第二单元 化学反应的方向和限度优质课教案整理

《化学平衡状态》教案

余杭高级中学

王玲

【设计思想】

本节教材内容较少，但抽象，学生高一已经学过了化学反应的限度，若按教材内容简单设计和施教，就难以激发学生的学习兴趣。为了更好的激发学生的求知欲，本课以“铁的冶炼”的历史疑云出发，让学生去设计实验认识反应的限度、作图法体验化学平衡状态的建立过程，小组讨论分析突破平衡状态判断的疑难问题，最后学以致用解决“铁的冶炼”的历史疑云。在教学设计中，通过实验设计、作图、小组讨论等方法突出学生的参与性，让学生体会到“做中学”的乐趣。同时，在学生己有的认知发展区内，根据遗忘规律和同化原理，设计了让学生设计实验证明反应的限度这一环节，既复习旧知识又同化新知识。

【教材分析】

本节课的内容与必修二部分知识有重复。《学科教学指导意见》对本课教学内容的要求：

选修四模块的基本要求是了解化学平衡的建立和平衡状态的含义。必修二模块的基本要求是认识可逆反应的进行有一定的限度。

本节教学内容旨在对可逆反应是普通存在的现象，有一定的限度认识，螺旋上升到化学平衡的建立的认识。本节课既是化学反应速率知识的延伸，也是以后学***衡的移动等知识的理论基础。因此这是一节承前启后的重点课。

本单元关于化学平衡状态的编写，从炼铁高炉排出的尾气中含有一定量的CO引出化学反应的限度问题，以激发学生研究化学平衡的兴趣。教材中虽然设计了“交流与讨论”，引导学生对浓度随时间变化图和速率随时间变化图进行分析，在此基础上总结出化学平衡的建立与特征。但化学平衡的建立是本单元的一个重难点，内容抽象性较强，按教材施教，学生对平衡建立的过程体验不够深刻，故施教者应通过采用图像、数据、多媒体等直观手段进行教学的模像直观。

【学情分析】

在高一的学习中，学生已经初步认识了可逆反应的普遍性，通过高一实验的探究教学知道可逆反应的具有一定的限度。对本节内容是一个很好的铺垫。可通过让学生设计实验证明反应的限度这一环节，既复习旧知识又同化新知识。

经过高一学年的学习，学生具备一定的分析能力、观察能力、理解能力，在课堂教学能与教师进行有效的“互动”，体现自己的主体作用。故在教学设计中应突出其主体的作用。

【教学目标】

1、能设计实验证明化学反应具有一定的限度，并能用化学语言表示。

2、通过作图，体验化学平衡状态的建立过程。

3、依据数据图表等，说出化学平衡状态的特征。

4、能根据化学平衡状态的特征，判断化学反应达到平衡状态。

5、应用平衡状态理论解决生产生活中的实际问题。

【教学重难点】

1、化学平衡状态的建立、化学平衡状态的特征。

2、利用化学平衡状态的特征，判断化学反应是否达到平衡状态。

【教学过程】

创设教学情境，引入课题

展示高炉炼铁图片并讲述高炉炼铁尾气之谜，设下悬念。

设疑：为什么改造高炉，尾气中的CO含量并未减少？

【学生活动】

倾听、思考、积极回答老师的问题

【设计意图】通过教师的问题质疑，引出化学反应具有一定的限度

环节一、实验探究

【教师引入】通过化学史高炉炼铁，知道尽管增加了炉的高度依旧没有改变尾气中的CO含量，这也引起了很多人的好奇，为了探究里面的原因本质，将高炉炼铁的反应在实验室进行了模拟，进一步探究分析原因。

【问题情境】在恒温恒容下，将1molFe2O3与3molCO置于3L的密闭容器中反应能得到3molCO2吗？反应数据见下表：（提供CO浓度-时间数据）

【教师活动】根据上表数据，绘制反应体系中各组分浓度随时间变化的坐标图。

【学生活动】绘制出CO浓度以及CO2浓度--时间的曲线图。

【教师活动】由反应体系中各组分浓度的变化情况你能得出什么结论？

【学生活动】该反应是一个可逆反应，存在一定的限度。

【备注】倘若学生说不出可逆反应存在一定的限度这一结论，可以从没有生成3molCO2着手，说明反应物不能完全转化，并且在一定时间后，即使增加反应的时间，浓度也保持不变，也就是为什么改造高炉，尾气中的CO含量并未减少的原型反映。该反应是一个可逆反应，存在一定的限度。

环节二、概念形成

【教师活动】提问：t=0时（反应初始时刻）CO的消耗速率应该是怎么样呢？结合知识进行解释。

【学生活动】CO消耗速率在t=0时最大

【教师活动】为什么在初始时刻对应的CO消耗速率最大呢？引导学生从影响反应速率的因素去分析解释（在恒温恒容的一定条件下，反应速率还受哪些因素的影响？）

【学生活动】t=0，C（CO）最大，所以对应的CO消耗速率也最大。

【教师活动】为什么浓度最大，对应的速率就最大呢？如何解释？

【学生互动】浓度对反应速率的影响：浓度越大，单位体积内的活化分子数就越多，分子间发生有效碰撞的机会就越大，所以反应速率越大。

【设计意图】从浓度与反应速率的角度，从微观上对这一时刻的反应速率进行简单的回忆分析。

【教师活动】相对应的，请大家结合c-v关系分析初始时刻CO的生成速率应该是？

【学生活动】由于初始时刻，C（CO2）为0，所以CO的生成速率为0。

【教师活动】那么随着反应的进行，相应的CO消耗速率应该如何变化？为什么？

【学生活动】由于CO浓度越来越小，CO消耗速率会越来越小。

【教师活动】那CO的生成速率会如何变化？

【学生活动】由于CO2浓度越来越大，CO生成速率会越来越大。

【教师活动】CO消耗速率不断减小，CO生成速率从0开始不断增大，那么你们觉得最后

会达到什么样的状态呢？

【学生活动】猜测两个速度最后的变化

【教师活动】画出CO的消耗，CO生成速率-t变化图。

【学生活动】画图

【教师活动】结合图像加以分析。当某物质的消耗与生成速率相等的时候，该物质的浓度就会保持一个稳定不变的状态。进而延伸到正反应与逆反应，进而得出化学平衡状态的概念。

【概念形成】可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变的状态。

【平衡特点】结合概念定义分析其“逆等动定变”

【教师活动】概念形成了，现在根据刚刚讲的化学平衡状态的特点，判断以下情景中是否达到化学平衡状态。

环节三、理解运用

【化学平衡状态的判断】

【教师活动】根据化学平衡状态的定义以及概念形成过程中对平衡的理解，将判断化学平衡状态分成两个角度，首先从V正=V逆角度分析判断平衡

【学生活动】思考练习：在体积固定的密闭容器中充入1molN2和3molH2进行可逆反应：N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)，达到平衡状态的标志有以下哪些？

A.单位时间内生成2nmolNH3的同时生成3nmolH2。

B.单位时间内生成nmolN2的同时生成3nmolH2。

C.用N2,H2,NH3表示的反应速率之比为1:3:2的状态。

D.3个H-H键断裂的同时断裂6个N-H键。

【教师活动】分析：速率角度在用以表示平衡时一定要讲清正逆反应两个方向，并且要符合反应中的系数比。此外速率也可以从化学键的断裂与形成，讲到微观上化学键的变化，可以拓展“恒压绝热”下温度的变化来判断平衡状态。

【学生活动】在两个恒温，恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：

甲：N2(g)+3H2(g)乙：H2(g)+I2(g)2NH3(g) 2HI(g)

现有下列现状，其中能表明甲达到化学平衡状态的有(

) 能表明乙达到化学平衡状态的有(

) A.反应物浓度不再改变。

B.混合气体的压强不再改变。

C.混合气体密度不再改变。

D.混合气体的平均摩尔质量不再改变。

【教师活动】引出第二个角度判断平衡，并点评小结：变量不变

【教师活动】化学平衡状态的判断总结

环节四、实践应用

【化学平衡状态的应用】Na2CO3溶液中存在以下反应：CO32-+H2OHCO3-+OH- 请用所

学知识设计实验验证该反应存在化学平衡。

从两个角度判断是否存在化学平衡：①反应发生了；②反应是有一定限度的。

①反应发生：通过实验探究是否有OH-生成--酚酞

②反应有一定的限度：通过实验探究是否有CO32-剩余--Ca2+

环节五、课后小结

【教师活动】当时曾耗巨资改建高炉，以延长

CO和

Fe2O3的接触时间，为什么没能达到减少CO排放的目标？

【学生活动】该反应为可逆反应，建立化学平衡状态后，各物质的浓度不随接触时间延长而变化。

【教师说明】即化学平衡状态是该条件下的最大反应限度。

【设计意图】应用平衡状态理论解决生产生活中的实际问题，并感受化学为生活服务的理念。

教学反思：

课堂教学处理较好的点有：

1、设置作图，分析图像，小组讨论等环节，充分体现了学生的主体性。提问环节，课前设计被提问的学生应分布在教室的各个角落；小组讨论进行时，参与两三个小组活动，并适时提问，以实时掌握学生讨论的结果，并适时适当的给予指导或纠正。尽管这块内容抽象，从课后与几位学生交流，他们均反映能很好的把握本节课的内容，这与学生上课参与性被有效的调动密不可分。

2、课堂练习选取经过充分的思考。例如课堂练习中展示了物质的量（即浓度）随时间变化图，既检测了学生如何识别图中浓度曲线并判断平衡状态，也考虑到为后续平衡移动的识图和应用等做好铺垫。关于平衡的其他判据，选取了颜色、密度、压强三个物理量，设计成小组讨论这些物理量哪些可以有助于判断达到平衡的标志，并总结出间接标志的共同特点，从而既避开了去讨论气体系数变还是不变等抽象点，也提高课堂效率。

3、课堂教学重点突出，采取的策略有利于学生的学***衡状态是重点，但避开了为了讲定义而讲定义，整个教学设计的重心是围绕体会化学平衡状态如何建立，从而知道化学平衡状态的特征以及如何利用特征判断可逆反应是否达到平衡状态。

4、重难点的知识得到有效的分解，并设计成一系列的梯度，以帮助学生的理解。具体流程是：画c-t图，识别v-t图，判断平衡的共同特点，得出平衡状态的特征，从而应用平衡状态的特征来解决实际问题。课堂练习的选取也是遵循由易到难层层递进的原则。

课堂教学处理欠缺的点有：

1、课后小结回顾的例题，答案需备的更充分、更科学，例如高炉造高不能减少CO的排放可能原因有：一是反应体系还没有建立平衡，就已排放；二是反应已达到最大限度，各物质的浓度不随时间变化而变化。