目可以進行學習熵焓深廣度的高的標準。
8、下列說法不正確的是
A.鉛蓄電池在放電過程中,負極質量減小,正極質量增加
B.常溫下,反應C(s)+CO2(g)==2CO(g)不能自發(fā)進行,則該反應的△H>0
C.一定條件下,使用催化劑能加快反應速率并提高反應物的平衡轉化率
D相同條件下,溶液中的Fe3+、Cu2+、Zn2+的氧化性依次減弱
其中B項屬于化學熱力學討論范疇,在這里需要通過吉布斯自由能△G=△H-T△S,因為是非自發(fā)進行的反應,所以△G>0;又因為是固體生成氣體的反應,所以熵值增加,△S>0.
由此得出△H是兩個正值的和的結論。即:△H>0。當然可以通過這是高中典型的吸熱反應,得出結論:△H>0。
只要在教學中端正認識、把握對深廣度,就可以避免教學的平庸化、可可以避免教學中分不清高中內(nèi)容、大學內(nèi)容的界線的現(xiàn)象。