基于学科本质的解读——化学变化 课件(共30张PPT内嵌视频)

(共30张PPT)
基于学科本质的解读
——化学变化
化学学科的本质特征——认识物质和创造物质[1]
不同层面创造物质
符号形式描述物质
微观层次认识物质
在原子、分子水平上
[1]中华人民共 和 国 教 育 部．普 通 高 中 化 学 课 程 标 准 （２０１７年 版）．北京：人民教育出版社，２０１8
起步阶段
对本原物质的认识：“五行”说认为，五行（金、木、水、火、土）相生、相克，遂有物质的生成与消失
基础阶段
对本原物质的认识并不能代表对具体物质的认识，科学的元素概念形成较晚，使得人类的化学活动长期缺乏正确观念指导
发展阶段
研究对象日益复杂、广泛：从无机物的反应到生物效应反应基础，到宇宙空间的化学演化，从研究简单反应到研究复杂反应体系……
研究日益精细、深入：由现象到形式和内容到本质；从静态到激发态、过渡态等动态过程；由宏观规律到微观机理……
认识化学变化与认识物质的组成和结构互相促进、互相制约：实现对化学反应过程的跟踪、分析和模拟……
人类对化学变化认识的发展过程[2]
[2]《化学发展史》编写组编著 . 化学发展史（第一编）[M]. 北京：科学出版社，1980.
宏观认识化学变化
古人钻木取火
石器时代
青铜器
时代
铁器
时代
铝的发现和使用
燃烧是最常见的化学变化
宏观认识化学变化
有新物质生成的变化称为化学变化
化学变化一定伴随着能量的转化
物质的燃烧有新物质生成；燃烧伴随着发光、放热
宏观认识化学变化
在化学变化中，常常伴随着一些现象，
如：发光、放热、变色、生成气体和产生沉淀等。
宏观认识化学变化
在化学变化中，常伴随着一些现象，如发热、发光、变色、放出气体和生成沉淀，这些现象有助于判断物质是否发生了化学变化
CO2 + H2O = H2CO3 碳酸能使紫色石蕊试液变红
宏观认识化学变化
是否加催化剂、改变温度与接触面积，以及反应物浓度等
改变反应条件来调控化学变化的速率与生成物
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
光照
叶绿素
2CO2 + 2H2O 2HCOOH + O2
光
催化剂
CO2可生产甲酸：
宏观认识化学变化
通过控制化学变化的条件调控化学变化
H2O2 H2O + O2
反应缓慢
2H2O2 2H2O + O2↑
MnO2
反应迅速
可以通过加催化剂加快化学反应的速率
宏观认识化学变化
通过控制化学变化的条件调控化学变化
铁锅不燃烧
铁丝在纯氧中燃烧
铁粉在空气中燃烧
通过增大反应物之间的接触面积和反应物浓度改变化学变化
宏观认识化学变化
通过控制化学反应的温度来调控生成的物质
固体
温度
Fe2O3
Fe3O4
FeO
Fe
查阅资料：
右图是CO与铁的氧化物反应生成的固体产物受到温度的影响。
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
化学变化是可调控的
通过改变装置调控化学变化是否发生
实验室制备CO2发生装置
启普发生器
简易版启普发生器
可以通过分离反应物使化学变化停止
宏观认识化学变化
化学变化需要一定的条件， 可以通过反应条件调控化学反应
如：小李同学观察到老师每次拿镁条来做实验时，镁条表面总有一层灰黑色
的“外衣”，用砂纸打磨后才露出银白色的金属光泽，他请教老师后知道这
层“外衣”是镁条与空气中某些物质反应生成的新物质。他猜想可能是氧化镁，
可能是氢氧化镁[Mg(OH)2]， 也可能是碱式碳酸镁 [Mg2(OH)2CO3]。
（1）老师引导他分析，该“外衣”不可能是氧化镁，原因是 。
（2）小李同学收集一些干燥的“外衣”，放入一个与空气相隔绝的容器
中加热，并将生成的气体依次通入装有干燥剂(只吸收水分，不产生新气体)
的干燥管和装有足量澄清石灰水的烧杯中。结果，干燥管质量增加，
澄清石灰水变浑浊，原容器中则留下白色粉末。
①该“外衣”不可能是Mg(OH)2，原因是 。
②写出该物质受热分解的化学方程式: 。
微观分析化学变化
化学变化是一种或多种物质
在原子核不发生改变的情况下变成新物质的过程
化学变化微观本质：分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子
2H2+O2 2H2O
点燃
微
观
宏
观
原子种类
分子数目
元素质量
物质总质量
原子数目
原子质量
元素种类
分子种类
物质种类
元素化合价
一定不变
一定改变
可能改变
化学变化过程中：
【课堂巩固】
1.从宏观，微观，符号相结合的视角探究物质及其变化是学习化学的一种科学思维。如图是工业上在一定条件下合成氨气的微观示意图。下列有关说法不正确的是（ ）
A．反应前后元素种类不变 B．反应前后物质总质量不变
C．反应前后原子个数改变 D．反应前后分子个数改变
C
探究太空舱的固体供氧剂
（1）固体X的化学式 。
（2）如果有44gCO2参与反应，生成106gNa2CO3和16gO2，参加反应固体X的质量为多少g？ 。
（3）与高锰酸钾和氯酸钾分解制氧气相比，Na2O2制氧气有何优点？
2X + 2CO2 2Na2CO3 + O2
Na2O2
78g
化学变化中的物质变化是可利用的
将二氧化碳转化为氧气，实现小型碳循环；常温下反应，节省能源
化学变化是一种或多种物质
在原子核不发生改变的情况下变成新物质的过程
微观分析化学变化
化学反应前后：
原子的 _____ 没有改变，
原子的 _____ 没有增减，
原子的 _____ 也没有变化
种类
数目
质量
化学反应前后的各物质的质量总和必然相等。
质量守恒定律
定律成立的原因：
拉瓦锡
符号表征化学变化
化学变化前后原子的种类、数目和质量不变，遵循元素守恒
H2 + O2 H2O
点燃
2H2 + O2 2H2O
4 32 36
点燃
用化学方程式表示化学变化：体现出物质在化学变化中的质量关系
4g氢气与32g氧气充分反应，生成水 g
若使8g氢气燃烧完全，需 g氧气支持燃烧
36
64
宏观
微观
符号
符号表征化学变化
化学变化前后原子的种类、数目和质量不变，遵循元素守恒
（1）从宏现的角度看，化学方程式反映了一个客观的化学反应事实，清楚地表达了反应物、生成物和反应条件。
（2）从微观角度看，化学方程式反映了反应物、生成物之间微粒的数量关系。
（3）从质量的角度看，化学方程式能反映反应物、生成物之间的质量关系，体现了质量守恒定律。
化学变化是可利用的
化学变化中的能量变化是可利用的
光合作用
火箭升空
化学变化是有利用的
化学变化伴随着能量的转化，遵循能量守恒
化学能→光能和热能
太阳能→化学能
电能→化学能
化学变化是可利用的
化学变化中的物质变化是可利用的
CO2 + 3H2 CH3OH + H2O
一定条件
CO2可生产甲醇，微观示意图如下：
该反应的化学方程式 。
化学变化是可利用的
利用化学变化既可变废为宝，也可创造神奇物质
将CO2制成可降解塑料
将CO2制成淀粉
化学变化是可利用的
利用化学变化提取并创造新物质
天然物质
人工合成物质
改变分子结构
化学变化是可利用的
利用化学变化可创造某些物质
化学变化让世界丰富多彩！
课后测验讲解
《基于学科本质解读——化学变化》
第1题 从元素种类在反应前后不变的角度，反应物只有金属钠与水，只有Na、H、O三元素，故选A
第2题 碳元素由单质到化合物，而氢元素由化合物中到单质中，化合价改变，故选B
第3题 从化学反应方程式中反映的质量关系，选D
第4题 从微观角度，题目给出反应物与生成物的微粒数目关系
（1）二氧化氯 +4 （2）Cl2+2NaClO2==ClO2+NaCl
课后测验讲解
《基于学科本质解读——化学变化》
第5题 (1) 2CO+2NO== 2CO2 + N2 (2)
第6题 （1）从反应前后物质质量变化的角度，确定反应物与生成物；故答案：反应物是C， 生成物是A、C、D；（2）26 （3）分解反应
第7题 （1）FeO（2）充分利用太阳能，资源循环利用
（3）H2O + 3FeO == Fe3O4 + H2↑
催化剂
课后测验讲解
《基于学科本质解读——化学变化》
第8题
由题意可知：氮化镁能与水剧烈反应前产生氨气
水，湿润的红色石蕊试纸 石蕊试纸变蓝
(1) -3
(2) 氮气的性质稳定，而氧气化学性质比较活泼
(3) 3Mg + N2 Mg3N2
(4) 2Mg + CO2 2MgO + C
(5) 不能 因为镁在空气中燃烧还会与氮气反应，使测定结果偏大