《化学平衡的特征与反应条件控制》教学设计
《化学平衡的特征与反应条件控制》教学设计
一、教材分析
“化学平衡的特征与化学反应条件的控制”是《普通高中化学课程标准（2017）》必修课程主题3“物质结构基础及化学反应规律”中二级标题“化学反应的限度和快慢”的内容。本节内容在课标中要求学生体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。这节内容是在学生完成对化学反应速率以及化学反应限度的基础上，巩固知识，学以致用，将化学知识与生产生活相联系，既落实“变化观念与平衡思想”，也有利于培养学生“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”的素养目标。
对比旧教材，新教材在教学内容的选取排版上，开篇更加明确了化学反应条件控制的重要性，选取工业上合成氨气作为核心的举例对象，取消了旧教材中以煤的燃烧条件作为分析对象，使得教学内容前后呼应更加紧密，在巩固化学反应速率以及平衡知识的基础上，学生能更加有据可依去分析条件控制的可行性，总体布局上更具有逻辑性和科学性。将提升煤的燃烧效率设计成思考和讨论，与旧教材相比，反其道而行，根据已学知识，从学生远及近，由抽象到具象，这更能让学生去接受、理解，学以致用，更加深刻体会化学与生产生活的紧密联系。
二、学情分析
向炉膛鼓风，用煤粉代替煤块可以使得炉火更旺；将食物放入冰箱中，可以使得食物保存更久；控制反应物的浓度、反应容器的温度，可以使得反应的快慢不同等等，学生在日常生活以及以往的学习中，对于反应条件的控制已经有了初步的认识，在前面的学习中，已经了解到，很多反应是具有一定的限度的，知道了可逆反应的特征具有双向性以及不完全性，化学反应存在平衡，并且对于平衡的建立过程已经有了一定的认识，但对于平衡的特征“逆”、“等”、“定”、“动”、“变”还是不够深刻的，改变条件实现反应限度的认识前提是需要学生对于反应已经达到限度有足够的认识，所以化学平衡的标志也是本节内容的重中之重，在此基础上学生对于条件控制，往往停留在控制反应的快慢上，对于提升反应物的利用效率，提升产率，结合生产生活实际去选取合适的反应条件，是缺乏系统的认识的。
三、素养目标
【教学目标】
1．理解化学平衡的特征，体会化学平衡是一个动态可变化的过程；
2．能根据化学平衡的特征，判断一个可逆反应是否已经达到了反应的限度；
3．能初步从化学反应速率、化学反应的限度的相关知识与生产、生活相结合，解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题，体会化学学科价值。
【评价目标】
1．通过对化学建立过程，诊断并发展学生深入理解化学平衡的特征；
2．通过思考与讨论、当堂训练，诊断并发展学生对化学平衡限度标志的认识；
3．通过对燃烧煤、合成氨反应条件的选择分析，诊断并发展学生证据推理能力。
四、教学重点、难点
1．教学重点：理解化学平衡特征的内涵，能利用平衡特征判断达到平衡的标志。
2．教学难点：化学平衡标志的判定，合成氨条件选择的依据。
五、教学方法
讲授法——从平衡的建立过程分析化学平衡的特征
讨论法——从多角度讨论分析提升煤燃烧的效率的方法
逻辑推理法——初步认识化学平衡是一个动态可变化的平衡
六、教学设计思路
本节内容安排在化学反应速率以及化学平衡之后，旨在巩固学生化学反应速率与平衡的知识，能从平衡的建立过程理解化学平衡的特征，能从速率和限度的角度认识到反应条件控制的必要性，体现化学的价值。为此设计教学：
1、结合已有知识，归纳总结化学平衡的特征，根据特征确定达到化学平衡标志的依据；
2、回顾速率的影响因素，及时巩固学以致用，分析提高煤燃烧的利用效率，将化学知识与生活相联系，体现化学的学科价值；
3、进一步认识化学平衡是一个动态可变化的平衡，由于这个内容将会在选修一化学反应原理中，有进一步的探索，设计的落脚点，仍以改变条件对正逆速率的影响为依据，以合成氨气条件的选择为重要的抓手，突破从提高产率，改变化学反应限度的角度选择有利化学反应条件；
4、通过问题引导、思考与讨论等方式，巩固学生对于化学平衡特征以及平衡标志的认识，综合考虑速率与平衡的角度，深化化学反应条件的控制应用。
七、教学流程
八、教学过程
环节 | 教师活动 | 学生活动 |
环节一： 回顾引入，明确目标 | 【讲述】经过上一节课的学习，我们已经知道可逆反应在一定条件下会达到反应的限度，我们将其称为“化学平衡状态”…… | 做好上课准备，听讲 |
【提问】化学平衡都有哪些特征呢？ 【板书】 | 阅读课本，明确目标 | |
环节二： 知识回顾：化学平衡的建立过程 问题引导：归纳化学平衡的特征 | 【过渡】：我们不妨回顾一下化学平衡的建立过程。 | 描述速率的影响因素 |
【提问】：对于可逆反应，2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)，在密闭容器中加入2mol SO2和1mol O2：平衡是怎么建立的？ 【提问】：达到平衡后，反应真的停止了吗？ 【讲述】化学平衡的特征：“逆”、“等”、“定”、“动”、“变” | 讨论，作答 反应并未停止，因为v(正)= v(逆)≠0，反应处于动态平衡。 笔记 | |
环节三： 问题引导、平衡标志 | 【提问】：你觉得这些特征中，哪些可以说明一个可逆反应达到了一定条件下的反应限度？ 【板书】化学平衡的标志 【深入探讨】如何理解化学平衡的标志“等”和“定”？ | 描述平衡的特征，笔记； 等和定 笔记。 |
【实例分析】例如，一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2→2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示： （1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成…… 【板书】：等：有正有逆，同一物质 定：一个量随反应一直变，突然不变 | 笔记，观察，暂停视频自主分析 | |
【课堂巩固】下列说法中可以证明2HI(g)→H2(g)+I2(g)（紫色）已达到平衡状态的是___________。 ①单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n molHI ②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂…… | 暂停视频，自主训练 | |
环节四：层层递进，明确达到标志后，如何改变反应的限度——化学反应条件的控制 | 【过渡】：我们已经知道，在一定条件下，反应会达到限度，那我们在生产生活中都会怎样去选取合适的反应条件呢？ 【板书】化学反应的条件 【过渡】从反应的速率与反应的限度综合考虑。 【回顾】化学反应速率的影响因素 【交流讨论】为了提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是________ (2)通入适当过量的空气目的是_ (3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是：___ 【讲解】合成氨的反应条件选择 | 思考，讨论，分析，作答 |
环节五：回扣主题，应用实践： 课堂小结与当堂巩固 | 【总结】回顾课堂内容 | 暂停视频，当堂检测 |
九、板书设计
十、课堂测评
1．对于可逆反应M＋N
Q 达到平衡时，下列说法正确的是
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．反应已经停止
2．在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)达到平衡状态的标志是
A．C的生成速率和A的分解速率相等
B．3v(A)=v(B)
C．单位时间内，生成3molB同时生成1molA
D．单位时间内，消耗3molB同时生成1molA
3．在体积不变的密闭容器中发生反应N2＋3H2
2NH3，下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是
A．N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．混合气体的密度不随时间变化
C．容器内的平均相对分子质量不再改变
D．容器内的颜色不再改变
4．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_________(填序号)。
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎
④将液体燃料雾化处理 ⑤将煤进行气化处理 ⑥通入适当过量的空气
*5.(选做题)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体,某新型催化剂能促使NO、CO转化为两种无毒气体。T ℃时,将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中,模拟汽车尾气转化,容器中NO的物质的量随时间变化如图所示。
(1)NO、CO转化为两种无毒气体的化学方程式是____________________________________。
(2)反应开始至10 min,v(NO)=______________mol/(L·min)。
(3)下列说法正确的是___________。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 mol/L
【参考答案】
1．【答案】C
【解析】
A达到平衡时，各物质的浓度不再改变，并不是各物质浓度相等，A错误；
B可逆反应不能玩去转化，B错误；
C达到平衡时，各物质的浓度不再改变，C正确；
D反应处于动态平衡状态，D错误。
2．【答案】D
【解析】
A生成C以及消耗A均为正反应的描述，A错误；
B并未涉及正逆方向的描述，B错误；
C生成B同时生成A，均为逆反应方向，并未涉及正反应方向的描述，C错误；
D涉及正逆反应速率的描述，且转化为同一物质，数据相等，D正确。
3．【答案】C
【解析】
A达到平衡时，各物质的浓度不再改变，并不是各物质浓度成比例，A错误；
B密度等于质量除以体积，反应前后均为气体质量不变，体积不变，密度始终保持不变，B错误；
C平均相对分子质量等于气体质量除以气体总物质的量，反应前后气体质量不变，物质的量减小，平均相对分子质量随着反应的进行逐渐增大，现不变可作为平衡标志，C正确；
D反应前后均无颜色，不能作为平衡达到的标志，D错误。
4．【答案】③④⑤⑥
【解析】着火点不能改变，①②错误。
5．【答案】(1)2CO+2NO
N2+2CO2(2)0.02(3)ab
【解析】
(1)NO和CO在催化剂存在的条件下反应产生无毒的N2和CO2，然后根据原子守恒和得失电子守恒，可得该反应的化学方程式为2CO+2NO
N2+2CO2。
(2)v(NO)==0.02 mol/(L·min)。
(3)催化剂可以加快反应速率，所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化，a正确；根据题图可知,该反应进行到10 min时，NO的物质的量不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，b正确；平衡时CO的物质的量是0.4 mol，由于容器的容积为2 L，所以CO的浓度是0.2 mol/L，c错误。
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