“化學(xué)平衡”探究式教 學(xué) 設(shè) 計(jì)

季 慧

（姜堰中學(xué) 江蘇 姜堰 225500）

一、教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)說明

本節(jié)課內(nèi)容選自人教版選修四 《化學(xué)反應(yīng)原理》，是一節(jié)很經(jīng)典的化學(xué)理論課。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)主要從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，以邊講邊探究的形式進(jìn)行，一邊引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一邊啟發(fā)學(xué)生充分討論，不僅給學(xué)生提供了建構(gòu)理解的基礎(chǔ)，還給學(xué)生留有了廣闊的建構(gòu)空間。

本設(shè)計(jì)的引入借助的是德國的動(dòng)畫短片《Balance》，讓學(xué)生對平衡的建立和破壞有直觀的感受，采用的是平鋪直敘的方式，比較直接。組織教學(xué)過程中，主體思路是以學(xué)生活動(dòng)為主，讓學(xué)生動(dòng)手，分組實(shí)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化的過程來對外界條件對化學(xué)平衡的影響獲得直觀的認(rèn)識，并且讓學(xué)生走進(jìn)化學(xué)，尊重事實(shí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)和探索結(jié)論的熱情。

在濃度、溫度影響化學(xué)平衡的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，教師順勢引導(dǎo)，讓學(xué)生討論化學(xué)平衡移動(dòng)的結(jié)果對其所施加條件的“反抗作用”，從而歸納總結(jié)出一般規(guī)律，即勒夏特列原理，以及該原理的適用范圍，在此基礎(chǔ)上再讓學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析來推測壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響，讓學(xué)生對勒夏特列原理加深理解，學(xué)以致用，并用可樂瓶中的溶解平衡做一個(gè)具體示范，讓學(xué)生知道化學(xué)是“生活中的科學(xué)”。關(guān)于催化劑的影響，鑒于學(xué)生已有的知識水平，不具體展開，只是提供“催化劑對正、逆反應(yīng)速率改變的同等程度”這樣的學(xué)習(xí)素材，讓學(xué)生歸納出“催化劑只是影響反應(yīng)到達(dá)平衡所需的時(shí)間，并不能改變平衡狀態(tài)或者是原料的利用率”。

最后，以兩例典型的工業(yè)生產(chǎn)事例—氨的合成、二氧化硫的催化氧化，讓學(xué)生結(jié)合平衡移動(dòng)原理從理論上進(jìn)行討論，探討一些可行的方法，讓學(xué)生知道化學(xué)是“生產(chǎn)中的科學(xué)”，化學(xué)理論并不是枯燥的“紙上談兵”，最終要服務(wù)于實(shí)際生產(chǎn)這樣一個(gè)事實(shí)。

二、教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容及教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖［課前準(zhǔn)備］播放德國動(dòng)畫短片《Balance》。［導(dǎo)入］社會的平衡實(shí)際上是人與人之間的最和諧的狀態(tài)，但一旦有了外界的某些干擾，這種潛在的秩序就會紊亂。化學(xué)世界里也是如此。觀看錄像，感受平衡的存在和破壞。理解平衡只是相對的，隨外界條件的改變而變化。讓學(xué)生直觀感受，由社會平衡直接過渡到化學(xué)平衡，降低學(xué)習(xí)的梯度。［舉例］800℃時(shí)，將 0．01molCO 和 0．01molH2O（g）通入1L密閉容器里，在催化劑作用下反應(yīng)。只能生成 0．005molCO2 和 0．005molH2， 而且不隨時(shí)間的改變而改變，達(dá)到該條件下反應(yīng)的最大限度，稱之為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，重要特征之一是正、逆反應(yīng)速率相等。但外界某些條件改變時(shí)，這種暫時(shí)的最佳狀態(tài)同樣會遭到破壞。使得正、逆反由具體事例回顧平衡的概念及重要特征，形成“化學(xué)平衡移動(dòng)”的概念，了解平衡移動(dòng)的實(shí)質(zhì)是由于正、逆反應(yīng)速率不相等。不增加回顧舊知識的難度，直接引入平衡的建立和破壞，為下面的學(xué)習(xí)提供知識平臺。引導(dǎo)學(xué)生思考打破原平衡，建立新平衡，如何通過改變條件來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)速率不再相等，直到建立新的條件下新的平衡狀態(tài)。這種舊平衡被破壞，新平衡建立的過程就稱之為“化學(xué)平衡的移動(dòng)”。［板書］一、原因：條件改變，v正≠v逆［啟發(fā)質(zhì)疑］v正≠v逆，具體有哪兩種情況？［引入］這節(jié)課的主要任務(wù)就是來研究外界因素對平衡所產(chǎn)生的影響?？偟脑瓌t是用實(shí)驗(yàn)說話，從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，從結(jié)論中尋找規(guī)律。［實(shí)驗(yàn)一］NO2球分別浸入熱水和冰水中，觀察現(xiàn)象，總結(jié)歸納。突出第三個(gè)NO2球的對照作用。［質(zhì)疑］如何判斷玻璃球中平衡狀態(tài)的到達(dá)？［提問］如何用科學(xué)的語言概括溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響？［板書］二、影響因素1、溫度［強(qiáng)調(diào)］之所以強(qiáng)調(diào)“其他條件不變”，是因?yàn)橹挥懻搯我蛔兞康挠绊憽＃圻^渡］接下來試著改變某些物質(zhì)的濃度。指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)二，Cr2O72-與2CrO42-之間的轉(zhuǎn)化。［質(zhì)疑］要改變生成物H+離子的濃度，可以怎樣操作？請選用相關(guān)藥品探究H+濃度的變化對該平衡的影響．［強(qiáng)調(diào)］采用的是點(diǎn)滴板操作，注意加入試劑的用量，實(shí)驗(yàn)前先認(rèn)真構(gòu)思，注意安全。引導(dǎo)學(xué)生得出反應(yīng)物濃度對平衡移動(dòng)的影響。［板書］2、濃度：增大生成物濃度，平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減小生成物濃度，平衡向著正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng)。［過渡］反應(yīng)物濃度的變化對平衡的影響是否也一樣呢？對平衡體系三，有哪些方法可以改變反應(yīng)物的濃度呢？指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)三，F(xiàn)e3++3SCN-?Fe（SCN）3改變反應(yīng)物的濃度，由溶液顏色的變化判斷平衡移動(dòng)的方向。［板書］反應(yīng)物濃度的影響：增大反應(yīng)物濃度，平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物濃度，平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)。［引入］是不是發(fā)現(xiàn)一些有共性的規(guī)律呢？引導(dǎo)認(rèn)識平衡移動(dòng)的結(jié)果，詳細(xì)講授增大反應(yīng)物濃度對平衡移動(dòng)影響的結(jié)果：減弱反應(yīng)物濃度增大的程度。了解化學(xué)平衡只是暫時(shí)的、相對的，隨著外界條件的改變而變化。理解概念，知道平衡移動(dòng)的兩種情況：v正 ＞v逆平衡向正方向移動(dòng)；v正 ＜v逆平衡向逆方向移動(dòng)。觀察溫度變化對該平衡體系顏色的影響，完成學(xué)案上相應(yīng)的內(nèi)容。形成對比實(shí)驗(yàn)的概念。注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，運(yùn)用簡潔的語言對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出簡單的解釋。發(fā)現(xiàn)溫度對化學(xué)平衡有影響，歸納出溫度對平衡影響的一般規(guī)律，平衡移動(dòng)的方向與反應(yīng)的熱效應(yīng)有關(guān)。思考：得出改變氫離子濃度的方法。學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)，小組之間加強(qiáng)合作，相互配合。討論發(fā)言，相互補(bǔ)充。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，從現(xiàn)象中得出結(jié)論：改變生成物的濃度使得化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。學(xué)生歸納結(jié)論：其他條件不變時(shí)，增大生成物濃度，平衡向著逆方向移動(dòng)，減小生成物濃度，平衡向著正反應(yīng)反應(yīng)移動(dòng)。學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)，用不同的方法改變反應(yīng)物的濃度，認(rèn)真觀察溶液顏色的變化，完成學(xué)案上相應(yīng)的內(nèi)容，得出反應(yīng)物濃度的變化對平衡的影響：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物濃度，平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)。對平衡移動(dòng)結(jié)果的認(rèn)識較難理解。在教師的引導(dǎo)下自行分析減小生成物濃度、升高和降低溫度對平衡移動(dòng)影響的結(jié)果，注意體會“減弱”兩字開門見山地將本節(jié)研究的中心問題提了出來，從而激發(fā)起他們對新問題的求知興趣。這就為下一步實(shí)驗(yàn)探索創(chuàng)造了良好的心理?xiàng)l件，明確了探索的方向。通過邊實(shí)驗(yàn)，邊思考，適時(shí)總結(jié)，主動(dòng)地獲取知識，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力和思維能力。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：建立平衡體系；控制單個(gè)變量進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，充分發(fā)揮各學(xué)習(xí)小組的作用，采取自主、合作、探究的方法的同時(shí)，加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作的能力，研究問題實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的操作方法，激發(fā)學(xué)生的興趣。用直觀的現(xiàn)象說明問題。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提高觀察、思維、概括等方面的能力。培養(yǎng)學(xué)生由現(xiàn)象到本質(zhì)，由一般到共性的思維模式。從結(jié)論中尋找規(guī)律。對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論有更深層次的理解。得出一般規(guī)律。聯(lián)系前后所學(xué)內(nèi)容，為以后所學(xué)電離平衡、水解平衡等埋下伏筆。

［歸納］化學(xué)平衡的自我調(diào)節(jié)能力，［科學(xué)史話］法國科學(xué)家勒夏特列由大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)歸納出其中的奧妙，稱之為“勒夏特列原理”或者“平衡移動(dòng)原理”，適用于一切動(dòng)態(tài)平衡。由大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)驗(yàn)證，在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)方面有重要應(yīng)用。［設(shè)問］可以發(fā)現(xiàn)影響平衡移動(dòng)的這些因素正是影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，那壓強(qiáng)呢？是否對平衡的移動(dòng)也有影響呢？［資料分析］合成氨工業(yè)的一組數(shù)據(jù)。450℃時(shí)N2與H2反應(yīng)生成NH3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：N2（g） ＋3H2（g）?2NH3（g）壓強(qiáng)／Mpa 1 5 10 30 60 100 NH3% 2．0 9．2 16．4 35．5 53．6 69．4［解釋］可樂瓶中的溶解平衡。鞏固所學(xué)知識，學(xué)以致用。［引入］由于外界條件的不斷變化，使得平衡總是處于不斷的變化中。研究化學(xué)平衡的目的，是希望通過控制和改變外界條件，使得反應(yīng)向著我們所希望的方向進(jìn)行。［解決實(shí)際問題］實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的事例討論：1．2SO2（g） ＋ O2（g）?2SO3（g）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)），是硫酸制造工業(yè)的重要步驟，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中通常采用通入過量空氣的方法。為什么？2．已知工業(yè)合成氨的原理為：N2 （g）＋3H2（g）?2NH3（g）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)），為了提高氨的生產(chǎn)速率及產(chǎn)率，可采取哪些措施？在討論中發(fā)現(xiàn)新的問題，討論中引入催化劑的影響。體會化學(xué)反應(yīng)原理對實(shí)際生產(chǎn)的重要指導(dǎo)意義。對學(xué)習(xí)化學(xué)的意義有更深層次的認(rèn)識。小結(jié)影響化學(xué)平衡的因素，聯(lián)系影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，發(fā)現(xiàn)兩者之間的共性。分析資料，尋找規(guī)律。小組討論，發(fā)言。歸納壓強(qiáng)對平衡移動(dòng)的影響。特別強(qiáng)調(diào)壓強(qiáng)只能適用于有氣體參加或生成的反應(yīng)學(xué)生討論發(fā)言，能用所學(xué)知識解決生活中的現(xiàn)象。知道工業(yè)常用方法：適當(dāng)增大廉價(jià)反應(yīng)物的濃度，提高價(jià)格較高原料的轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本。合成氨工業(yè)條件的選擇，小組討論，發(fā)現(xiàn)工業(yè)條件的選擇要綜合多方面的因素。在討論思考中發(fā)現(xiàn)新的問題。明確由于催化劑能同等程度增加正、逆反應(yīng)速率，因此它對化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響；但不可忽視的是使用合適的催化劑，能改變達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)探究分析解決問題，歸納內(nèi)在規(guī)律。從資料中獲得信息，繼而得出結(jié)論。聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)，了解實(shí)際生產(chǎn)必須有理論作支撐。壓強(qiáng)的影響與勒夏特列原理保持一致。學(xué)會用所學(xué)知識解決生活中的化學(xué)問題，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，體會學(xué)習(xí)的喜悅。讓學(xué)生知道在生產(chǎn)、生活和科研中控制反應(yīng)條件，促進(jìn)反應(yīng)的完成程度以提高原料的利用率或轉(zhuǎn)化率。鞏固所學(xué)知識，學(xué)以致用，聯(lián)系實(shí)際，從化學(xué)平衡本質(zhì)的角度去探究生產(chǎn)、生活、科研中涉及的化學(xué)變化現(xiàn)象或事例，啟發(fā)學(xué)生思考。加深對化學(xué)平衡移動(dòng)原理的理解和認(rèn)識。［本課總結(jié)］一個(gè)原理、一種方法、一類用途。 學(xué)生的認(rèn)識從直觀到抽象，又由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，產(chǎn)生認(rèn)識上質(zhì)的飛躍，使他們的思維加深。［鞏固練習(xí)］ 完成學(xué)案上的課后練習(xí)。 鞏固知識，提高能力。

三、課后反思

本節(jié)課強(qiáng)調(diào)的是由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納總結(jié)一般規(guī)律的過程，而不僅僅是為了讓學(xué)生被動(dòng)地獲得外界條件對化學(xué)平衡影響的結(jié)論，設(shè)計(jì)教學(xué)思路時(shí)將外界對平衡的影響作用集中在一節(jié)課內(nèi)完成，突出了知識的連貫性，讓學(xué)生直接從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納出“勒夏特列原理”。而壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響是作為“勒夏特列原理”的一個(gè)應(yīng)用，結(jié)合合成氨工業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生自行分析歸納，加深對該原理的理解，提升了動(dòng)態(tài)的思維品質(zhì)。