資源簡介

“影響化學平衡的因素”教學設計
1．教學目標
基于雙向細目表明確教學內容所對應的素養維度及水平層級，由此確定“影響化學平衡的因素”教學目標，見表
表 “影響化學平衡的因素”教學目標水平層級雙向細目表
素養1 素養2 素養3 素養4 素養5 教學目標
1.結合實驗探討化學平衡狀態的改變及方向的判定； 1 1 1.通過設計實驗探究濃度對K2Cr2O7平衡、溫度對NO2與N2O4反應的影響，能基于實驗事實交流分析反應速率變化與平衡移動的關系，并且以v-t圖的形式呈現分析的結果，構建化學平衡移動的一般認識模型，增強實驗探究能力；2．能基于實驗事實，綜合實驗結論，探討條件對化學平衡移動的影響規律，歸納勒夏特列原理，預測和分析壓強對化學平衡移動的影響，發展模型辨識和模型應用能力；3.通過應用化學平衡移動原理探討和分析工業合成氨的最佳生產條件，認識化學平衡移動原理在生產、生活實際中的應用和價值，增強社會責任感；
2．設計實驗探究濃度對化學平衡移動的影響，探討正、逆反應速率的變化，及其與平衡移動方向的關系，以v-t圖的形式呈現分析結果； 3 2 3
3.設計實驗探究溫度的影響，以v-t圖的形式分析和呈現實驗結果； 3 2 4
4.結合實驗探究活動歸納化學平衡移動的概念，構建認知模型； 2
5.總結歸納勒夏特列原理，預測壓強對平衡移動的影響； 1 2 3
6.催化劑對反應速率及化學平衡的影響； 3 2
7.工業合成氨反應條件的選擇和優化。 4 4
2．評價目標
（1）通過探究平衡移動實驗方案的交流和點評，診斷并發展學生探究方案設計水平和平衡移動的認識角度；
（2）通過基于探究實驗梳理和歸納化學平衡的判定方法和勒夏特列原理，診斷并發展學生思路結構化水平；
（3）通過工業合成氨最佳生產條件的交流和探討，診斷并發展學生問題解決能力和化學價值認識水平。
3．教學流程
表 “影響化學平衡的因素”課時教學流程
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、探究平衡移動的影響因素； 活動一、觀察FeCl3與KSCN反應的演示實驗，交流平衡狀態的改變，歸納平衡移動概念； 科學探究（水平3） 探究方案設計 單一水平、綜合水平
活動二、基于演示實驗，分析歸納改變反應物濃度的影響；
活動三、設計實驗探究改變生成物濃度的影響，以v-t圖分析實驗結果；
活動四、綜合上述實驗的v-t圖和實驗結論，歸納平衡移動方向的判定方法； 變化觀念與平衡思想（水平3） 認識角度 單角度、多角度
活動五、觀察演示實驗，討論溫度對NO2與N2O4轉化的影響，以v-t圖的形式分析實驗結果，歸納實驗結論；
任務二、建立平衡移動認識模型； 活動六、回顧實驗，梳理改變條件對平衡移動的影響，歸納勒夏特列原理； 證據推理與模型認知（水平2） 思路結構化 視角水平、內涵水平
活動七、交流討論，預測和分析壓強的影響；
活動八、交流討論，預測分析催化劑的影響；
任務三、解決工業生產實際問題。 活動九、應用平衡原理，探討工業合成氨最佳生產條件。 科學態度與社會責任（水平4） 問題解決 簡單化學問題、簡單實際問題
4．教學過程
[創設情境，引入新課]在我們日常生活中，特別是冬季的供暖期，有些人會產生CO中毒，那醫院是如何搶救和治療CO中毒的？
[學生]醫院會將病人轉移到高壓氧艙中進行治療。
[教師]當人體吸入過多CO時，會產生CO中毒，這是因為CO可與血液中的血紅蛋白結合，發生反應Hb(O2)+CO Hb(CO)+O2，從而使血紅蛋白不能和O2結合，人體會因缺少O2而窒息，甚至死亡。那為什么CO中毒患者要進入高壓氧艙進行治療呢，與我們學過的化學平衡有什么關系呢？
[引導]化學平衡狀態的特征是什么？
[學生]逆、等、動、定、變。學生從化學平衡的5各特征推出化學條件改變后，使舊的化學平衡被破敗，從而建立起新的平衡。
[設計意圖]通過對CO中毒現象的分析，引導學生回顧前面學過的化學平衡知識，讓認知沖突驅動學生進入“發現問題、尋找答案、應用新知識”的情境。
[學習任務一]探究平衡移動的影響因素；
[評價任務一]診斷并發展學生探究方案設計水平和對化學平衡移動的認識角度；
[演示實驗]首先，老師先向大家展示一個演示實驗，請同學們注意觀察，并作好記錄。
向盛有5ml0.05mol/LFeCl3溶液的試管中加入5ml0.15mol/LKSCN溶液，溶液呈紅色。將上述溶液平均分裝在a、b、c三支試管中，向試管b中加入少量鐵粉，向試管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，觀察試管b、c中溶液顏色變化，并均與試管a對比。
[提問]實驗中的現象說明了什么？老師在實驗中分別加入鐵粉和高濃度KSCN溶液，相當于改變了什么條件？
[總結]借助圖示歸納
[提問]可以從哪些角度解釋實驗現象？
[引導]結合表格講解歸納，以v-t圖演繹速率變化過程。
實驗探究一：減少反應物濃度對化學平衡移動的影響
原理 Fe3++3SCN— Fe(SCN)3（紅色）
操作 現象 C反 V正 V逆 V′正與V′逆 平衡
加Fe粉 紅色變淺 減小 瞬間減小 瞬間不變 V′正＜V′逆 逆向移動
實驗探究一：增大反應物濃度對化學平衡移動的影響
原理 Fe3++3SCN— Fe(SCN)3（紅色）
操作 現象 C反 V正 V逆 V′正與V′逆 平衡
加濃KSCN 紅色加深 增大 瞬間增大 瞬間不變 V′正＞V′逆 正向移動
[結論]反應物濃度增大，平衡正移；反應物濃度減小，平衡逆移。
[設計意圖]引導學生應用圖表處理實驗信息、分析描述演示實驗中化學反應平衡移動過程中正、逆反應速率的變化，擴展學生平衡移動的認識角度，發展學生科學實驗探究水平。
[提問]剛才我們是通過改變反應物濃度，那如果是增加或減少生成物濃度，化學平衡又會怎么移動呢？
[分組實驗]藥品：0.1mol/LK2Cr2O7、濃硫酸、6mol/LNaOH；
儀器：試管、膠頭滴管
[引導]現在請同學們前后四人為一個小組，討論實驗方案，并根據實驗方案進行探究，5分鐘后請同學們互相分享小組的實驗方案和實驗結果。
[提問]通過實驗探究，你觀察到了什么現象，得出了什么結論，請同學們結合v-t圖進行分析。
[歸納]實驗探究二：增大生成物濃度對化學反應平衡的影響
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
（橙色） （黃色）
實驗探究二：減小生成物濃度對化學反應平衡的影響
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
（橙色） （黃色）
得出結論：增大生成物濃度，平衡逆移；減小生成物濃度，平衡正移。
[總結]濃度對平衡移動的影響：其他條件不變時，
增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動；
減小反應物濃度或增大生成物濃度，平衡向逆反應方向移動。
[設計意圖]通過讓同學們設計實驗方案探究改變生成物濃度對平衡移動的影響，交流實驗方案和結果，診斷和發展學生探究實驗設計水平，進一步增強學生科學探究素養。
[教師]在等溫下，對于一個已達到化學平衡的反應，當改變反應物或生成物的濃度時，根據濃度商與平衡常數的大小關系，可以判斷化學平衡移動的方向。
當Q＝K，可逆反應處于平衡狀態；
當Q＜K，化學平衡向正反應方向移動，直至達到新的平衡；
當Q＞K，化學平衡向逆反應方向移動，直至達到新的平衡。
[提問]剛才我們探討了濃度對化學平衡移動的影響，那還有哪些影響因素呢？
[學生]溫度、壓強、催化劑等。
[過渡]那接下來我們就一起來驗證下剛才的猜想。
[演示實驗]把NO2和N2O4的混合氣體通入兩支連通的燒瓶里，然后用夾子夾住乳膠管；把一只燒瓶放進熱水中，另一只放進冰水中。觀察混合氣體的顏色變化。
[提問]同學們觀察到了什么現象？
[學生]熱水中，紅棕色加深，NO2濃度增大；
冰水中，紅棕色變淺，NO2濃度減小。
[教師]請同學們結合v-t圖對這個實驗現象進行分析，歸納出實驗結論。
[實驗結論]實驗探究三：升高溫度對化學平衡移動的影響
實驗探究三：降低溫度對化學平衡移動的影響
升高溫度，平衡逆移；降低溫度，平衡正移。
[提問]通過實驗探究，大家歸納一下溫度對化學平衡移動的影響？
[歸納完善]升高溫度，化學平衡向吸熱反應的方向移動；
降低溫度，化學平衡向放熱反應的方向移動。
[設計意圖]通過觀察實驗，應用平衡移動分析模型分析實驗現象，得出實驗結論，診斷學生對平衡移動的理解，發展學生變化觀念與平衡思想。
[學習任務二]建立平衡移動認識模型；
[評價任務二]診斷并發展學生思路結構化水平；
[提問]通過前面的實驗探究，你能發現什么規律嗎？
[回顧總結]
條件改變 移動方向 移動效果
增加反應物濃度 正向移動 減少反應物濃度
減小反應物濃度 逆向移動 增加反應物濃度
降低溫度 放熱反應方向移動 增大體系溫度
升高溫度 吸熱反應方向移動 降低體系溫度
[講解]通過歸納，可以發現改變濃度、溫度等因素可以提高反應產率或者抑制反應進行的程度。法國化學家勒夏特列曾就此總結出一條經驗規律：如果改變影響平衡的一個因素，平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。這就是勒夏特列原理，也稱為化學平衡移動原理。
[設計意圖]引導學生討論，在回顧、歸納總結中發現規律，歸納勒夏特列原理，構建化學平衡移動理論模型，診斷并發展學生認識思路的結構化水平。
[提問]通過剛才的化學平衡移動理論，請大家預測一下壓強對NO2和N2O4反應的影響。反應原理：2NO2(g) N2O4(g)
[引導]增大壓強或減小壓強對反應體系中各物質的濃度有什么影響？
[學生]增大壓強，減小容器的體積，各物質的濃度增大；減小壓強，增大容器的體積，各物質的濃度減小。
[引導]改變壓強，相當于改變了反應物和生成物的濃度，請大家回顧濃度變化對反應速率的影響，分析增大壓強或減小壓強時v(正)、v(逆)的變化。
[提問]通過剛才的分析，大家可以推測出增大壓強或減小壓強，化學平衡將如何移動呢？
[學生]增大壓強，平衡正移；減小壓強，平衡逆移。
[設計意圖]引導學生依據勒夏特列原理預測壓強對平衡移動的影響，診斷和發展學生對勒夏特列原理的理解和應用。
[教師]事實是否如我們所猜測的那樣呢？下面我們再一次通過實驗來驗證一下我們的猜想。
[演示實驗]用50ml注射器吸入約20mlNO2與N2O4的混合氣體（使注射器的活塞處于Ⅰ處），將細管端用橡膠塞封閉。然后把活塞拉到Ⅱ處，觀察管內混合氣體顏色的變化。當反復將活塞從Ⅱ處推到Ⅰ處及從Ⅰ處拉到Ⅱ處時，觀察管內混合氣體顏色的變化。
[提問]通過實驗，大家看到什么現象，得出什么結論？
[學生]增大壓強，顏色先加深后變淺；減小壓強，顏色先變淺后加深。
[教師]改變壓強，氣體的顏色發生了變化，說明平衡發生了移動，也說明了改變壓強對正、逆反應速率的影響程度不同。
[提問]從NO2與N2O4的反應方程式可以看出，它們的系數不同，這正是壓強改變對v(正)、v(逆)影響不一致的原因，請大家結合前面學過的化學平衡理論解釋實驗現象及其原因。
[學生]增大壓強，NO2與N2O4的濃度都增大，但反應系數大的NO2濃度增大的倍數更大，使平衡朝減小NO2濃度的方向移動；減小壓強，也是NO2濃度減小的倍數更大，所以平衡朝增大NO2濃度的方向移動。
[提問]你能歸納壓強對化學平衡移動的影響嗎？
[歸納完善]完善壓強的影響規律
注意事項：固態或液態物質的體積受壓強影響很小，可以忽略不計。因此，當平衡混合物中都是固態或液態物質時，改變壓強化學平衡一般不發生移動。
[提問]催化劑又是如何影響平衡的移動呢？
[引導]回顧催化劑對化學反應速率的影響。
[歸納完善]催化劑可以降低反應活化能，使有效碰撞次數增加，提高化學反應速率。催化劑能夠同等程度的改變正反應速率和逆反應速率，因此，它對化學平衡的移動沒有影響。
[設計意圖]通過預測催化劑對平衡移動的影響，進一步增強學生對勒夏特列原理的理解和應用。
[學習任務三]計算工業合成氨的產率，討論優化反應條件提高轉化率的方案。
[評價任務三]診斷并發展學生問題解決能力和對化學價值的認識水平。
[PPT展示資料]工業合成氨的生產原理、發展歷史以及相關的數據資料。
[提問]請同學們結合工業合成氨反應的特點，分析哪些條件有利于合成氨的反應？
[設計意圖]通過這一環節的設置，引導學生從書本上化學問題的探究，過渡上升到生產、生活實際問題的解決，建立問題解決的思維模型。
[引導]讓同學從兩個角度梳理條件對反應的影響。
合成氨反應 3H2+N22NH3 △H＜0
分析角度 反應條件 加快氨生產速率 提高氨生成含量
壓強 高壓 高壓
溫度 高溫 低溫
催化劑 使用 不影響
高溫 生成氨的速率加快
低溫 有利于增加氨產量
[提問]我們如何化解這個矛盾呢？
[設計意圖]通過在矛盾處設問，診斷學生分析問題的思維特點，引導學生能夠綜合考慮實際條件，分析具體問題，從而選擇合理的方案。
[學生1]應該選擇高溫，使單位時間內獲得更多產品。
[學生2]應該選擇低溫，增大反應的轉化率。
[提問]催化劑的選擇需要考慮哪些因素呢？
[學生]應該結合催化劑的使用條件去考慮，選擇適宜的溫度。
[設計意圖]通過討論催化劑的選擇，讓學生意識到催化劑的選擇不僅要考慮它對反應本身的作用，還要結合對環境等多方面因素的影響，以此提高學生的社會責任感。
[提問]通過上面的綜合分析，你認為工業合成氨的最佳生產條件是什么？
[總結]實際工業生產中，我們在選擇和調控反應條件的時候，不能只考慮反應的轉化率或者是反應的速率，還要綜合考慮許多方面的因素。既要考慮提高工廠的經濟效益，也要考慮工業生產對環境資源的影響。
[課后作業]請大家課后以小組為單位，查閱資料和調查了解生產、生產中更多有關化學平衡的應用，撰寫一篇小論文。
[設計意圖]通過課后作業的布置，增強學生自主學習和探究的能力，加強對化學知識價值的認識。
學科素養
水平
教學內容
矛盾

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