对师范院校化学教材的.ppt

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1、对师范院校化学教材的几点思考对师范院校化学教材的几点思考吴国庆吴国庆bsd_十点思考十点思考一、教材类型的思考一、教材类型的思考 呼唤标准教材呼唤标准教材二、教材对象的思考二、教材对象的思考 标准教材不针对某一门课程标准教材不针对某一门课程三、教材知识体系的思考三、教材知识体系的思考 教材应体现知识体系逻辑发展教材应体现知识体系逻辑发展四、教材师范性的思考四、教材师范性的思考 未来和在职教师的教学和进修需要未来和在职教师的教学和进修需要五、教材深广度的思考五、教材深广度的思考 深入浅出深入浅出 广而不杂广而不杂 层次分明层次分明 各取所需各取所需 不封顶不封顶 多模式多模式 六、教材时间跨度的

2、思考六、教材时间跨度的思考 回顾历史和预见未来回顾历史和预见未来 历史知识给人启示历史知识给人启示七、教材的研究性思考七、教材的研究性思考 教材不同辞书教材不同辞书 知识寓于知识形成剖析知识寓于知识形成剖析 启发存于教材字里行间启发存于教材字里行间八、教材资源原始性的思考八、教材资源原始性的思考 引经据典引经据典 异见并存异见并存 论证评价论证评价 九、教材习题思考题的思考九、教材习题思考题的思考 文献题文献题十、教材的正文与栏目十、教材的正文与栏目 FAQ 专题讨论专题讨论 阅读材料阅读材料 参考文献参考文献永永动动机机M.Escher 例例7-3 7-3 多少世纪以来，多少世纪以来，意大利

3、西北部城市都灵的意大利西北部城市都灵的民众世代深信，在当地有民众世代深信，在当地有一块麻布是耶稣的裹尸布，一块麻布是耶稣的裹尸布，因为在这块古老的麻布上因为在这块古老的麻布上似乎有耶稣的影像（图似乎有耶稣的影像（图7-7-4 4）。为破解这个世纪之）。为破解这个世纪之谜，谜，19881988年，在欧美年，在欧美3 3个个实验室里分别独立地从这实验室里分别独立地从这块麻布上取下块麻布上取下50 mg50 mg作为作为样品，测得样品中的样品，测得样品中的 14C/12C 值为大气值的值为大气值的0.9160.9160.9310.931，请通过计，请通过计算说明，这块神秘麻布是算说明，这块神秘麻布是

4、否耶稣的裹尸布？否耶稣的裹尸布？阅读材料阅读材料铁丝在充满氧气的广口瓶里燃烧的产物为铁丝在充满氧气的广口瓶里燃烧的产物为什么是什么是Fe3O4而不是而不是Fe2O3或或FeO？Cu(NH3)4SO4H2OK3Fe(C2O4)33H2O 一、构造原理与能量顺序一、构造原理与能量顺序 构造原理构造原理Aufbau principle 国内许多书称为填充顺序。国内许多书称为填充顺序。随着原子序数递增而新增加的电子填入基态原子的空原子轨随着原子序数递增而新增加的电子填入基态原子的空原子轨道中去的顺序。道中去的顺序。构造原理是波尔提出的：构造原理是波尔提出的：Bohr,Niels(1923).ber d

5、ie Anwendung der Quantumtheorie auf den Atombau.I.Zeitschrift fr Physik 13:117.现代版构造原理最早见于现代版构造原理最早见于Janet,Charles(June 1929).“The helicoidal classification of the elements”.Chemical News.但却未被关注。再发现于但却未被关注。再发现于Madelung,Erwin(1936).Mathematische Hilfsmittel des Physikers.Berlin:Springer。构造原理不是客观存在的实际

6、过程，只是一种思维模型。构造原理不是客观存在的实际过程，只是一种思维模型。多电子原子的电子本质上是等同的，或者说不可区分的！多电子原子的电子本质上是等同的，或者说不可区分的！单电子波函数是一种合理的近似。单电子波函数是一种合理的近似。电子填充先后顺序并不等同于轨道能量高低顺序。电子填充先后顺序并不等同于轨道能量高低顺序。Madelung,Erwin(1936).Mathematische Hilfsmittel des Physikers.Berlin:Springer 5g8sn+l=8n+0.7l=8n+l=9n+0.7l=7.73d4s4d5s镧系元素锕系元素基基态态原原子子轨轨道道能能

7、http:/www.chem.umass.edu/people/botch/Chem121F06/Chapters/Ch15/Ch15.html 设电离设电离前后组前后组态是态是“冻结冻结”的，轨的，轨道能等道能等于电离于电离能能。对图中曲线的理解对图中曲线的理解：K Etot(4s1)Etot(3d1)Ca Etot(4s2)Etot(3d2)or(3d14s1)Sc Etot(3d14s2)120o120oClO2HOMO 1ea2e2eHO2 超氧酸 1e or HOMO 六、Fe3+因半满而稳定吗？Cr+、Mn2+、Co4+也是3d5，是否也稳定？Fe2O3高温脱氧（充满氧气的广口瓶里

8、铁丝燃烧产物是 Fe3O4)；环境电位0.77V水溶液Fe2+稳定。半满规则例外太多，很勉强。基态金属 5s1 很多。即便假设d5,f7稳定，也不能用来概括不同存在状态下的元素的稳定性。f7稳定吗？Eu2+(4f7)和Eu3+(4f6)哪一种状态更常见？七、针管实验 N2O4(g)2NO2(g)现象：现象：先深后浅。先深后浅。教科书的解释教科书的解释 先深：压缩，体积缩小，浓度增大，物理变化，平衡尚未发生移动；先深：压缩，体积缩小，浓度增大，物理变化，平衡尚未发生移动；后浅：平衡移动，后浅：平衡移动，2NO2N2O4错误错误的原因：不知道反的原因：不知道反应应速率很快，未平衡的瞬息速率很快，未

9、平衡的瞬息态态是是观观察不到的。察不到的。反反应应速率的文献与数据：一速率的文献与数据：一级级反反应应速率常数速率常数一级反应，速率常数一级反应，速率常数1.7105 s-1（25oC）,2.4 105 s-1(30oC)和和4.2105 s-1（35oC)1 1 Cher,M.J.Chem.Phys.1962,37,25642610 先深后浅现象的本质先深后浅现象的本质先深：绝热压缩，温度升高，平衡向生成先深：绝热压缩，温度升高，平衡向生成NO2方向移动；后浅：方向移动；后浅：散热降温，平衡向生成散热降温，平衡向生成N2O4移动，直至热平衡颜色不再改变。移动，直至热平衡颜色不再改变。温度数据

10、及文献：温度数据及文献：298K-311K(n1+n2)(RT/V)(dV/dT)=Hdn2/dT+(C1n1+C2n2)（A）n1+2n2=n0 constant （B）V=n12RT/(n2Kp)（C）Kp=exp(21.13 6880/T)（D）Approaching Equilibrium in the N2O4NO2 System:A Common Mistake in Textbooks，I.A.Leenson，Journal of Chemical Education Vol.77 No.12 December 2000，1652 VV/2针管实验的计算题针管实验的计算题2010

11、年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 第第6题题 NO2和和N2O4混合气体的针管实验是高中化混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现，混合气体体积由学的经典素材。理论估算和实测发现，混合气体体积由V压缩为压缩为V/2，温度由，温度由298K升至升至311K。已知。已知这两个温度下这两个温度下N2O4(g)2NO2(g)的压力平衡常数的压力平衡常数Kp分别为分别为0.141和和0.363。6-1 通过计算回答混合气体经上述压缩后，通过计算回答混合气体经上述压缩后，NO2的浓度比压缩前增加了多少倍。的浓度比压缩前增加了多少倍。6-2 动力

12、学实验证明，上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置，动力学实验证明，上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置，颜色如何变化？为什么？颜色如何变化？为什么？设设p1，p2为压缩前为压缩前N2O4和和NO2的平衡分压，的平衡分压，p3，p4为压缩后为压缩后N2O4和和NO2的平衡分压，列出如下四个的平衡分压，列出如下四个独立方程独立方程(从纯数学角度对方程作了简化，物理量单位和从纯数学角度对方程作了简化，物理量单位和p略去略去)：p1+p2=1 （1）p22/p1=0.141 （2）p42/p3=0.363 （3）2p1/298+p2/298=

13、2p3/(2x311)+p4/(2x311)（4）即可解得即可解得p1=0.688，p2=0.312，p3=1.405，p4=0.714。0.714/0.312=2.27 分压增大分压增大1.27倍。倍。c(NO2)/c(NO2)=2.19 浓度增大了浓度增大了1.19倍。倍。问题：压缩针管并待混合气体温度降至常温，保持被压缩的气体最终的体积不变，混合气体的问题：压缩针管并待混合气体温度降至常温，保持被压缩的气体最终的体积不变，混合气体的颜色最终究竟比压缩前混合气体的颜色深还是浅？颜色最终究竟比压缩前混合气体的颜色深还是浅？浓度比：浓度比：由理想气体方程得由理想气体方程得p=cRT，压缩前后温

14、度相等，因此有，压缩前后温度相等，因此有c/c=p/p=0.470/0.312=1.51。结论：浓度增大了。结论：浓度增大了。分子数比：由分子数比：由pV=nRT，n/n=p(V/2)/pV=0.235/0.312=0.753。结论：有色气体的分子数下降了。结论：有色气体的分子数下降了。直视，光程不变，见到的是浓度增大，颜色比压缩前深；平视，光程减小，见到的分子数降低，直视，光程不变，见到的是浓度增大，颜色比压缩前深；平视，光程减小，见到的分子数降低，颜色比压缩前浅。观察方向不同，现象相反！富有哲理！颜色比压缩前浅。观察方向不同，现象相反！富有哲理！横看成岭侧成峰横看成岭侧成峰对自然现象不应该

15、只从习惯的方向观察，换一个对自然现象不应该只从习惯的方向观察，换一个观察角度，有可能观察到相反的现象，而其不同观察角度，有可能观察到相反的现象，而其不同是由于根据不同所致。如果观察社会现象，不同是由于根据不同所致。如果观察社会现象，不同的人若代表不同的权势或金钱的利益，很可能因的人若代表不同的权势或金钱的利益，很可能因利益不同而致观察利益不同而致观察“习惯习惯”不同，看到完全相反不同，看到完全相反的现象。而不同观察角度观察到的相反现象却都的现象。而不同观察角度观察到的相反现象却都可能是客观事实而不是主观臆想。遗憾的是，人可能是客观事实而不是主观臆想。遗憾的是，人们却常认为另一方观察到的不是事实，是臆想。们却常认为另一方观察到的不是事实，是臆想。古人言：兼听则明，偏听则暗。真理也！古人言：兼听则明，偏听则暗。真理也！End 北师大化学学院魏锐帮助完成本文中的Gauss程序计算，特此表示感谢。