資源簡介

“化學平衡狀態”教學設計
1．教學目標
對三維目標進行融合和升華，得到“化學平衡狀態”素養化教學目標，見下圖：
2． 評價目標
（1）通過探討化學反應的可逆過程和化學平衡狀態的建立，診斷并發展學生探究化學概念的思維水平；
（2）基于化學反應速率解釋化學平衡的建立過程，及探討化學平衡狀態的微觀表征，診斷并發展學生對化學平衡建立的認識思路結構化水平和認識對化學反應的認知角度；
（3）由高爐煉鐵疑惑的探討過程，診斷并發展學生問題解決能力及化學價值認識水平。
3． 教學流程
表 “化學平衡狀態”課時教學評價角度與評價水平
學習任務 學習活動 素養功能及水平 評價角度 評價水平
任務一、認識可逆反應概念和化學平衡狀態含義； 活動一、結合碳酸飲料搖晃后開蓋的現象和二氧化碳與水的反應，認識可逆反應； 宏觀辨識 （水平1） 探究思維 基于經驗水平、基于概念理解水平
活動二、學習合成氨工業，類比遷移探討可逆過程；
活動三、類比合成氨工業平衡的建立，分析化學平衡建立過程中物質濃度的變化，掌握化學平衡狀態的含義；
任務二、探究化學平衡建立的本質； 活動四、類比合成氨工業平衡，分析化學平衡建立過程中反應速率的變化及特征，揭示平衡建立的本質； 微觀探析 （水平3） 思路結構化 視角水平、內涵水平
活動五、歸納總結化學平衡狀態的宏觀和微觀特征，認識判斷化學平衡狀態的依據； 變化觀念與平衡思想（水平2） 認識角度 單角度水平、多角度水平
任務三、解釋和解決生產、生活中與化學平衡狀態有關的簡單化學問題。 活動六、應用化學知識，解答煉鐵工程師的困惑； 科學態度與社會責任（水平2） 問題解決 簡單化學問題、簡單實際問題
活動七、結合活動六，談談認識化學平衡的意義。 化學價值 學科價值、社會價值
4．教學過程
[PPT呈現材料]科學史話：煉鐵高爐尾氣之謎。
[引出新課]在高爐煉鐵反應中，生產中煉制生鐵所需焦炭的實際用量，遠高于按照化學方程式計算所需的量，而從高爐爐頂出來的氣體中總是含有沒有利用的CO。開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是設法增加高爐的高度，然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中CO的比例竟然沒有改變。
[提問]煉鐵工程師為什么會失敗呢？我們可以從哪些角度入手分析CO未被充分利用的原因呢？
[過渡]今天我們將通過學習，來一起揭開煉鐵高爐尾氣之謎。
[設計意圖]通過創設問題情境，激發學生的求知欲，拓展學生思考化學反應的角度。同時，將化學知識與生產、生活密切聯系起來。
[學習任務一]認識可逆反應概念和化學平衡狀態的含義；
[評價任務一]診斷并發展學生探究新知的思維水平；
[引導]在我們初中學習中常見的一個反應，是可逆反應，它是什么？
[展示]多媒體展示圖片
[提問]打開碳酸飲料的瞬間會噴出很多細小的泡沫，你能解釋這個過程嗎？
[學生]打開瓶蓋時瓶中壓強發生改變，碳酸分解，CO2溶解度減小，從而逸出。
[講解]由此可知，CO2與水的反應就是一個典型的可逆反應，在同一個條件下，二氧化碳可以與水反應生成碳酸，同時碳酸也能分解生成二氧化碳和水。
[設計意圖]引導學生聯系生活和已有知識經驗進行思考和分析，加深學生的理解。
[提問]所有的化學反應都可逆嗎？請舉出相應的化學方程式進行說明。
[提問]H2和O2點燃生成H2O和H2O電解生成H2與O2的反應屬于可逆反應嗎？
[學生]不是，這兩個反應的條件不一樣，兩個化學反應不能同時進行，所以不是可逆反應。
[提問]可逆反應有何特征與條件？請大家歸納一下可逆反應的定義。
[設計意圖]通過學生的回答，診斷學生對概念的認識水平，通過進一步提問，引導學生分析、比較、歸納可逆反應的定義、條件和特征，完善可逆反應的概念，發展學生對概念的理解和認識。
[提問]化學反應中是否存在最大限度？你能通過哪些特征進行判斷？
[PPT呈現材料]將0.01molCO和0.01molH2O(g)通入容積為1L的密閉容器中，加入催化劑，并加熱到800℃，發生反應CO+H2O(g) CO2 + H2，結果發現，不管怎么延長時間，容器中始終存在0.005molCO和0.005molH2O(g)。在教師講解后，學生產生感悟，形成基本觀點。
[基本觀點]一定條件下，可逆反應最終會達到一個最大限度。
[過渡]我們的合成氨反應也是可逆反應，如像反應容器中加入N2和H2，隨著反應的進行，體系中NH3的濃度增大，而N2和H2的濃度逐漸減小。從某一時刻開始，它們的濃度不再改變，反應達到了最大的限度，體系中各組分的濃度或百分含量也不再改變，這樣的狀態稱之為“化學平衡狀態”。
[學習任務二]探究化學平衡的本質。
[評價任務二]診斷并發展學生對化學反應的認識角度，診斷學生對化學平衡建立的認識思路結構化水平。
[提問]你能分析化學平衡建立過程中，正、逆反應速率的變化嗎？
[學生]化學平衡的建立過程：起始時，v(正)最大，v(逆)=0；反應過程中，v(正)漸漸減小，v(逆)漸漸增大，但v(正) ＞v(逆)；達到平衡時，v(正) =v(逆) ＞0。
[設計意圖]通過引導學生分析化學反應平衡建立過程中正、逆反應速率的變化，認識平衡建立的微觀本質。
[提問]你能用v-t圖來表示合成氨平衡建立過程中速率的變化嗎？
[提問]當達到化學平衡狀態后，化學反應就此停止了嗎？
[總結]當化學反應達到平衡狀態時，化學反應并沒有停止，正反應速率和逆反應速率相等，宏觀上表現為各物質組成濃度和百分含量均保持不變。但當改變條件時，化學平衡就會被打破。如日常生活中我們打開碳酸飲料的瓶蓋時，壓強發生了改變，平衡被破壞，化學反應朝著碳酸分解的方向進行。因此，化學平衡是動態的平衡，一旦條件被改變，平衡就會被破壞。
[設計意圖]診斷學生對化學平衡概念的認識，然后師生共同補充完善，發展學生認知思路結構化水平。
[提問]化學平衡狀態存在哪些宏觀特征和微觀體現？請借助化學符號進行說明。
[總結]宏觀表現：各物質組成濃度和百分含量不變；
微觀實質：v(正) =v(逆) ＞0
特征：（1）逆，發生可逆反應；
（2）等，v(正) =v(逆) ＞0
（3）動，動態平衡
（4）定，各物質組分濃度、體積分數一定；
（5）變，條件改變，平衡破壞。
[設計意圖]診斷學生對化學平衡宏觀和微觀理解，加強學生對化學平衡宏觀和微觀認識的聯系，落實學生的變化觀念與平衡思想核心素養。
[學習任務三]解釋生產生活中與化學平衡狀態相關的簡單化學問題。
[評價任務三]診斷并發展學生問題解決能力水平和對化學價值的認識水平。
[提問]通過我們剛才的學習，你能解釋煉鐵高爐尾氣之謎了嗎，為什么增加高爐的高度仍然不能使CO被充分利用呢？
[學生]應為Fe2O3和CO的反應是可逆反應，可逆反應都存在一定的限度，不能完全轉化。煉鐵高爐中Fe2O3和CO的反應達到最大限度后，即使再增加高爐的高度，使其充分接觸也無法改變反應的平衡狀態，不能使CO繼續轉化。
[暢所欲言]本節課的學習對我們生產、生活的價值。
[設計意圖]引導學生應用本節課所學知識解釋課堂導入的煉鐵高爐尾氣之謎，然后進行總結，診斷和發展學生的知識應用能力和對化學知識價值的認識

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