内容正文:
教 学 设 计
课程名称
物质及其反应的分类
教师姓名
授课时长
40分钟
知识点来源
学科:化学 年级:高一 教材版本:苏教版(2019)必修第一册
课题:专题1 第一单元 物质及其反应的分类
知识点描述
1.物质的分类:分类之前先确定标准,可以按物质的状态、导电性、在水中的溶解性、组成和性质等标准对物质进行分类;根据物质的组成可将物质分为混合物和纯净物,纯净物又分为单质和化合物,化合物进一步分为氧化物、酸、碱、盐等。
2.氧化物的再分类:能与碱反应生成盐和水的氧化物叫酸性氧化物;能与酸反应生成盐和水的氧化物叫碱性氧化物。
3.物质的转化:不同类别的物质在一定条件下可以相互转化,如单质可转化为氧化物,氧化物可转化为酸或碱,酸、碱、盐之间可以相互转化。
4.化学反应的分类:根据反应物和生成物的类别及数量分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应四种基本类型;根据反应前后元素化合价是否变化分为氧化还原反应和非氧化还原反应。
教学目标(指向核心素养)
一、宏观辨识与微观探析
1.能依据不同的标准(组成、性质、状态等)对常见物质进行分类,从物质类别的视角认识物质的多样性。
2.能从元素化合价是否变化的角度,初步区分氧化还原反应与非氧化还原反应。
二、证据推理与模型认知
1.建构物质分类的树状模型,学会“确定标准—逐层归类”的分类方法。
2.通过归纳四种基本反应类型与氧化还原反应的关系,建构化学反应分类的认知模型。
三、科学探究与创新意识
1.通过“交流与讨论”书写物质间转化的化学方程式,体会类别视角对预测物质性质与转化路径的作用。
2.在分类活动中养成严谨求实、乐于探究的科学态度。
四、科学态度与社会责任
1.了解维勒人工合成尿素的化学史,体会化学对制备生产、生活所需物质的价值。
2.初步形成运用分类思想研究物质及其变化的意识。
教学重点
物质的分类标准与方法;酸性氧化物、碱性氧化物的概念与性质;化学反应的两种分类角度(四种基本反应类型、氧化还原反应与非氧化还原反应)。
教学难点
酸性氧化物与碱性氧化物的判断(金属氧化物、非金属氧化物与酸性、碱性氧化物的关系);从化合价变化的角度判断氧化还原反应。
适用对象
高一年级学生(苏教版2019·必修第一册)
课型
(注:可选择如下选项,也可以补充填写)
■新授课 □复习课 □习题课 □实验课 □其他
教学用途
(注:可选择如下选项,也可以补充填写)
■课堂教学 □课前预习 □课后复习 □其他
设计思路
教材与学情:本课时是学生进入高中后的第一节化学新授课,初中已学过四种基本反应类型和常见物质类别,本课时在此基础上系统建构物质的分类方法,起承上启下的作用。
设计主线:生活分类情境引入→物质的分类(树状分类图)→氧化物的分类与物质的转化→化学反应的分类→反馈练习,全课40分钟。
难点突破:用“金属氧化物一定是碱性氧化物吗”“一氧化碳是酸性氧化物吗”等反例辨析,让学生自主完善概念外延。
反馈矫正:通过“学以致用”与课堂练习当堂检测分类方法的掌握情况,防止概念混淆。
教 学 过 程
环节
内 容
设计意图
一、导入新课
(约4分钟)
【情境引入】走进图书馆,数以万计的图书按文学、科学、历史等类别分架摆放;走进超市,商品按食品、日用品、电器等区域陈列。分类,能让繁杂的事物变得井然有序。
【设问】自然界中100多种元素构成了数以千万计、形态各异的物质,化学家是怎样对如此众多的物质进行分类研究的?化学反应又有哪些类别?——引出课题。
从生活中的分类现象切入,让学生体会分类是研究和认识物质的重要方法,引出课题。
二、新课教学(一)
(约10分钟)
1.【提问】分类必须先确定标准。回顾初中知识:我们可以按照哪些标准对化学物质进行分类?
2.【归纳】按物质的状态分为气态、液态、固态物质;按导电性分为导体、半导体、绝缘体;按在水中的溶解性分为易溶物、可溶物、微溶物、难溶物;最常用的是按物质的组成和性质分类。
3.【展示】根据物质的组成对物质进行分类,如图1所示。
图1 物质按组成分类的树状分类图
4.【辨析】由同种元素组成的物质一定是单质吗?——氧气和臭氧的混合气体虽然只含一种元素,但属于混合物;单质首先必须是纯净物。
5.【学以致用】对空气、乙醇、水、硫酸铵、铜、碘酒、碘、氧气、石墨、食盐水、二氧化碳、氧化铜、氢氧化铁等物质进行分类,并说明分类依据。
通过多标准分类与树状分类图的建构,帮助学生建立“确定标准—逐层归类”的分类思想。
三、新课教学(二)
(约12分钟)
1.【讲解】对氧化物还可以按性质继续分类:能与碱反应生成盐和水的氧化物叫酸性氧化物,如CO2、SO2、SO3;能与酸反应生成盐和水的氧化物叫碱性氧化物,如CaO、Na2O、CuO。
2.【练习】书写下列反应的化学方程式:
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
3.【设问】酸性氧化物都是非金属氧化物吗?——Mn2O7是金属氧化物,却能跟碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物;CO、NO等既不与酸反应也不与碱反应生成盐和水,属于不成盐氧化物。
4.【交流讨论】以钙的单质及其化合物为例,写出物质间转化的化学方程式:
2Ca + O2 = 2CaO,CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH
高温煅烧碳酸钙:CaCO3 CaO + CO2↑
5.【科学史话】1828年,德国化学家维勒蒸发氰酸铵(NH4CNO)的水溶液得到尿素[CO(NH2)2],首次人工实现了由无机物到有机物的转化。
在分类视角下学习酸性氧化物、碱性氧化物的性质,通过钙的转化关系体会“类别—转化”的研究思路。
四、新课教学(三)
(约10分钟)
1.【归纳】根据反应物和生成物的类别与数量,化学反应分为四种基本类型:化合反应(A + B = AB)、分解反应(AB = A + B)、置换反应(AB + C = A + CB)、复分解反应(AB + CD = AD + CB)。
2.【设问】Fe2O3与CO在高温下的反应属于哪种基本反应类型?——它不属于任何一种基本反应类型,说明四种基本反应类型不能涵盖所有的化学反应。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
3.【讲解】根据反应前后元素的化合价是否发生变化,可以把化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。上述反应中铁元素的化合价由+3价变为0价,碳元素的化合价由+2价变为+4价,属于氧化还原反应。
4.【讨论】四种基本反应类型与氧化还原反应有什么关系?——置换反应都是氧化还原反应;复分解反应都不是氧化还原反应;有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应,如图2所示。
图2 四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
从“化合价是否变化”这一新视角对反应再分类,借助集合关系图发展模型认知素养。
五、课堂小结与作业
(约4分钟)
1.知识小结:物质的分类标准与树状分类图;酸性氧化物、碱性氧化物的概念;四种基本反应类型与氧化还原反应的关系。
2.方法小结:确定分类标准→按层级归类→依据物质类别推测性质、设计转化路径。
3.布置作业:完成课本第8页第1、2、3、4题;预习下一课时内容。
凝练分类研究的思路与方法,预告下节内容,实现课内外学习的衔接。
课堂作业(举一反三·典型题3道)
题1.下列说法中正确的是( )
A.金属氧化物都是碱性氧化物 B.酸中一定含有氢元素
C.含有金属元素的化合物都是盐 D.非金属氧化物都是酸性氧化物
题2.对于下列反应的反应类型的判断,不正确的是( )
A.CO2 + H2O = H2CO3 化合反应;非氧化还原反应
B.Cu(OH)2 CuO + H2O 分解反应;非氧化还原反应
C.Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 置换反应;氧化还原反应
D.NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3 复分解反应;非氧化还原反应
题3.钙的单质及其化合物之间存在如下转化关系:Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO3。写出各步转化的化学方程式,并指出所属的基本反应类型。
参考答案
题1.选B A项,Mn2O7是金属氧化物,但它能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,判断错误;B项,酸是指电离时产生的阳离子全部是氢离子的化合物,酸中一定含有氢元素,判断正确;C项,CaO、CuO等含有金属元素,但它们属于碱性氧化物而不是盐,判断错误;D项,CO、NO属于非金属氧化物,但它们既不与酸反应也不与碱反应生成盐和水,不是酸性氧化物,判断错误。
题2.选C 置换反应是指一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。C项中CO是化合物,该反应不属于置换反应,判断不正确,故选C;但该反应中铁元素的化合价由+3价变为0价,碳元素的化合价由+2价变为+4价,属于氧化还原反应,这一判断是正确的。A项为“多变一”的化合反应,反应前后没有元素化合价发生变化,判断正确;B项为“一变多”的分解反应,反应前后没有元素化合价发生变化,判断正确;D项中两种化合物相互交换成分生成沉淀,属于复分解反应,反应前后没有元素化合价发生变化,判断正确。
题3.(1)钙与氧气化合生成氧化钙:2Ca + O2 = 2CaO,属于化合反应。
(2)氧化钙是碱性氧化物,能与水化合生成氢氧化钙:CaO + H2O = Ca(OH)2,属于化合反应。
(3)氢氧化钙与可溶性的碳酸钠溶液反应,生成碳酸钙沉淀:Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH,两种化合物相互交换成分生成沉淀,属于复分解反应。
教学反思
1.本节课采用阅读教材、投影展示、交流讨论相结合的形式组织教学,引导学生依据不同标准对物质进行分类,学生初步建立了分类研究的思想方法,课堂气氛活跃,达成度较好。
2.酸性氧化物与碱性氧化物的判断是易错点,“金属氧化物不一定是碱性氧化物、非金属氧化物不一定是酸性氧化物”须通过典型反例(Mn2O7、CO、NO)反复辨析强化。
3.四种基本反应类型不能涵盖所有反应,由氧化铁与一氧化碳的反应引出氧化还原反应时,学生对化合价变化的理解还需在后续学习中不断深化,本节课只要求从化合价变化的角度初步认识。
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