第二单元 化学反应的方向和限度课时教学实录

利用平衡常数K探究化学反应的方向和限度

浙江省杭州第四中学

刘静

一、

教材分析：

化学平衡是中学化学的重要内容，是学生学习的难点，也是考试评价中的核心内容。其中化学平衡常数是《化学反应原理》专题二第二单元中的一个核心知识，本节课基于平衡常数建立及不同反应条件下影响因素的定量分析，探究化学反应的移动方向和限度，建立Q-K之间“变化与平衡”的认知模型来判断化学反应的移动方向。利用平衡常数定量分析反应的限度，

从而提高证据收集、证据推理的能力。

二、

学情分析：

浙江省高二选考化学的学生通过必修2和《化学反应原理》的学习已经基本掌握了化学平衡的相关知识，知道化学平衡的建立和平衡状态的含义，知道化学平衡的含义，理解温度、浓度、压强等因素对化学平衡的影响，并能利用勒夏特列原理定性判断平衡移动的方向。学生应用这些知识能够解决简单的基础性化学平衡问题，但是当遇到多因素变量影响平衡问题时，学生缺乏解决问题的认识角度，缺乏解决平衡问题的思维方法。通过本节“利用平衡常数K探究化学反应的方向和限度”的深度学习，让学生能从化学平衡常数的视角认识化学平衡的建立过程，从K 的角度重新认识化学平衡的方向和限度，构建Q-K判断化学反应方向的思维模型，并能用此模型解决实际问题。并在学习的过程中提升学生知识的逻辑性和认知思维的水平，提高学生运用证据推理与模型认知解决实际问题的能力，促进学生运用变化观念与平衡思想的思维方式的提升。

三、

基于核心素养培养的教学目标与评价目标：

学习任务

分析在不同条件下的氨的平衡含量数据表格

教学目标

核心素养：证据推理

能从宏观上收集证据，了解同一个反应在不同条件下存在不同的限度；并能借助化学平衡常数进行定量表征，对化学反应限度的认识由定性水平上升到定量水平

核心素养：变化观念与平衡思想；证据推理；模型认知

能从定性与定量结合角度收集证据，推出Q与K角度分析谈论平衡建立的过程及平衡的移动；根据讨论分析平衡过程中Q与K关系变化，归纳规律，构建Q-K判断化学反应方向的思维模型

核心素养：模型认知；

科学精神与社会责任

能够运用建立的思维模型解决实际问题，根据模型分析提高氨气产量的具体措施，感受所学知识在生产生活及社会可持续发展应用，增评价目标

诊断学生能根据数据进行分析形成结论的水平；诊断学生对于平衡常数定量描述化学反应限度的认识水平

构建Q-K关系判断化学反应方向的模型

通过合成氨反应中的四个问题设置诊断学生根据C-t图，结合Q与K的大小关系逐步建立Q与K关系判断化学反应方向的模型

；诊断学生知识的逻辑性和认识思路的水平

应用构建的模型解决实际问题

从学科知识的价值角度诊断学生运用Q-K模型解决生产生活中实际问题的能力；从问题解决的过程中优化模型的能力水平

强社会责任感

优化Q-K关系判断化学反应方向的模型

四、

教学重难点

【教学重点】认识化学平衡常数定量描述化学反应的限度，能利用Q-K关系分析平衡移动的原因和方向

【教学难点】从Q-K关系角度构建判断化学反应方向的模型，并用模型解决实际问题

五、

基于化学核心素养的教学实施过程：

教学

教师活动

环节

环节一

情境1：1898年英国物理学家克鲁克斯率先发出“向空气要氮学生倾听、观察、思考

学生活动

意图

从化学史料创设情境，引起学生探究的兴趣，同时让学生明白本节课在社会生活中的价值

观察实验数据，学生分析得出反应存在一定的限度；

学生回顾联想到达反应限度时反应物浓度和生成物浓度之间存在定量关系—化学平衡常数，且只是温度的函数

环节三

问题探究：给出合成氨反应过程中NH3浓度的变化数据表格

1.从表格数据转化为引导学生引导学生认识化学平衡常数K定量描述化学反应限度的功能

设计

核心素养：模型认知

诊断学生能够根据在运用模根据T改变影响K这一角度，优化型解决问题过程中的优化模Q-K关系判断化学反应方向的模型

型的水平

创设真肥”的号召。优秀的化学家哈伯找到了用空气中的氮气和氢气实问题合成氨的新方法，拯救饱受饥饿的人民，1918年诺贝尔奖授境脉引予了德国化学家哈伯。

出课题

情境2：合成氨反应条件的选择和优化是实际生产中的关键，哈伯，波施和哈德•埃特尔经过理论知识的研究和多次的实践在条件的选择和优化方面做出了杰出的贡献，获得了诺贝尔奖。今天我们就沿着巨人的脚步来感受从理论构建到实际生产这一过程。实践和实践的数据1：展示一组工业合成氨不同条件下的平衡状态实验数据

环节二

思考：1.从表格中某温度和压强下氨的平衡含量的数值，你能化学反得出合成氨反应的特点是什么？

应限度2.不同条件下，一个反应的反应限度有差异，怎样定量描述化的定量学反应的限度呢？

描—K

述

Q与K活动1：

曲线图并描述反应过程中反应物；2.根据数据判断什么时间达到平衡状态，并根据平衡常数的表达式进行从Q与K的角度分析讨论平衡建立的过程，突出关系判（1）画出随时间变化各物质浓度的变化曲线图

断化学（2）计算此条件下该反应的化学平衡常数K 反应反活动2：.平衡时反应物和生成物浓度存在定量关系，未平衡状向的模态时反应物浓度和生成物浓度之间量关系可以用浓度商来描型构建

述。

（1）计算5min，10min时此反应的浓度商Q1，Q2 教师引导学生从Q1，Q2和K数据的比较找寻规律：随反应进行，Q逐渐增大，逐渐趋向等于K；让学生讨论从Q与K的角度描述平衡建立的过程；

（2）反应达到平衡后，若往平衡体系中加入0.4molNH3 ，则Q如何变化，导致平衡如何变化？

（3）引导学生谈论分析认识到依据Q-K关系能分析平衡移动的方向和定量结构果

计算；3.学生计算Q；平衡的实找寻数据之间的联系，讨论分析得出结论；通过建立平衡过程中的Q与K关系建构Q-K判断化学反应反向的模型

质是Q=K；使学生在分析讨论问题时发展

知识的逻辑性和认识思路的水平

环节四

问题解决1：合成氨条件的选择

学生讨论回答，应用模型解决实际生产问使学生认识到依据K-Q关系在解决实际生产生活中的应用：使学生认识到勒夏特列原理定性分析问题的局限性，利用Q-K模型定量分应用模活动1 型解决（1）.从Q与K的关系角度分析，如何使化学平衡发生移动，题和多因素改变的开实际问从而提高氨气的产量？具体措施有哪些？

题

分析探讨：从Q-K关系判断化学平衡移动方向，进而选择合成氨的条件选择路径：1.改变Q，有效措施是改变单一组分的浓度，或通过改变压强等倍数改变所有组分的浓度；

（2）改变K，有效措施是改变T 投影：随温度升高，合成氨反应的平衡常数的变化数据

分析△H < 0，减低温度，K变大，引导得出结论：改变温度，K如何变化与正反应的热效应有关

（3）从化学平衡和化学反应速率两个角度分析合成氨的条件选择和优化条件

问题解决2：多因素改变的开放体系的平衡移动问题

放体系的平衡移动问题

活动1：若起始时向容器I中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3

0.15mol和H2O 0.100mol，则反应将向哪个方向进行？

活动2根据表中数据，分析该反应的正方应为吸热反应还是放热反应？

析反应方向问题（特别是多因素改变的开放体系）更为准确

环节五

Q与K关系判断化学反应方向的模型优化

小结，优化模型

思考，总结

学生能够根据在运用模型解决问题过程中的优化模