人教版必修2《化學反應的限度》教學設計和反思

趙鑫光

摘 要：可逆反應和化學反應限度是高中生理解化學反應原理的重要基礎。如何讓學生建立可逆反應的概念？如何讓學生準確理解化學平衡狀態？解決這些問題是教學過程中的重中之重。借助于演示實驗、數據分析、圖像繪制等教學方式，利用以問題為導向的教學模式，為學生認識可逆反應、理解化學平衡狀態的建立過程及其本質和標志進行了有效的教學嘗試。

關鍵詞：可逆反應；化學反應限度；化學平衡狀態；教學設計

一、教材分析和學情分析

1.教材分析

本文所探討的“化學反應的限度”屬于人教版化學必修2第二章《化學反應與能量》中的內容。該部分是新課改后首次在高一階段學習的全新知識點。其目的是讓學生認識化學反應限度并初步建立平衡的思想，為《化學反應原理》選修模塊中化學平衡的建立、化學平衡常數、外界條件對化學平衡的影響等相關內容進行知識儲備。

2.學情分析

學生認知的發展：學生經過高一上學期的學習已經接觸了部分可逆反應，并且已經初步具備了科學探究的一般方法和思路，為本節課的順利學習奠定了較好的基礎。

學生認知的障礙：教材上沒有呈現化學平衡狀態的建立這一微觀過程的教學素材，對學生的抽象思維能力要求較高，這使學生在建立平衡的觀念上存在一定的難度。

二、教學目標

通過本節課的學習，學生應知道可逆反應和化學反應限度；理解化學平衡狀態的本質和標志；通過對演示實驗的觀察分析，學生應理解可逆反應和化學反應限度的概念；體會化學反應的可逆性和化學反應限度的存在；通過實驗觀察、數據分析、圖像繪制等教學過程學習化學反應原理的相關知識，學生應加深對化學學科的理解；體會化學知識在實際生產、生活中的作用，增加學習化學的熱情。

三、教學重點和難點

重點：可逆反應和化學反應限度的概念。

難點：如何理解可逆反應；如何理解化學反應限度和化學平衡狀態的本質及標志。

四、教學過程

1.史話引課：利用科學史話創設情境引出課題

【教師活動】介紹教材上的科學史話內容，指出高爐煉鐵尾氣中存在大量CO，而當時工程師并不能減少尾氣中CO的含量，這成了煉鐵技術中的謎題，引導學生閱讀科學史話的后半部分，找出解決謎題的答案。

【學生活動】閱讀科學史話的后半部分，找到尾氣中含有CO的原因是因為煉鐵的反應是可逆反應，反應不能進行到底，反應物和生成物同時存在。

【設計意圖】通過科學史實吸引學生注意，設置懸念引起學生興趣，通過學生閱讀引出可逆反應。

2.演示實驗：引導學生認識并理解可逆反應

【教師活動】演示實驗1：介紹平衡球裝置（如右圖所示）。將平衡球的一端浸入盛有熱水的燒杯中。實驗前讓學生猜測可能的顏色變化，實驗中讓學生觀察現象，實驗后讓學生解釋實驗現象。

【學生活動】猜想可能發生的變化，觀察實驗現象并對實驗現象加以解釋，得出化學反應都具有可逆性的結論。

【教師活動】設置問題1：是否所有的反應都具有可逆性，并讓學生書寫兩個熟悉的反應：金屬鈉與水的反應和氯氣與水的反應。

【學生活動】（學生板演）2Na+2H2O=2NaOH+

H2↑；Cl2+H2O=HCl+HClO

【教師活動】設置問題2：將氫氣通入氫氧化鈉溶液中會有金屬鈉析出嗎？（學生齊答“不會”）設置問題3：將鹽酸和次氯酸混合會有氯氣產生嗎？（學生回答“不肯定”或“不知道”答案）演示實驗2：鹽酸和次氯酸的反應。（由于次氯酸不穩定，實驗中用次氯酸鈉和濃鹽酸反應來現場制取次氯酸）開始實驗：向錐形瓶中加入適量次氯酸鈉溶液，再滴加適量濃鹽酸，蓋上瓶塞，半分鐘后將濕潤的淀粉碘化鉀試紙伸入錐形瓶中。

【學生活動】描述實驗現象并解釋原因，得出并不是所有的反應都具有可逆性的結論。

【設計意圖】通過對演示實驗觀察和解釋，直觀感受到化學反應的可逆性、理解可逆反應和非可逆反應的區別，明確可逆反應的特點，為學習化學反應限度和化學平衡狀態創造條件。

3.分析數據，通過圖像理解化學反應的限度

【教師活動】設置問題4：既然一個可逆反應不能完全進行，那么在某一確定的條件下，反應能進行到什么程度呢？給出恒容容器中SO2和O2反應生成SO3在500℃、101kPa條件下各組分氣體的濃度（mol/L）隨時間變化的數據表格：

要求學生在坐標紙上畫出SO2、O2、SO3的濃度隨時間變化的圖像，并對圖像加以說明。

【學生活動】繪制各物質濃度隨時間變化的圖像（如右圖所示）并對圖像加以描述，體會可逆反應具有一定的限度。

【設計意圖】通過親手繪制濃度隨時間的變化圖像，學生感受到濃度隨時間的變化趨勢，并通過圖像認識到濃度不再發生改變時即為該反應所達到的限度，加深了對化學反應限度的認識和理解。

4.繪制圖像：得出化學平衡狀態的概念

【教師活動】設置問題5：當這個反應達到了限度之后，反應是否停止了呢？（學生有的回答“停止了”，有的回答“沒有停止”）和學生一起回顧反應物濃度對化學反應速率的影響，通過分步繪制正逆反應速率隨時間變化的圖像引出化學平衡狀態的概念。

以SO2的消耗速率作為正反應速率，以SO2的生成速率作為逆反應速率，畫出正逆反應速率隨時間變化的圖像。起始時刻，正反應速率最大，逆反應速率為0，隨著反應的進行，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大，當到達某一時刻時，正逆反應速率相等。設置問題6：此時時間繼續延長，正反應速率和逆反應速率會發生怎樣的變化呢？原因是什么？

【學生活動】跟隨老師畫出圖像的前兩步，通過討論分析回答提出的問題，得出正逆反應速率相等后不會再發生變化的結論，進而得出化學平衡狀態的概念。

【設計意圖】通過分析數據和繪制圖像，避免平鋪直敘，死摳概念，學生自主探究發現問題并解決問題，逐步認識并理解化學平衡狀態，符合新課程理念中的“情感、過程、體驗”等要素。

5.理論分析：理解化學平衡狀態的本質和標志

【教師活動】設置問題7：如何理解化學平衡狀態的實質：v正等于v逆呢？給出下面兩種說法：（1）單位時間內，消耗1molSO2，同時生成1molSO2。（2）單位時間內，消耗1molO2，同時消耗2molSO3，讓學生判斷能否表示v正等于v逆。并讓學生仿照例子表述正逆反應的速率相等。

【學生活動】通過交流討論判斷老師所給出的示例能說明v正等于v逆，并用準確規范的語言表述正逆反應的速率相等。

【教師活動】設置問題8：如何理解什么是化學平衡狀態的標志？提示學生之前我們是用體系中各物質的濃度不變來描述達到化學平衡的標志，除此之外，還可以利用哪些物理量來描述達到化學平衡的標志呢？

【學生活動】通過交流討論回答其他可以用來描述達到平衡的標志：（1）當SO2、O2、SO3的濃度不再改變時，它們的物質的量和質量分數也不再發生變化，所以，物質的量和質量分數保持不變也可以用來描述達到化學平衡狀態。（2）在恒容容器中，該反應進行時氣體的體積是減小的，所以當壓強不再發生變化時可以表明該反應已經達到平衡狀態。

【設計意圖】通過教師的引導和啟發，學生對化學平衡狀態由感性認識上升到理論高度，并能從本質和標志兩個維度理解化學平衡狀態。

6.結合生活實際：激發學習化學反應原理的興趣

【教師活動】介紹生活中的有關化學反應限度的例子。齲齒的形成和人體血液中的酸堿平衡。

【設計意圖】通過聯系生活中的實例，學生感受到身邊存在的化學反應限度和化學平衡，產生繼續學習的興趣和愿望。

7.結合生產實際：體會化學反應原理的應用

【教師活動】列出不同條件下，恒容容器中SO2和O2反應生成SO3的反應物濃度隨時間變化的數據：

要求學生在兩個坐標圖中分別畫出三組數據中SO2的濃度和SO3的濃度隨時間的變化圖像，并對圖像加以分析。

【學生活動】繪制圖像后用展臺展示并加以分析說明，進而認為外界條件的改變可以影響到化學平衡狀態，也就是可以影響到化學反應的限度。

【教師活動】設置問題9：究竟哪些因素可以影響化學平衡狀態？又是怎樣影響化學平衡狀態的呢？我們將在選修四中做進一步的研究。

【設計意圖】通過對不同條件下的數據分析和圖像繪制，學生感受到化學平衡狀態或化學反應的限度是可以改變的；聯系生產實際設置問題既增加學生對后續知識學習的興趣，又可以讓學生真切地感受到化學平衡的應用。

8.課堂練習和課后作業，鞏固本節知識，提高分析問題能力

【課堂練習】略

【課后作業】

（1）請同學課后查找生活中常見的存在化學反應限度的實例，下堂課與大家分享。

（2）如果你是一家硫酸廠的廠長，你會采取哪些手段來提高SO3的產量。

五、教學反思

第一，本節課屬于概念原理的教學，在教學過程中引入演示實驗、數據分析、圖形繪制和解析等環節讓學生有體驗與感受，而不是死摳書本上的概念文字，這些環節緊扣新課程理念中的“情感、過程、體驗”等要素，也符合“建構”原理。

第二，必修階段對《化學反應限度》的要求較低，能知道可逆反應并且認識到一定條件下可逆反應存在一定的限度即可，學生學習后常常會問“化學反應限度有什么用”之類的問題，本節課在介紹完基本理論之后，引入生活和生產中與化學反應限度相關的例子，學生不僅產生了濃厚的學習興趣，也感受到了學習的收獲。

第三，化學平衡狀態的建立過程是抽象的、微觀的，學生理解起來難度較大，為此教學過程中采用PPT制作了分步的、動態的速率——時間圖像，利用動畫形式展示給學生。將抽象的問題形象化，微觀的過程宏觀化，學生在反復不斷地觀察思考中建構起完整的知識體系。

第四，本節課需要改進之處是沒有找到一個合適的教學素材可以用來當作學生實驗，讓學生親自動手，通過實驗操作來感受化學平衡狀態的建立，在以后的教學中可以注意收集素材，彌補這一缺憾。

（作者單位：長春吉大附中實驗學校）