“化學平衡”探究式教 學 設 計

季 慧

（姜堰中學 江蘇 姜堰 225500）

一、教學設計與教學說明

本節課內容選自人教版選修四 《化學反應原理》，是一節很經典的化學理論課。本節課的教學設計主要從實驗出發，以邊講邊探究的形式進行，一邊引導學生認真觀察實驗現象，一邊啟發學生充分討論，不僅給學生提供了建構理解的基礎，還給學生留有了廣闊的建構空間。

本設計的引入借助的是德國的動畫短片《Balance》，讓學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。組織教學過程中，主體思路是以學生活動為主，讓學生動手，分組實驗，自行設計對比實驗，從實驗現象變化的過程來對外界條件對化學平衡的影響獲得直觀的認識，并且讓學生走進化學，尊重事實，培養實驗素養和實驗動手能力，激發學習和探索結論的熱情。

在濃度、溫度影響化學平衡的實驗基礎上，教師順勢引導，讓學生討論化學平衡移動的結果對其所施加條件的“反抗作用”，從而歸納總結出一般規律，即勒夏特列原理，以及該原理的適用范圍，在此基礎上再讓學生通過數據分析來推測壓強對化學平衡的影響，讓學生對勒夏特列原理加深理解，學以致用，并用可樂瓶中的溶解平衡做一個具體示范，讓學生知道化學是“生活中的科學”。關于催化劑的影響，鑒于學生已有的知識水平，不具體展開，只是提供“催化劑對正、逆反應速率改變的同等程度”這樣的學習素材，讓學生歸納出“催化劑只是影響反應到達平衡所需的時間，并不能改變平衡狀態或者是原料的利用率”。

最后，以兩例典型的工業生產事例—氨的合成、二氧化硫的催化氧化，讓學生結合平衡移動原理從理論上進行討論，探討一些可行的方法，讓學生知道化學是“生產中的科學”，化學理論并不是枯燥的“紙上談兵”，最終要服務于實際生產這樣一個事實。

二、教學過程

教學內容及教師活動 學生活動 設計意圖［課前準備］播放德國動畫短片《Balance》。［導入］社會的平衡實際上是人與人之間的最和諧的狀態，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。讓學生直觀感受，由社會平衡直接過渡到化學平衡，降低學習的梯度。［舉例］800℃時，將 0．01molCO 和 0．01molH2O（g）通入1L密閉容器里，在催化劑作用下反應。只能生成 0．005molCO2 和 0．005molH2， 而且不隨時間的改變而改變，達到該條件下反應的最大限度，稱之為“化學平衡狀態”，重要特征之一是正、逆反應速率相等。但外界某些條件改變時，這種暫時的最佳狀態同樣會遭到破壞。使得正、逆反由具體事例回顧平衡的概念及重要特征，形成“化學平衡移動”的概念，了解平衡移動的實質是由于正、逆反應速率不相等。不增加回顧舊知識的難度，直接引入平衡的建立和破壞，為下面的學習提供知識平臺。引導學生思考打破原平衡，建立新平衡，如何通過改變條件來實現。

應速率不再相等，直到建立新的條件下新的平衡狀態。這種舊平衡被破壞，新平衡建立的過程就稱之為“化學平衡的移動”。［板書］一、原因：條件改變，v正≠v逆［啟發質疑］v正≠v逆，具體有哪兩種情況？［引入］這節課的主要任務就是來研究外界因素對平衡所產生的影響。總的原則是用實驗說話，從實驗中得出結論，從結論中尋找規律。［實驗一］NO2球分別浸入熱水和冰水中，觀察現象，總結歸納。突出第三個NO2球的對照作用。［質疑］如何判斷玻璃球中平衡狀態的到達？［提問］如何用科學的語言概括溫度對化學平衡移動的影響？［板書］二、影響因素1、溫度［強調］之所以強調“其他條件不變”，是因為只討論單一變量的影響。［過渡］接下來試著改變某些物質的濃度。指導學生完成實驗二，Cr2O72-與2CrO42-之間的轉化。［質疑］要改變生成物H+離子的濃度，可以怎樣操作？請選用相關藥品探究H+濃度的變化對該平衡的影響．［強調］采用的是點滴板操作，注意加入試劑的用量，實驗前先認真構思，注意安全。引導學生得出反應物濃度對平衡移動的影響。［板書］2、濃度：增大生成物濃度，平衡向著逆反應方向移動，減小生成物濃度，平衡向著正反應反應移動。［過渡］反應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物的濃度呢？指導學生完成實驗三，Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3改變反應物的濃度，由溶液顏色的變化判斷平衡移動的方向。［板書］反應物濃度的影響：增大反應物濃度，平衡向著正反應方向移動；減小反應物濃度，平衡向著逆反應方向移動。［引入］是不是發現一些有共性的規律呢？引導認識平衡移動的結果，詳細講授增大反應物濃度對平衡移動影響的結果：減弱反應物濃度增大的程度。了解化學平衡只是暫時的、相對的，隨著外界條件的改變而變化。理解概念，知道平衡移動的兩種情況：v正 ＞v逆平衡向正方向移動；v正 ＜v逆平衡向逆方向移動。觀察溫度變化對該平衡體系顏色的影響，完成學案上相應的內容。形成對比實驗的概念。注意觀察實驗現象，運用簡潔的語言對實驗現象作出簡單的解釋。發現溫度對化學平衡有影響，歸納出溫度對平衡影響的一般規律，平衡移動的方向與反應的熱效應有關。思考：得出改變氫離子濃度的方法。學生自行實驗，小組之間加強合作，相互配合。討論發言，相互補充。在實驗中發現問題，從現象中得出結論：改變生成物的濃度使得化學平衡發生移動。學生歸納結論：其他條件不變時，增大生成物濃度，平衡向著逆方向移動，減小生成物濃度，平衡向著正反應反應移動。學生自行實驗，用不同的方法改變反應物的濃度，認真觀察溶液顏色的變化，完成學案上相應的內容，得出反應物濃度的變化對平衡的影響：其他條件不變時，增大反應物濃度，平衡向著正反應方向移動；減小反應物濃度，平衡向著逆反應方向移動。對平衡移動結果的認識較難理解。在教師的引導下自行分析減小生成物濃度、升高和降低溫度對平衡移動影響的結果，注意體會“減弱”兩字開門見山地將本節研究的中心問題提了出來，從而激發起他們對新問題的求知興趣。這就為下一步實驗探索創造了良好的心理條件，明確了探索的方向。通過邊實驗，邊思考，適時總結，主動地獲取知識，提高了學生的實驗能力、觀察能力和思維能力。強調實驗設計的關鍵：建立平衡體系；控制單個變量進行對照實驗。根據教學內容選擇恰當的教學方法，充分發揮各學習小組的作用，采取自主、合作、探究的方法的同時，加強對學生的引導。培養學生動手操作的能力，研究問題實事求是的科學態度。鼓勵學生提出不同的操作方法，激發學生的興趣。用直觀的現象說明問題。讓學生在實驗中提高觀察、思維、概括等方面的能力。培養學生由現象到本質，由一般到共性的思維模式。從結論中尋找規律。對實驗現象和結論有更深層次的理解。得出一般規律。聯系前后所學內容，為以后所學電離平衡、水解平衡等埋下伏筆。

［歸納］化學平衡的自我調節能力，［科學史話］法國科學家勒夏特列由大量實驗事實歸納出其中的奧妙，稱之為“勒夏特列原理”或者“平衡移動原理”，適用于一切動態平衡。由大量實驗事實驗證，在工業生產和環境保護技術方面有重要應用。［設問］可以發現影響平衡移動的這些因素正是影響化學反應速率的因素，那壓強呢？是否對平衡的移動也有影響呢？［資料分析］合成氨工業的一組數據。450℃時N2與H2反應生成NH3的實驗數據：N2（g） ＋3H2（g）?2NH3（g）壓強／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。鞏固所學知識，學以致用。［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。研究化學平衡的目的，是希望通過控制和改變外界條件，使得反應向著我們所希望的方向進行。［解決實際問題］實際工業生產中的事例討論：1．2SO2（g） ＋ O2（g）?2SO3（g）（正反應是放熱反應），是硫酸制造工業的重要步驟，在實際工業生產中通常采用通入過量空氣的方法。為什么？2．已知工業合成氨的原理為：N2 （g）＋3H2（g）?2NH3（g）（正反應是放熱反應），為了提高氨的生產速率及產率，可采取哪些措施？在討論中發現新的問題，討論中引入催化劑的影響。體會化學反應原理對實際生產的重要指導意義。對學習化學的意義有更深層次的認識。小結影響化學平衡的因素，聯系影響化學反應速率的因素，發現兩者之間的共性。分析資料，尋找規律。小組討論，發言。歸納壓強對平衡移動的影響。特別強調壓強只能適用于有氣體參加或生成的反應學生討論發言，能用所學知識解決生活中的現象。知道工業常用方法：適當增大廉價反應物的濃度，提高價格較高原料的轉化率，降低生產成本。合成氨工業條件的選擇，小組討論，發現工業條件的選擇要綜合多方面的因素。在討論思考中發現新的問題。明確由于催化劑能同等程度增加正、逆反應速率，因此它對化學平衡的移動沒有影響；但不可忽視的是使用合適的催化劑，能改變達到平衡所需要的時間。引導學生體驗通過實驗探究分析解決問題，歸納內在規律。從資料中獲得信息，繼而得出結論。聯系工業生產，了解實際生產必須有理論作支撐。壓強的影響與勒夏特列原理保持一致。學會用所學知識解決生活中的化學問題，激發學習的興趣，體會學習的喜悅。讓學生知道在生產、生活和科研中控制反應條件，促進反應的完成程度以提高原料的利用率或轉化率。鞏固所學知識，學以致用，聯系實際，從化學平衡本質的角度去探究生產、生活、科研中涉及的化學變化現象或事例，啟發學生思考。加深對化學平衡移動原理的理解和認識。［本課總結］一個原理、一種方法、一類用途。 學生的認識從直觀到抽象，又由感性認識上升到理性認識，產生認識上質的飛躍，使他們的思維加深。［鞏固練習］ 完成學案上的課后練習。 鞏固知識，提高能力。

三、課后反思

本節課強調的是由實驗現象歸納總結一般規律的過程，而不僅僅是為了讓學生被動地獲得外界條件對化學平衡影響的結論，設計教學思路時將外界對平衡的影響作用集中在一節課內完成，突出了知識的連貫性，讓學生直接從實驗現象歸納出“勒夏特列原理”。而壓強對化學平衡的影響是作為“勒夏特列原理”的一個應用，結合合成氨工業的相關數據，讓學生自行分析歸納，加深對該原理的理解，提升了動態的思維品質。