专题1微观结构与物质的多样性解读.docx
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专题1微观结构与物质的多样性解读
化学2《专题1 微观结构与物质的多样性》解读
宁波市鄞州中学 汪纪苗
一、《化学2》课程模块在新课程教材体系的地位和作用
《化学2》作为高一年级继高中化学必修课程《化学1》之后的必修课程，提供了4个能够展现化学学科特点和知识架构的专题。
分别是“专题1微观结构与物质的多样性”、“专题2化学反应与能量转化”、“专题3有机化合物的获得与应用”、“专题4化学科学与人类文明”，这4个专题通过12个单元来组织学习内容和学生活动，阐述了核心的化学概念和原理，揭示了化学与社会发展的相互关系。
《化学2》在承接《化学1》的知识基础上为必修学生提供了化学理论和原理的基本框架，也为选修学生进一步深入学习打下了坚实的基础。
从教材的宏观体系看，《化学2》所涉及的具体内容主要有三类，即物质结构基础、化学反应原理初步和重要的有机化合物知识。
其中专题一“微观结构与物质的多样性”着力引导学生从结构的角度去认识和把握物质的性质，进而逐步展现化学学科中“结构—性质—用途”的主线，是《化学1》相关内容的深化和拓展；专题二“化学反应与能量变化”中提出了化学反应中的核心概念—“能量”的问题；专题三“有机化合物的获得和应用”介绍了几种最为典型的有机物的获得、性质及其应用；专题四“化学科学与人类文明”则试图帮助学生在完成对必修部分化学的学习后，对化学学科建立较为整体全面的了解和认识。
因此可以说，《化学2》在《化学1》的基础上进一步完善了学生化学理论和知识体系，同时也很好地兼顾了学生掌握知识和思维发展的实际状况。
四个模块之间的关系可用下图表示：
这幅图形象地表达了4个专题相互之间以及专题与化学学科之间的关系，而前三个专题又分别对应了选修的三个模块，并在选修课程中将知识结构和内容进一步深化：
由此可见，《化学2》在整个高中新课程化学知识体系中处于一个非常重要的位置，它既是必修课程中核心的理论知识，又在必修和选修之间起到一个承上启下的纽带作用，能否处理好《化学2》的教学，是高中化学必修和选修教学成功的关键所在。
二、本专题教材分析
1．编写思路
本专题和《化学1》的内容相衍接，在《化学1》所学元素化合物知识的基础上，帮助学生初步建立物质的微粒观，认识元素及其化合物的性质决定于它的结构，为后续课程包括《物质结构与性质》、《有机化学基础》模块的学习打下基础。
本专题从原子、分子、离子层次探究物质性质变化的规律和本质原因。
本专题以揭示微观结构与物质多样性关系为目标，首先必须具备有关物质结构的一些知识，因此本专题首先研究单个原子核外电子的排布及其在化学反应中的变化，以元素周期表为线索，探究微观结构和元素性质的关系；然后从微粒的相互结合方式认识微粒间的相互作用力；最后把微观结构与物质的多样性联系起来，研究同素异形体现象和同分异构现象，探索几种常见晶体的结构和基本特点。
教材的逻辑结构如下：
原子核外电子排布 元素周期表
原子、离子、分子怎样构成物质：
微粒间作用力的多样性
分子间作用力及其对物质性质的影响、水分子间的氢键
共价键、共价分子、共价化合物、有机分子中的共价键
离子键、离子化合物、离子晶体、离子化合物表示
从微观结构了解物质的多样性
常见的晶体
同分异构体
同素异形体
《化学2》专题1的结构图
本专题教学内容涉及原子结构、元素周期律、周期表、化学键、分子间作用力、晶体结构、同分异构现象等物质结构常识，要在有限的课时内完成这些教学任务，教师要控制好教学的深广度，只作一些粗浅的介绍，不宜拓宽加深。
应帮助学生了解物质结构的基本常识，能从微观角度认识物质的多样性与统一性。
同时，帮助学生通过学习，了解对比、归纳、分析、综合、演绎等逻辑方法；认识模型和化学用语在化学概念和理论学习中的作用；认识化学基本理论对物质性质及其变化的指导意义。
另外教材在第二单元介绍了碳原子的成键特征，在第三单元则介绍了有机物的同分异构现象，采用这样的处理方式，有助于打破无机物和有机物之间的绝对界限，从物质结构视角统整了无机化学和有机化学的某些知识，强化了知识间的内在联系。
同时，同素异形体、同分异构体、常见的晶体等知识是以说明“物质的多样性”而呈现的，在概念的理解和应用要求上不宜过高。
2．教材特点
本专题的标题点明了专题的设计意图，即从认识物质的统一性与多样性的高度学习物质结构基本知识。
世界上只有110几种元素，却形成了这么多的物质，体现了物质的多样性。
我们如何去认识这么多的物质，就从物质的微观结构去认识。
要了解物质的微观结构，就要从原子结构入手，再认识分子结构，再认识晶体结构。
另外同素异形现象和同分异构现象的存在也是物质多样性的重要原因。
本专题的主要内容有：
以元素周期律和元素周期表为线索，探究微观结构与元素性质的关系；以微粒相互结合方式探究化学键理论；从微观结构的角度认识物质的多样性。
本专题知识内容丰富、比较抽象、理论知识逻辑严谨、概念多、系统性强。
本专题的教学内容体现以下的特点：
（1）学习内容层次递进关系
本专题共有三个单元：
《核外电子的排布与周期律》、《微粒之间的相互作用力》、《从微观结构看物质的多样性》。
第一单元先引导学生在认识原子组成的基础上进一步了解核外电子排布的基本规律；然后从许多原子的核外电子的排布情况中去认识随着元素核电荷数的递增而出现的原子核外电子排布的周期性变化规律；接着要求学生判断元素的金属性和非金属性强弱，以此理解元素周期律。
在学习元素周期律后，让学生阅读、分析元素周期表，通过交流讨论，了解元素周期表的结构，再通过活动与探究、交流与讨论等形式让学生概要地认识位、构、性之间的关系，最后学习元素周期表的意义。
第二单元则是在第一单元的基础上，学习原子是如何通过得失电子或通过共用电子对的形式形成离子化合物和共价分子（化合物），认识离子键、共价键的概念和成因，学习它们的表示方法，最后简要地介绍了分子间存在的相互作用。
从而能从原子、分子、离子的微观层次去认识宏观物质。
第三单元是在前二个单元学习的基础上，通过分析同素异形现象、同分异构现象产生的原因，帮助学生从物质的微观结构认识物质的多样性，了解为什么100多种元素为什么可以构成种类繁多的物质。
再通过对比不同类型的晶体的构成微粒、微粒间作用力的差异，认识结构上的差异是导致性质不同的根本原因，从本质上理解物质的多样性。
（2）体现了承上启下的作用
本专题在《化学I》中所学的元素化合物知识的基础上，帮助学生初步建立物质的微粒观，认识元素及其化合物的性质决定于它的结构，为后续课程《物质结构与性质》、《有机化学基础》模块的学习打下基础。
同时通过学习，了解对比、归纳、分析、综合、演绎等逻辑关系；学习通过模型、图表、动画等直观方式理解抽象的化学理论和概念的学习技能；认识到化学理论对化学实践的指导意义。
与本专题相关的知识：
《化学I》：
专题1的第一单元中的电解质的概念；第三单元《人类对原子结构的认识》的原子结构知识；《化学I》中的重要金属元素和非金属元素及其化合物的性质的学习。
《化学II》后续模块的学习需要用到专题1的知识进行分析问题、解释原因。
如专题2第二单元（P34）的“交流与讨论”中用键能去解释HCl分解是吸热还是放热反应？
《化学反应原理》专题1第一单元《化学反应中的热效应》中关于化学反应中能量变化原因的解释，用到反应物的总键能与生成物的总键能来计算反应热。
《实验化学》专题2课题1《铝及其化合物的性质》，涉及到铝原子结构示意图，铝原子的电子排布式、铝在周期表中的位置及铝可形成多种配合物。
《化学与生活》专题1第四单元《化学品的安全使用》中以资料卡的形式介绍“相似相溶原理”。
专题2第一单元《摄取人体必需的化学元素》介绍了27种必需元素在周期表中的位置。
《有机化学基础》中都涉及到碳原子的成键方式、有机物的结构简式、结构式、键线式、球棍模型、比例模型、分子的空间结构、同分异构现象及杂化轨道等。
《物质结构与性质》对本专题所学知识进行深化和拓展。
将要学习s、p、d亚层，核外电子排布的三个原理，1－36号元素的电子排布，电离能，电负性；学习金属晶体的微观结构，共价键的类型，晶胞，杂化轨道，价层电子对互斥理论，等电子体原理，分子的极性，手性分子和配合物等知识。
本专题的内容体现了承上启下的作用，但与老教材相比其启下的作用削弱了。
（3）重视学习方法的指导
本专题各单元通过“你知道吗”、“观察与思考”、“活动与探究”、“交流与讨论”、“拓展视野”等栏目组织学生通过多种多样的学习活动来学习，突出学习方法指导。
例如在学习元素周期律、元素周期表时，教材多次要求组织学生阅读、研究、分析元素原子核外电子排布、元素周期表，从中找出规律性的知识；要求学生依据给出的数据绘制函数图像，以便直观地显示其中隐含的规律。
在学习活动中，教师不仅要组织好活动，还要进行学习方法的指导。
第一单元中的《元素周期律》：
交流与讨论 信息提示 活动探究
讨论原子半径的变化规律。
金属性与非金属性强弱判断的实验依据。
1、Na,Mg.Al金属性强弱
2、Si,P,S,Cl气态氢化物稳定性
3、最高价氧化物的酸碱性
本专题还有许多内容的学习要通过归纳或演绎的方法进行。
帮助学生学会分析、归纳、演绎、类比，是发展学生逻辑思维能力的重要环节，要在教学中予以重视。
归纳方法：
原子核外电子的排布；元素周期律；晶体的物理性质
演绎方法：
元素周期表；化学键的表示；同素异形现象；同分异构现象；
（4）充分利用图、表、模型增强直观性
由于微观世界肉眼难见、微观理论的抽象、实验数据的枯燥，教材除了进行文字描述外，大量使用了图形（实物照片、原子结构示意图、分子模型图、化学家像）、表格（二维、三维、元素周期表）、模型（比例模型、球棍模型、晶体结构模型）以帮助学生理解对微观世界的认识，注意发展学生的空间想象能力。
三、与其它教材比较
新课程改革越来越来重视教材观念的转变，在新课程改革中，教材不再全是由知识构成的体系，不再是学生学习的唯一知识载体，也不再是教师教学的唯一文本。
而是一种积极引导学生认知发展、构建人格的“文化中介”。
教师将不再是“教教材”，学生也不再是“学教材”，而是要“活用”教材来促进学生的个体发展，教会他们学习、发展他们的情感、培养良好习惯、提高学习能力。
为此，我们要改变过去对教材的“忠实取向”，不能局限在教材的知识范围内去组织教学，而是要以学生的特点为出发点，恰当地选用教材，灵活地增删内容，处理好教材的详略。
这不仅是新课程改革对教师提出的新要求，也为教师形成有个性的独特教学风格提供了一种可能。
目前化学新课标教材有三种，如果认真研读的话就会发现这三种教材在编排体系、呈现方式、案例引用、习题选择等诸多方面都有许多不同之处。
知识的多种呈现方式，给了我们一线教师在确定教学内容和方式上提供了选择和比较的余地，切忌“以一本为本”不及其余，同时要以《教学指导意见》为依据对教材内容作必要的取舍，取长补短，相互印证。
课标（内容标准）
人教版
苏教版
山东科技版
引言：
写给同学们的话
引言：
致同学们
主题1：
物质结构基础
1、知道元素、核素的涵义
2、了解原子核外电子的排布
3、能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系
4、能描述元素周期表的结构,知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律
5.认识化学键的涵义,知道离子键和共价键的形成
6.了解有机化合物中碳的成键特征
7.举例说明有机化合物的同分异构现象
第一章 物质结构 元素周期律
第一节元素周期表
一.元素周期表
二.元素的性质与原子结构
三.核素
第二节元素周期律
一.原子核外电子的排布
二.元素周期律
三.元素周期表和元素周期律的应用
第三节化学键
一.离子键
二.共价键
三.分子间作用力和氢键
归纳与整理
专题1微观结构与物质的多样性
第一单元核外电子排布与周期律
原子核外电子排布
元素周期律
元素周期表及其应用
第二单元微粒之间的相互作用力
离子键 共价键
分子间作用力
第三单元从微观结构看物质的多样性
同素异形现象
同分异构现象
不同类型的晶体
回顾与总结
第1章 原子结构与元素周期律
第1节原子结构
一.原子核 核素
二.核外电子排布
第2节元素周期律和元素周期表
一.元素周期律
二.元素周期表
第3节元素周期表的应用
一.认识同周期元素性质的递变
二.预测同主族元素的性质
本章自我评价
1．与人教版、鲁教版相比
内容的组织线索不同
知识内容在覆盖面上差别不大（人教版有极性键和非极性键，物质形成过程的电子式表示、化学反应的本质）
处理的深度和广度差别不大
2．与旧教材相比
变化：
内容的组织线索
具体内容的选取
处理的深度和广度
学习的重点和方式
教材编写时都重视学生的活动，注重以学生探究的方式来学习元素周期律、元素周期表。
新教材强调学生通过描点作图法，自主探究发现元素周期律。
重视从实验中寻找、发现物质间的性质递变规律，在感性认识的基础上进行理性升华。
重视周期律和周期表的联系，强调知识的整体性。
即新教材教学的着眼点是放在“人”而非“书”上。
旧教材：
原子核
第五章
物质结构元素周期律
第一节 原子结构 原子核外电子运动的特征
原子核外电子的排布
第二节 元素周期律
元素周期表的结构
第三节 元素周期表 元素的性质与元素在表中位置的关系
核素、同位素
元素周期律和元素周期表的意义
离子键
第四节 化学键
共价键
非极性键和极性键
第五节 非极性分子和极性分子 非极性分子和极性分子
分子间作用力
总之我们不是“教授教材”，而是“用教材教”，因此我们先领会教材编者思路，再开发寻找利用教学资源，最后最大限度地发挥教材的功能。
三、教学要求
1．课程标准要求
课程标准中对本专题的要求和活动与探究建议
●对本专题的要求
1.理解元素的涵义，认识同位素的应用。
2.知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子核外电子的排布规律。
3.能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。
4.能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
5.认识化学键的涵义，知道阴、阳离子间可以形成离子键，原子之间可以形成共价键。
6.运用模型了解碳的成键特征，描述有机化合物的结构特点。
7.举例说明有机化合物的同分异构现象。
●活动与探究建议
①查阅资料并讨论：
放射性同位素在能源、农业、医疗、考古等方面的应用。
②实验：
金属元素的焰色反应。
③查阅资料并讨论：
第三周期元素及其化合物的性质变化的规律。
④讨论或实验探究：
碱金属、卤族元素的性质递变规律。
⑤查阅元素周期律的发现史料，讨论元素周期律的发现对化学科学发展的重要意义。
⑥交流讨论：
离子化合物和共价分子的区别。
⑦制作简单有机分子的结构模型。
2．教学要求解读
专题1 微观结构与物质多样性
知识点
基本要求
发展要求
解读
第一单元
核外电子排布与周期律
1、原子核外电子排布
2、元素周期律
3、元素的金属性和非金属性
4、元素周期表结构
5、位、构、性的关系
6、元素周期表的意义
①了解元素原子核外电子排布的基本规律，能用原子结构示意图表示1～18号元素原子的核外电子排布。
②了解元素原子核外电子排布、元素最高化合价和最低化合价、原子半径、元素性质的金属性非金属性等随元素核电荷数递增而呈周期性变化的规律。
③了解元素周期表的结构，同主族、同周期元素原子核外电子排布、元素化学性质的递变规律；了解元素周期表中金属元素、非金属元素的分布；了解主族元素在元素周期表中的位置、原子结构、元素性质三者之间的关系。
①原子序数大于18的部分典型主族元素的核外电子排布。
②利用教材中的“化学史话”查阅有关元素周期律发现和应用的史料，并从历史和发展的观点认识元素周期表的各种形式。
①原子核外电子排布的基本规律有以下内容：
原子核外的电子是分层排布的；电子总是先排满内层再依次向外层排布；各电子层电子的最大容量为2n2；最外层电子数不超过8；次外层电子数不超过18；倒数第三层电子数不超过32。
在正确书写1-18号元素原子的结构示意图基础上应能说出其具体含义及各电子层的名称。
②元素的金属性和非金属性应能说出相应的实验判据与实验事实。
③元素周期表的结构除知道周期、族的位置外，还应了解如下关系：
元素所在的周期数=原子核外电子层数；主族元素所在的族序数=原子最外层电子数；主族元素的最高正化合价=主族族序数；IVA～VIIA族元素的负化合价的绝对值=8－主族数。
④原子序数大于18的主族元素原子结构示意图的书写，不应放在元素周期表教学之前，应和元素周期表的结构结合起来，这既可使学生更为熟练地运用电子排布的基本规律，又可使学生更为熟悉元素周期表的结构。
⑤查阅元素周期表的发现史，了解元素周期表的各种形式，只是从科学精神、科学方法上作引导，不作知识的要求。
⑥不讲s、p、d亚层，只讲1－20号元素，不讲副族，只研究短周期元素。
知识点
基本要求
发展要求
解读
第二单元
微粒之间的相互作用力
1、化学键的概念
2、离子键的概念、成因、表示
3、共价键的概念、成因、表示
4、用电子式、结构式表示共价分子
5、共价分子的特点
6、碳原子的成键方式
7、分子间作用力
8、水分子间氢键
①知道构成物质的微粒之间存在不同的作用力，认识化学键和分子间作用力的含义。
从微粒间相互作用的复杂性、多样性理解物质的多样性。
②知道离子键的概念和成因，离子化合物的概念。
③知道共价键的概念及其成因，共价分子的特点，了解共价化合物热稳定性差异的原因。
④用电子式表示简单的离子化合物、共价分子，能将共价分子的电子式转换成结构式。
⑤了解分子间作用力对由分子构成的物质某些物理性质的影响。
①了解一些简单共价分子的空间结构，键能的概念。
②以水为例认识一种特殊的分子间作用力——氢键。
③用电子式表示简单物质的形成过程。
①不要求全面认识化学键和分子间作用力的差异，只要知道两者相比后者的作用力要小得多就可以了。
②离子键和离子化合物的判断只要求含活泼金属元素的化合物和铵盐。
③共价分子的特点主要指和离子化合物相比两者之间的差异。
共价化合物热稳定性的可从成键原子间共用电子对数目、原子半径大小的角度加以比较，不正面涉及共价键的键能大小。
④离子化合物电子式的书写仅限于由单原子形成的阴、阳离子化合物及强碱。
共价分子电子式的书写仅限于8电子（氢原子2电子）稳定结构。
⑤了解分子间力对物质物理性质的影响，主要是指物质的硬度、熔、沸点。
不要求解释溶解性等其它物理性质。
⑥因教材中出现了水、氨、甲烷等分子的球棍模型和比例模型，可让学生根据模型认识这些简单分子中原子在空间的排列情况。
键能概念的了解只为后续课程作铺垫，此处不作教学要求。
⑦了解水分子间存在的氢键对水的物理性质的影响，不必讲氢键是怎样形成的。
⑧只研究离子化合物、离子键概念和基本思路：
得失电子，会写简单电子式，不写形成过程，不写类似于AlF3电子式。
简单共价分子的电子对表示，不写形成过程，不写复杂的Na2O2、H2O2电子式。
有机物共价分子不宜强调有机物概念，可展示球棍模型、比例模型，不讲直链、环状及性质。
⑨分子氢键要求低，大致了解，不讲分子间、分子内氢键，能做简单的解释就行。
影响的物理性质不宜过多展开。
知识点
基本要求
发展要求
解读
第三单元
从微观结构看物质的多样性
1、同素异形现象和同素异形体
2、同分异构现象和同分异构体
3、晶体的分类、性质
4、物质多样性的微观理解
①从微观结构了解物质形态的多样性。
②以碳、氧的同素异形体为例认识同素异形现象。
③以C4H10和C2H6O为例认识同分异构现象。
④了解金刚石、石墨、足球烯、石英的微观结构，知道晶体可以分成原子晶体、分子晶体、离子晶体、金属晶体。
①知道四类晶体的主要特性。
①主要从同素异形现象、同分异构现象、晶体分类角度去认识物质的多样性。
②除碳、氧以外的同素异形体，可作一般了解，不讲解分子组成和结构。
③对有机物同分异构体的书写不作更多的扩展。
④只要求知道金属晶体是晶体中的一类，不要求掌握构成该类晶体的微粒和作用力。
⑤原子晶体的判断仅限于金刚石、石英、单晶硅。
晶体的特性主要是指硬度、熔、沸点等。
金属晶体的通性不要求从晶体的结构去加以解释。
⑥同素异形体对元素相同、结构细微差别不作讲解。
不讲P4生成P2O5过程，不过分渲染P4正四面体与性质的关系。
⑦只了解同分异构概念，能判断简单的同分异构。
不宜在乙醇、二甲醚是什么上过分拓展（如制取、性质），不大量书写同分异构体。
⑧不同晶体影响的性质不同，能从性质区分晶体，不要求进一步展开，不要求复杂的晶体作判断，不讨论AlCl3等晶体的类型。
金属晶体不补充电子的微观结构。
3．课时分配
单元名称
内容
建议课时
第一单元、核外电子排布与周期律
原子核外电子的排布
1
元素周期律
1
元素周期表及其应用
2
第二单元、微粒之间的相互作用力
离子键
0.5
共价键分子间作用力
1.5
第三单元、从微观结构看物质的多样性
同素异形现象
1
同分异构现象
1
不同类型的晶体
1
专题回顾和小结
1
合计
10
四、教学建议
1．认真研究教材、课程标准和教学要求，注意深广度
本专题教学内容涉及原子结构、元素周期律、周期表、化学键、分子间作用力、晶体结构、同分异构现象等物质结构常识，要在有限的课时内完成这些教学任务，教师要控制好教学的深广度，只作一些粗浅的介绍，不宜拓宽加深。
新教材的必修模块是大众教育，是面向全体学生的，重在培养学生的学科思想和学习方法、学习能力，对知识的要求是大众化的要求。
加深的知识在选修模块中学习，不要随意增加学生的负担。
变知识学习的一步到位、一竿子到底，统一要求为逐步推进、螺旋上升、逐步实现。
为了达到这一要求，我们需要注重教材内容的上下衍接，要知道前面的教材学了什么？
后面的教材将要学习什么？
如下表是初中《科学》、《化学1》、《化学2》及选修模块关于“原子结构”的不同层次要求：
教材
实施年级
核心概念
基本要求
《科学》
八年级、九年级
原子、原子核、核外电子
知道原子是构成物质的微粒之一；知道原子是由原子核和核外电子构成的
《化学1》
高一（上）
原子核外电子排布示意图、质量数、同位素
了解原子结构模型的转变；了解常见元素原子核外电子排布示意图；了解原子的构成；知道质量数、同位素的含义
《化学2》
高一（下）
元素、核素、核外电子排布
知道元素、核素的含义，了解核外电子排布的初步规律
选修《物质结构与性质》
高二或高三
核外电子的运动状态、原子核外电子的能级分布、核外电子的跃迁
了解核外电子的运动状态；了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的
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