第二单元 化学反应的方向和限度教学设计模板

化学反应方向与限度——化学平衡状态的概念和特征

【教学背景】

在化学平衡概念教学中,一些教师教学时直奔主题，将本节课教学的重点定位在直接讲解化学平衡的定义、特征以及判断化学平衡状态上。这是一种基于死记硬背的机械学习，学生得到的是孤立的知识，很难被内化。实际上，如果学生清楚了为什么可逆反应是有限度的，化学平衡概念也就基本懂了。

所以，在学***衡定义和特征之前,如果先引导学生研究“为什么要引入可逆反应的概念？”“可逆反应为什么有限度？”，之后还要讲清“为什么要判断平衡状态”。当这些问题都清楚以后，判断平衡状态的标志就事半功倍了。

【教学环节】

这几个问题应逐步生成，其明确和解决都应该通过理性思维来实现。

环节一：为什么要研究可逆反应

用化学史实创设教学情景引入: 今天我们一起讨论的问题,曾经是一个世界性的难题,从19世纪初英国普遍用焦炭取代木炭炼铁,使铁的产量激增算起,到19世纪80年代末大约80多年时间内,许多化学家都没能解决的一大难题,这是什么问题呢?在

下面设计了两个计算

计算1:在一定条件下，使含

1 mol H2O2的溶液分解，可以制取O2的物质的量是的多少？

计算2：在一定条件下，1 mol N2与3 mol H2

充分反应，可以生成NH3的物质的量是多少？

紧跟着提出问题：实验结果和计算结果相同吗？为什么不同？

类似这样的问题，不仅困扰过炼铁工程师，也困扰过一些化学家。人们经过长时间的观察研究发现，化学反应分为两种，一种是可以进行到底的，即反应物是可以100%转化为生成物；还有另外一种反应是不能进行到底的，反应物不可以100%转化为生成物；反应最终得到的是既有反应物又有生成物的混合物。

环节二：可逆反应为什么有限度？

先让学生根据数据绘制图象：利用的反应是某温度和压强下，密闭容器中可逆反应SO2与O2

反应，检测到各物质不同时刻的浓度数值，要求绘制：①三种物质的浓度-时间图像

②

以O2为标准绘制正逆反应速率-时间图像。通过绘制图像让学生感受可逆反应是有限度的。

学生在明白了可逆反应是有限度的，是不能进行到底的，再让他们描绘反应到达最大限度时的状态就会比较容易了：一是正反应速率等于逆反应速率，二是反应物、生成物的浓度不再随时间变化。这时给出化学平衡的定义就水到渠成了，教师及时地说明：化学家给这个状态起了个化学名称叫化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡状态就是在一定条件下，对可逆反应而言，当正反应速率等于逆反应速率，反应物、生成物的浓度不再随时间而变化时的状1

态。

为了使学生深刻地了解化学平衡状态，还可以用下面的问题继续引导学生思考：在500℃

铁催化剂存在时合成氨，我们可用下面比较直观的方式从宏观上来观察反应过程，观察是否到达平衡状态。

N2 + 3H2

NH3

起始浓度（mol/L）

1

3

0

10分钟浓度（mol/L）

0.9

2.7

0.2 20分钟浓度（mol/L）

0.85 2.55

0.3 40分钟浓度（mol/L）

0.8

2.4

0.4 1小时浓度（mol/L）

0.8

2.4

0.4 1小时浓度（mol/L）

0.8

2.4

0.4 先让学生用自己的语言表达他们理解的上述数值的意义，比如，若学生能够说出，反应开始的10分钟内，N2的浓度从1mol/L下降为0.9mol/L，说明N2反应掉0.1mol/L等等。然后再引导学生查看，从反应开始到40分钟时，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，反应在正常进行，还没有达到化学平衡；40分钟后，反应物浓度不再减小，生成物浓度不再增大，即各组分浓度保持不变，从宏观上看，反应已经“停止”，这就到达化学平衡状态了。到此还没结束，再接着让学生计算，对于上述合成氨反应，在40分钟以后，若10分钟内有0.1mol/L 的N2与 0.3 mol/l的H2

转化为0.2mol/L氨气，分别计算出三种物质的正、逆反应速率。由此学生可以清楚的知道所谓正逆反应速率相等，是指同一种物质的生成速率等于消耗速率。到这学生就比较容易自己总结平衡状态的特征中的“逆、等、定”。下面老师只要提醒一下“V正

=V逆≠0，说明正反应、逆反应都在进行，微观上看，反应没有停止，所以是动态平衡”，学生也很容易理解“动”这个特征。

环节三：为什么要判断平衡状态以及如何判断平衡状态的标志

对于这个问题，可以这样引导学生：以工业合成氨为例，到达平衡状态后，从宏观上看，反应停止了，下面的操作就是要从反应混合物中分离出NH3了，因为已经到达化学平衡状态了，再等多长时间，NH3也不会增加了。这就是我们为何要研究反应是否到达化学平衡状态的原因。对任何可逆反应而言，到达平衡状态就意味着该条件下，反应物已经最大限度转化为生成物了，下一步就要进行目标产物的分离了。

那么，怎么判断是否到达平衡状态了呢？

通过前面的学习，学生对在一定条件下可逆反应最终会到达平衡，且在到达平衡时在“微观上V正=V逆≠0；宏观上各种反应物、生成物浓度保持不变”已经印象深刻。老师进一步2

引导学生认识：这两点是判断到达平衡的根本依据；在具体条件下从压强、密度、平均相对分子质量等角度分析判断平衡状态，只是派生出的判断依据，是宏观表现形式的不同。

【教学反思】概念的教学应该是以理性思维为核心的理解性学***衡”这节课到底要学生学会什么？如何组织教学内容，使其体现内在逻辑关系？如何展开教学，使其成为以理性思维为核心的有意义学习和高效学习？本节以化学平衡概念的教学为例进行了很好的尝试。

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