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1、反应条件对化学平衡的影响教学设计北京师范大学化学学院宋玥教学基本信息课题反应条件对化学平衡的影响教材书名：化学反应原理 出版社：山东科技出版社 出版日期：2007年7月页码：page46page51指导思想与设计理念指导思想：本教学设计首先依据普通高中化学课程标准对本课程的要求：通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。结合化学反应原理模块的功能定位，对本课的基本核心定位为：运用相关平衡理论原理分析推理，并通过实验验证，分别研究温度、浓度、压强对化学平衡的影响。设计理念：作为化学反应原理模块中的课程，其独特的功能在于使学生感受和了解化学的学科及学术思想。使学生通过化
2、学基本原理的学习，能够更加深入地研究和认识化学反应的本质规律，认识这些重要原理理论对化学科学研究指导意义，使学生意识到在化学科研领域，理论研究的与实验探究同样重要，理论能够有效指导预言实验，实验又能够不断检验和丰富理论，两者相辅相成，共同促进了化学学科的发展。为了凸显化学平衡的学科本体思想，作为热力学研究领域的内容，本课将从平衡移动的本质原因Q、K关系入手，让学生先从理论上进行推理分析，自主预测平衡的移动，再通过实验验证理论预测的正确性。充分体现了化学科研领域理论有效预测结果、指导实验，实验检验验证预测的基本研究思想。让学生感受到原理理论不仅具有解释功能，还具有重要的预测与指导意义。在新的高中
3、化学课程标准中提出了平衡常数K这一新的概念，其意义不应该仅仅停留在对平衡进行一种定量的描述，在化学学科研究中K的另一个极为重要的功能即是实现对于平衡移动的预测，所以，教师在教学中应当充分挖掘概念的核心价值，凸显概念原理模块教学的基本理念。在教学中，通过Q、K关系，还能够使学生认识到平衡移动的本质，从而促使学生今后能够更加准确和深入地分析相关平衡移动的问题，解决勒夏特列原理无法进行分析的复杂平衡移动问题；并能够从Q的表达式出发，实现反应的精细调控（通过控制条件改变幂次方大的项对于反应的调控更加有效），这些都是勒夏特列经验理论不能够解决的。本课的设计从科学概念的本质和学科本体出发，希望学生能够在接
4、触相关概念的最初，就建立起正确、科学的观念和理念，掌握科学的研究方法，从而为今后的学习和科学研究中打下坚实的基础，真心诚意地帮助学生成长和发展。教材分析及学习者分析1 教材中的地位反应条件对化学平衡的影响位于化学反应原理模块第二章第二节第三个节下标题位置。章功能：本章内容分为三节，分别为。章节的安排顺序符合科学家研究化学反应的一般思路。对于一个任意的化学反应，首先需要关注的是它发生的可能性（自发性），即反应的方向问题。只有判断为可能发生的反应才有继续研究的价值；对于可能发生的反应，反应进行的程度（限度）便是下一步要关注的问题。反应的方向和限度均属于化学热力学问题，是对反应宏观层面上的研究,不依
5、赖物质的微观结构，也不涉及变化的细节，只是通过体系始态和终态的热力学状态判断一种“可能性”与“趋势”，不能够解决实际过程中的反应问题，即不能全面判断反应是否真的可以发生以及反应发生的具体情况。因为反应的实际情况还涉及到反应的微观过程，及化学反应动力学问题，第三节内容就是研究动力学问题。学生在经历本章三节内容的学习过程，其实也是在经历化学学科中科学家对于每个新反应的认识与研究的过程。本节内容作为本章的第二节，也是研究化学反应的第二个重要步骤，不仅在本章中起着承上启下的作用，也是反应研究中一个重要的中间过程。节功能：本节又分为三个节下标题，分别是。其中前两个节下标题主要实现的是化学反应限度的定量描
6、述，第三个节下标题则是半定量地研究影响平衡（反应限度）的因素。第一个标题下，在学习平衡的定量描述时引入了相关的概念K与Q，且初步建立了Q、K间的相互关系，不仅实现了对反应平衡及非平衡状态的描述，更重要的是为标题三研究影响因素提供了极为宝贵的理论分析工具。所以本课时的功能不仅在于让学生更加深入地认识化学平衡，实现平衡的动态化（移动），还有一个重要的功能价值在于实现了Q、K概念的在学科中的理论应用价值，让学生充分感受提出Q、K概念的实际价值意义所在。2 学生的认识发展分析（1）已有认知：在必修2中，学生已经初步地建立了化学平衡的概念，并且知道平衡状态不是不能改变的，在改变条件的情况下，平衡会发生移
7、动，且知道能够使平衡发生移动的因素有温度、压强、浓度。待发展认知：温度、压强、浓度分别是如何影响平衡发生移动的？它们对平衡移动的影响是否有规律可循？是怎样的规律？（2）已有认知：在本节的第一课时化学平衡常数，学生建立了Q、K概念，理解了Q、K的基本含义，知道了Q、K关系与平衡、不平衡状态间的关联；且通过简单的分析推理已经知道了Q、K不相等的两种情况下（QK、QK）平衡移动的方向，即QK，平衡逆向移动。待发展认知：将 Q、K关系与平衡移动方向的理论判据应用到各因素对平衡移动影响问题中的具体方法思路。即如何将将理论工具应用与解决实际化学平衡移动问题。3 学生认识障碍点分析（1）如何将理论抽象的Q、
8、K概念应用到解决平衡移动具体问题上： 学生已经初步建立了Q、K关系与平衡移动的方向的关系，但是到具体的实际问题解决中会一时找不到突破口和切入点。解决途径：教师可在学生的分析过程中不断帮助引导学生思路，使学生认识到条件的改变会改变Q或K值，从而使得原本相等的Q、K关系被破坏；引导学生抓住条件改变瞬间Q（或K）的变化所导致的Q、K不相等来判断平衡的移动，使学生的分析思路逐步由模糊到清晰，实现教师引导下的自主分析推理；也可教师示范其中一例，使学生从示例中感受领悟该类问题的共同的基本研究思路，在之后的分析中不断举一反三，实现自主分析预测；在学生自主分析的过程中，教师也可借助PPT或学案制作相应的分析表
9、格，通过表格的条目排布来整理学生的思维，让学生在表格填写过程中自然而然地明确分析的基本步骤与思路。（2）“温度对平衡的影响”教学过程中，由于学生已经经历了浓度、压强对平衡影响的分析与讨论，会不由自主地在分析思路上形成错误地认识：认为平衡的移动问题均是由于Q反生变化导致Q、K不等，再加上K的常数定义，学生很容易忽略K的变化，从而做出错误的判断或无法做出判断。解决途径：故意隐藏条件（K随温度的变化趋势），激发学生的原有“错误认知”，可能会有很多学生从Q不变得出平衡不移动的结论；通过实验现象使学生产生认知冲突（实验表明平衡确实发生了移动）；Q不变的事实和眼前真实实验现象的发生，迫使学生去认识K的变化
10、。知识逻辑线认识发展线驱动问题线情景素材线学生活动线影响平衡移动的因素浓度对平衡的影响压强对平衡的影响温度对平衡的影响勒夏特列原理平衡移动的本质平衡移动规律的应用结合实际问题情景回忆旧知识改变条件可以使平衡移动影响平衡的因素有温度、压强、浓度反应物或产物浓度的改变会使平衡发生移动；增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡正向移动，反之，平衡逆向移动压强的改变可等效为体系体积的改变，最终可等效为气态物质的浓度的改变改变压强本质是使浓度发生改变，且是同时、同等程度改变多组分浓度的问题，故Q的变化不仅与浓度的变化有关，还应与各组分的系数（幂）有关对于有气态物质参与的可逆反应，改变压强会使平衡发生移动
11、。增大压强，平衡像气态物质系数减小的方向移动；减小压强，平衡向气态物质系数增加的方向移动温度改变会使K发生变化温度会使平衡发生移动。对放热反应，升温平衡正移，降温平衡逆移；对吸热反应，升温平衡逆移，降温反应正移简单体系平衡移动规律可用勒夏特列原理进行判断勒夏特列原理使用的条件平衡移动的本质：原体系平衡状态下Q、K相等，改变条件使Q、K不等，从而使平衡发生移动平衡移动规律及Q.、K关系在生产中的应用价值能否通过改变条件来调控合成氨反应的限度，使氨的转化率提高？向Fe(SCN)3中加入FeCl3或KSCN，预测会有怎样的现象发生？为什么？对于有气态物质参与的反应，改变压强会使平衡如何移动？应该如何
12、考虑这个问题？对于三个不同类型的有气态物质参与的反应，增大体系压强为原来2倍，平衡分别如何移动？对于反应：2NO2N2O4，H=-57.2 kJ/mol升温或降温会使平衡如何移动，预测会有什么现象？能否用一句话来总结上述所有的平衡移动规律？从平衡移动的角度出发，可以如何实现合成氨反应限度的调控，提高氨的转化率？工业合成氨的化学发展史中科学家所面临的一个重要难题反应的限度问题实验验证：分别向Fe(SCN)3中加入FeCl3和KSCN，与之前体系对比人体中血红蛋白与氧气的结合实例实验验证：NO2与N2O4体系的针管推拉实验实验：NO2与N2O4体系在热水浴与冰水浴中的颜色对比实验三种影响因素规律例
13、证工业合成氨反应的调控设计回忆旧知，讨论影响平衡的因素分析推导Q、K关系，理论预测平衡移动的方向观察实验现象，获取证据信息，验证理论预测，获得结论思考讨论解决压强对平衡移动影响问题的思路方法总结思维模型，分析Q、K关系，并预测平衡移动观察实验现象，验证预测总结相应的平衡移动规律分析讨论，进行预测观察实验现象，依据相应的已知条件，再次分析Q、K关系，得出平衡移动的结论观察平衡移动规律，进一步总结反思平衡移动本质设计方案，解决合成氨工业生产的实际问题，感受价值意义教学目标知识技能： 了解浓度、压强和温度对化学平衡的影响以及平衡移动的规律； 初步学会利用Q、K关系半定量地分析平衡移动的方向； 初步学会利用勒夏特列原理判断简单体系平衡移动方向，知道勒夏特列原理的使用条件； 了解如何通过改变条件调控反应的限度。过程与方法： 通过理论分析与推理，使学生获得运用Q、K关系预测、研究平衡移动问题的基本思路和方法； 通过实验现象的观察与分析，培养学生获取、处理信息的能力，初步感受理论与实验并重的现代化学科学研究方法； 通过归纳总结，使学生得出平衡移动的一般规律； 通过合成氨条件的分析讨论，使学生认识到平衡移动理论及Q、K判
