資源簡介

《化學平衡的特征與反應條件控制》教學設計
一、教材分析
“化學平衡的特征與化學反應條件的控制”是《普通高中化學課程標準（2017）》必修課程主題3“物質結構基礎及化學反應規律”中二級標題“化學反應的限度和快慢”的內容。本節內容在課標中要求學生體會從限度和快慢兩個方面去認識和調控化學反應的重要性。認識化學變化是有條件的，學習運用變量控制方法研究化學反應，了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。這節內容是在學生完成對化學反應速率以及化學反應限度的基礎上，鞏固知識，學以致用，將化學知識與生產生活相聯系，既落實“變化觀念與平衡思想”，也有利于培養學生“科學探究與創新意識”、“科學精神與社會責任”的素養目標。
對比舊教材，新教材在教學內容的選取排版上，開篇更加明確了化學反應條件控制的重要性，選取工業上合成氨氣作為核心的舉例對象，取消了舊教材中以煤的燃燒條件作為分析對象，使得教學內容前后呼應更加緊密，在鞏固化學反應速率以及平衡知識的基礎上，學生能更加有據可依去分析條件控制的可行性，總體布局上更具有邏輯性和科學性。將提升煤的燃燒效率設計成思考和討論，與舊教材相比，反其道而行，根據已學知識，從學生遠及近，由抽象到具象，這更能讓學生去接受、理解，學以致用，更加深刻體會化學與生產生活的緊密聯系。
二、學情分析
向爐膛鼓風，用煤粉代替煤塊可以使得爐火更旺；將食物放入冰箱中，可以使得食物保存更久；控制反應物的濃度、反應容器的溫度，可以使得反應的快慢不同等等，學生在日常生活以及以往的學習中，對于反應條件的控制已經有了初步的認識，在前面的學習中，已經了解到，很多反應是具有一定的限度的，知道了可逆反應的特征具有雙向性以及不完全性，化學反應存在平衡，并且對于平衡的建立過程已經有了一定的認識，但對于平衡的特征“逆”、“等”、“定”、“動”、“變”還是不夠深刻的，改變條件實現反應限度的認識前提是需要學生對于反應已經達到限度有足夠的認識，所以化學平衡的標志也是本節內容的重中之重，在此基礎上學生對于條件控制，往往停留在控制反應的快慢上，對于提升反應物的利用效率，提升產率，結合生產生活實際去選取合適的反應條件，是缺乏系統的認識的。
素養目標
【教學目標】
1．理解化學平衡的特征，體會化學平衡是一個動態可變化的過程；
2．能根據化學平衡的特征，判斷一個可逆反應是否已經達到了反應的限度；
3．能初步從化學反應速率、化學反應的限度的相關知識與生產、生活相結合，解釋化學實驗和化工生產中反應條件的選擇問題，體會化學學科價值。
【評價目標】
1．通過對化學建立過程，診斷并發展學生深入理解化學平衡的特征；
2．通過思考與討論、當堂訓練，診斷并發展學生對化學平衡限度標志的認識；
3．通過對燃燒煤、合成氨反應條件的選擇分析，診斷并發展學生證據推理能力。
四、教學重點、難點
1．教學重點：理解化學平衡特征的內涵，能利用平衡特征判斷達到平衡的標志。
2．教學難點：化學平衡標志的判定，合成氨條件選擇的依據。
五、教學方法
講授法——從平衡的建立過程分析化學平衡的特征
討論法——從多角度討論分析提升煤燃燒的效率的方法
邏輯推理法——初步認識化學平衡是一個動態可變化的平衡
六、教學設計思路
本節內容安排在化學反應速率以及化學平衡之后，旨在鞏固學生化學反應速率與平衡的知識，能從平衡的建立過程理解化學平衡的特征，能從速率和限度的角度認識到反應條件控制的必要性，體現化學的價值。為此設計教學：
1、結合已有知識，歸納總結化學平衡的特征，根據特征確定達到化學平衡標志的依據；
2、回顧速率的影響因素，及時鞏固學以致用，分析提高煤燃燒的利用效率，將化學知識與生活相聯系，體現化學的學科價值；
3、進一步認識化學平衡是一個動態可變化的平衡，由于這個內容將會在選修一化學反應原理中，有進一步的探索，設計的落腳點，仍以改變條件對正逆速率的影響為依據，以合成氨氣條件的選擇為重要的抓手，突破從提高產率，改變化學反應限度的角度選擇有利化學反應條件；
4、通過問題引導、思考與討論等方式，鞏固學生對于化學平衡特征以及平衡標志的認識，綜合考慮速率與平衡的角度，深化化學反應條件的控制應用。
七、教學流程
八、教學過程
環節 教師活動 學生活動
環節一： 回顧引入，明確目標 【講述】經過上一節課的學習，我們已經知道可逆反應在一定條件下會達到反應的限度，我們將其稱為“化學平衡狀態”…… 做好上課準備，聽講
【提問】化學平衡都有哪些特征呢？ 【板書】 閱讀課本，明確目標
環節二： 知識回顧：化學平衡的建立過程 問題引導：歸納化學平衡的特征 【過渡】：我們不妨回顧一下化學平衡的建立過程。 描述速率的影響因素
【提問】：對于可逆反應，2SO2(g) +O2 (g) →2SO3(g)，在密閉容器中加入2mol SO2和1mol O2：平衡是怎么建立的？ 【提問】：達到平衡后，反應真的停止了嗎？ 【講述】化學平衡的特征：“逆”、“等”、“定”、“動”、“變” 討論，作答 反應并未停止，因為v(正)= v(逆) ≠0，反應處于動態平衡。 筆記
環節三： 問題引導、平衡標志 【提問】：你覺得這些特征中，哪些可以說明一個可逆反應達到了一定條件下的反應限度？ 【板書】化學平衡的標志 【深入探討】如何理解化學平衡的標志“等”和“定”？ 描述平衡的特征，筆記； 等和定 筆記。
【實例分析】例如，一定條件下，對于可逆反應N2＋3H2→2NH3，表示正、逆反應速率可以用N2或H2或NH3來表示： （1）單位時間內，有1molN2反應掉，同時有1molN2生成…… 【板書】：等：有正有逆，同一物質 定：一個量隨反應一直變，突然不變 筆記，觀察，暫停視頻自主分析
【課堂鞏固】下列說法中可以證明2HI(g)→H2(g)+I2(g)（紫色）已達到平衡狀態的是___________。 ①單位時間內生成 n mol H2的同時生成 n molHI ②一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂…… 暫停視頻，自主訓練
環節四：層層遞進，明確達到標志后，如何改變反應的限度——化學反應條件的控制 【過渡】：我們已經知道，在一定條件下，反應會達到限度，那我們在生產生活中都會怎樣去選取合適的反應條件呢？ 【板書】化學反應的條件 【過渡】從反應的速率與反應的限度綜合考慮。 【回顧】化學反應速率的影響因素 【交流討論】為了提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件？ (1)煤燃燒時，將煤塊粉碎成煤粉目的是________ (2)通入適當過量的空氣目的是_ (3)選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是：___ 【講解】合成氨的反應條件選擇 思考，討論，分析，作答
環節五：回扣主題，應用實踐： 課堂小結與當堂鞏固 【總結】回顧課堂內容 暫停視頻，當堂檢測
板書設計
十、課堂測評
1．對于可逆反應M＋NQ 達到平衡時，下列說法正確的是
A．M、N、Q三種物質的濃度一定相等
B．M、N全部變成了Q
C．反應物和生成物的濃度都保持不變
D．反應已經停止
2．在一定溫度下，可逆反應A(g)+3B (g)2C(g) 達到平衡狀態的標志是
A．C的生成速率和A的分解速率相等
B．3v(A)=v(B)
C．單位時間內，生成3molB同時生成1molA
D．單位時間內，消耗3molB同時生成1molA
3．在體積不變的密閉容器中發生反應N2＋3H22NH3，下列敘述表示該反應處于化學平衡狀態的是
A．N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
B．混合氣體的密度不隨時間變化
C．容器內的平均相對分子質量不再改變
D．容器內的顏色不再改變
4．下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_________(填序號)。
①提高燃料的著火點　 ②降低燃料的著火點 ③將固體燃料粉碎　
④將液體燃料霧化處理 ⑤將煤進行氣化處理　 ⑥通入適當過量的空氣
*5.(選做題)汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體,某新型催化劑能促使NO、CO轉化為兩種無毒氣體。T ℃時,將0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容積為2 L的密閉容器中,模擬汽車尾氣轉化,容器中NO的物質的量隨時間變化如圖所示。
(1)NO、CO轉化為兩種無毒氣體的化學方程式是____________________________________。
(2)反應開始至10 min,v(NO)=______________mol/(L·min)。
(3)下列說法正確的是___________。
a．新型催化劑可以加快NO、CO的轉化
b．該反應進行到10 min時達到化學平衡狀態
c．平衡時CO的濃度是0.4 mol/L
【參考答案】
1．【答案】C
【解析】
A達到平衡時，各物質的濃度不再改變，并不是各物質濃度相等，A錯誤；
B可逆反應不能玩去轉化，B錯誤；
C達到平衡時，各物質的濃度不再改變，C正確；
D反應處于動態平衡狀態，D錯誤。
2．【答案】D
【解析】
A生成C以及消耗A均為正反應的描述，A錯誤；
B并未涉及正逆方向的描述，B錯誤；
C生成B同時生成A，均為逆反應方向，并未涉及正反應方向的描述，C錯誤；
D涉及正逆反應速率的描述，且轉化為同一物質，數據相等，D正確。
3．【答案】C
【解析】
A達到平衡時，各物質的濃度不再改變，并不是各物質濃度成比例，A錯誤；
B密度等于質量除以體積，反應前后均為氣體質量不變，體積不變，密度始終保持不變，B錯誤；
C平均相對分子質量等于氣體質量除以氣體總物質的量，反應前后氣體質量不變，物質的量減小，平均相對分子質量隨著反應的進行逐漸增大，現不變可作為平衡標志，C正確；
D反應前后均無顏色，不能作為平衡達到的標志，D錯誤。
4．【答案】③④⑤⑥
【解析】著火點不能改變，①②錯誤。
5．【答案】(1)2CO+2NO N2+2CO2　(2)0.02　(3)ab
【解析】
(1)NO和CO在催化劑存在的條件下反應產生無毒的N2和CO2，然后根據原子守恒和得失電子守恒，可得該反應的化學方程式為2CO+2NO N2+2CO2。
(2)v(NO)==0.02 mol/(L·min)。
(3)催化劑可以加快反應速率，所以使用新型催化劑可以加快NO、CO的轉化，a正確；根據題圖可知,該反應進行到10 min時，NO的物質的量不再發生變化，說明反應達到化學平衡狀態，b正確；平衡時CO的物質的量是0.4 mol，由于容器的容積為2 L，所以CO的濃度是0.2 mol/L，c錯誤。
（編寫：陳漢 修訂：陳漢 申定： ）
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