人教版（2019）选择性必修第一册 2.2.3 影响化学平衡的因素 教学设计

“影响化学平衡的因素”教学设计
1．教学目标
基于双向细目表明确教学内容所对应的素养维度及水平层级，由此确定“影响化学平衡的因素”教学目标，见表
表 “影响化学平衡的因素”教学目标水平层级双向细目表
素养1 素养2 素养3 素养4 素养5 教学目标
1.结合实验探讨化学平衡状态的改变及方向的判定； 1 1 1.通过设计实验探究浓度对K2Cr2O7平衡、温度对NO2与N2O4反应的影响，能基于实验事实交流分析反应速率变化与平衡移动的关系，并且以v-t图的形式呈现分析的结果，构建化学平衡移动的一般认识模型，增强实验探究能力；2．能基于实验事实，综合实验结论，探讨条件对化学平衡移动的影响规律，归纳勒夏特列原理，预测和分析压强对化学平衡移动的影响，发展模型辨识和模型应用能力；3.通过应用化学平衡移动原理探讨和分析工业合成氨的最佳生产条件，认识化学平衡移动原理在生产、生活实际中的应用和价值，增强社会责任感；
2．设计实验探究浓度对化学平衡移动的影响，探讨正、逆反应速率的变化，及其与平衡移动方向的关系，以v-t图的形式呈现分析结果； 3 2 3
3.设计实验探究温度的影响，以v-t图的形式分析和呈现实验结果； 3 2 4
4.结合实验探究活动归纳化学平衡移动的概念，构建认知模型； 2
5.总结归纳勒夏特列原理，预测压强对平衡移动的影响； 1 2 3
6.催化剂对反应速率及化学平衡的影响； 3 2
7.工业合成氨反应条件的选择和优化。 4 4
2．评价目标
（1）通过探究平衡移动实验方案的交流和点评，诊断并发展学生探究方案设计水平和平衡移动的认识角度；
（2）通过基于探究实验梳理和归纳化学平衡的判定方法和勒夏特列原理，诊断并发展学生思路结构化水平；
（3）通过工业合成氨最佳生产条件的交流和探讨，诊断并发展学生问题解决能力和化学价值认识水平。
3．教学流程
表 “影响化学平衡的因素”课时教学流程
学习任务 学习活动 素养功能及水平 评价角度 评价水平
任务一、探究平衡移动的影响因素； 活动一、观察FeCl3与KSCN反应的演示实验，交流平衡状态的改变，归纳平衡移动概念； 科学探究（水平3） 探究方案设计 单一水平、综合水平
活动二、基于演示实验，分析归纳改变反应物浓度的影响；
活动三、设计实验探究改变生成物浓度的影响，以v-t图分析实验结果；
活动四、综合上述实验的v-t图和实验结论，归纳平衡移动方向的判定方法； 变化观念与平衡思想（水平3） 认识角度 单角度、多角度
活动五、观察演示实验，讨论温度对NO2与N2O4转化的影响，以v-t图的形式分析实验结果，归纳实验结论；
任务二、建立平衡移动认识模型； 活动六、回顾实验，梳理改变条件对平衡移动的影响，归纳勒夏特列原理； 证据推理与模型认知（水平2） 思路结构化 视角水平、内涵水平
活动七、交流讨论，预测和分析压强的影响；
活动八、交流讨论，预测分析催化剂的影响；
任务三、解决工业生产实际问题。 活动九、应用平衡原理，探讨工业合成氨最佳生产条件。 科学态度与社会责任（水平4） 问题解决 简单化学问题、简单实际问题
4．教学过程
[创设情境，引入新课]在我们日常生活中，特别是冬季的供暖期，有些人会产生CO中毒，那医院是如何抢救和治疗CO中毒的？
[学生]医院会将病人转移到高压氧舱中进行治疗。
[教师]当人体吸入过多CO时，会产生CO中毒，这是因为CO可与血液中的血红蛋白结合，发生反应Hb(O2)+CO Hb(CO)+O2，从而使血红蛋白不能和O2结合，人体会因缺少O2而窒息，甚至死亡。那为什么CO中毒患者要进入高压氧舱进行治疗呢，与我们学过的化学平衡有什么关系呢？
[引导]化学平衡状态的特征是什么？
[学生]逆、等、动、定、变。学生从化学平衡的5各特征推出化学条件改变后，使旧的化学平衡被破败，从而建立起新的平衡。
[设计意图]通过对CO中毒现象的分析，引导学生回顾前面学过的化学平衡知识，让认知冲突驱动学生进入“发现问题、寻找答案、应用新知识”的情境。
[学习任务一]探究平衡移动的影响因素；
[评价任务一]诊断并发展学生探究方案设计水平和对化学平衡移动的认识角度；
[演示实验]首先，老师先向大家展示一个演示实验，请同学们注意观察，并作好记录。
向盛有5ml0.05mol/LFeCl3溶液的试管中加入5ml0.15mol/LKSCN溶液，溶液呈红色。将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中，向试管b中加入少量铁粉，向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，观察试管b、c中溶液颜色变化，并均与试管a对比。
[提问]实验中的现象说明了什么？老师在实验中分别加入铁粉和高浓度KSCN溶液，相当于改变了什么条件？
[总结]借助图示归纳
[提问]可以从哪些角度解释实验现象？
[引导]结合表格讲解归纳，以v-t图演绎速率变化过程。
实验探究一：减少反应物浓度对化学平衡移动的影响
原理 Fe3++3SCN— Fe(SCN)3（红色）
操作 现象 C反 V正 V逆 V′正与V′逆 平衡
加Fe粉 红色变浅 减小 瞬间减小 瞬间不变 V′正＜V′逆 逆向移动
实验探究一：增大反应物浓度对化学平衡移动的影响
原理 Fe3++3SCN— Fe(SCN)3（红色）
操作 现象 C反 V正 V逆 V′正与V′逆 平衡
加浓KSCN 红色加深 增大 瞬间增大 瞬间不变 V′正＞V′逆 正向移动
[结论]反应物浓度增大，平衡正移；反应物浓度减小，平衡逆移。
[设计意图]引导学生应用图表处理实验信息、分析描述演示实验中化学反应平衡移动过程中正、逆反应速率的变化，扩展学生平衡移动的认识角度，发展学生科学实验探究水平。
[提问]刚才我们是通过改变反应物浓度，那如果是增加或减少生成物浓度，化学平衡又会怎么移动呢？
[分组实验]药品：0.1mol/LK2Cr2O7、浓硫酸、6mol/LNaOH；
仪器：试管、胶头滴管
[引导]现在请同学们前后四人为一个小组，讨论实验方案，并根据实验方案进行探究，5分钟后请同学们互相分享小组的实验方案和实验结果。
[提问]通过实验探究，你观察到了什么现象，得出了什么结论，请同学们结合v-t图进行分析。
[归纳]实验探究二：增大生成物浓度对化学反应平衡的影响
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
（橙色） （黄色）
实验探究二：减小生成物浓度对化学反应平衡的影响
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
（橙色） （黄色）
得出结论：增大生成物浓度，平衡逆移；减小生成物浓度，平衡正移。
[总结]浓度对平衡移动的影响：其他条件不变时，
增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；
减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。
[设计意图]通过让同学们设计实验方案探究改变生成物浓度对平衡移动的影响，交流实验方案和结果，诊断和发展学生探究实验设计水平，进一步增强学生科学探究素养。
[教师]在等温下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。
当Q＝K，可逆反应处于平衡状态；
当Q＜K，化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡；
当Q＞K，化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡。
[提问]刚才我们探讨了浓度对化学平衡移动的影响，那还有哪些影响因素呢？
[学生]温度、压强、催化剂等。
[过渡]那接下来我们就一起来验证下刚才的猜想。
[演示实验]把NO2和N2O4的混合气体通入两支连通的烧瓶里，然后用夹子夹住乳胶管；把一只烧瓶放进热水中，另一只放进冰水中。观察混合气体的颜色变化。
[提问]同学们观察到了什么现象？
[学生]热水中，红棕色加深，NO2浓度增大；
冰水中，红棕色变浅，NO2浓度减小。
[教师]请同学们结合v-t图对这个实验现象进行分析，归纳出实验结论。
[实验结论]实验探究三：升高温度对化学平衡移动的影响
实验探究三：降低温度对化学平衡移动的影响
升高温度，平衡逆移；降低温度，平衡正移。
[提问]通过实验探究，大家归纳一下温度对化学平衡移动的影响？
[归纳完善]升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动；
降低温度，化学平衡向放热反应的方向移动。
[设计意图]通过观察实验，应用平衡移动分析模型分析实验现象，得出实验结论，诊断学生对平衡移动的理解，发展学生变化观念与平衡思想。
[学习任务二]建立平衡移动认识模型；
[评价任务二]诊断并发展学生思路结构化水平；
[提问]通过前面的实验探究，你能发现什么规律吗？
[回顾总结]
条件改变 移动方向 移动效果
增加反应物浓度 正向移动 减少反应物浓度
减小反应物浓度 逆向移动 增加反应物浓度
降低温度 放热反应方向移动 增大体系温度
升高温度 吸热反应方向移动 降低体系温度
[讲解]通过归纳，可以发现改变浓度、温度等因素可以提高反应产率或者抑制反应进行的程度。法国化学家勒夏特列曾就此总结出一条经验规律：如果改变影响平衡的一个因素，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理，也称为化学平衡移动原理。
[设计意图]引导学生讨论，在回顾、归纳总结中发现规律，归纳勒夏特列原理，构建化学平衡移动理论模型，诊断并发展学生认识思路的结构化水平。
[提问]通过刚才的化学平衡移动理论，请大家预测一下压强对NO2和N2O4反应的影响。反应原理：2NO2(g) N2O4(g)
[引导]增大压强或减小压强对反应体系中各物质的浓度有什么影响？
[学生]增大压强，减小容器的体积，各物质的浓度增大；减小压强，增大容器的体积，各物质的浓度减小。
[引导]改变压强，相当于改变了反应物和生成物的浓度，请大家回顾浓度变化对反应速率的影响，分析增大压强或减小压强时v(正)、v(逆)的变化。
[提问]通过刚才的分析，大家可以推测出增大压强或减小压强，化学平衡将如何移动呢？
[学生]增大压强，平衡正移；减小压强，平衡逆移。
[设计意图]引导学生依据勒夏特列原理预测压强对平衡移动的影响，诊断和发展学生对勒夏特列原理的理解和应用。
[教师]事实是否如我们所猜测的那样呢？下面我们再一次通过实验来验证一下我们的猜想。
[演示实验]用50ml注射器吸入约20mlNO2与N2O4的混合气体（使注射器的活塞处于Ⅰ处），将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处，观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时，观察管内混合气体颜色的变化。
[提问]通过实验，大家看到什么现象，得出什么结论？
[学生]增大压强，颜色先加深后变浅；减小压强，颜色先变浅后加深。
[教师]改变压强，气体的颜色发生了变化，说明平衡发生了移动，也说明了改变压强对正、逆反应速率的影响程度不同。
[提问]从NO2与N2O4的反应方程式可以看出，它们的系数不同，这正是压强改变对v(正)、v(逆)影响不一致的原因，请大家结合前面学过的化学平衡理论解释实验现象及其原因。
[学生]增大压强，NO2与N2O4的浓度都增大，但反应系数大的NO2浓度增大的倍数更大，使平衡朝减小NO2浓度的方向移动；减小压强，也是NO2浓度减小的倍数更大，所以平衡朝增大NO2浓度的方向移动。
[提问]你能归纳压强对化学平衡移动的影响吗？
[归纳完善]完善压强的影响规律
注意事项：固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计。因此，当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强化学平衡一般不发生移动。
[提问]催化剂又是如何影响平衡的移动呢？
[引导]回顾催化剂对化学反应速率的影响。
[归纳完善]催化剂可以降低反应活化能，使有效碰撞次数增加，提高化学反应速率。催化剂能够同等程度的改变正反应速率和逆反应速率，因此，它对化学平衡的移动没有影响。
[设计意图]通过预测催化剂对平衡移动的影响，进一步增强学生对勒夏特列原理的理解和应用。
[学习任务三]计算工业合成氨的产率，讨论优化反应条件提高转化率的方案。
[评价任务三]诊断并发展学生问题解决能力和对化学价值的认识水平。
[PPT展示资料]工业合成氨的生产原理、发展历史以及相关的数据资料。
[提问]请同学们结合工业合成氨反应的特点，分析哪些条件有利于合成氨的反应？
[设计意图]通过这一环节的设置，引导学生从书本上化学问题的探究，过渡上升到生产、生活实际问题的解决，建立问题解决的思维模型。
[引导]让同学从两个角度梳理条件对反应的影响。
合成氨反应 3H2+N22NH3 △H＜0
分析角度 反应条件 加快氨生产速率 提高氨生成含量
压强 高压 高压
温度 高温 低温
催化剂 使用 不影响
高温 生成氨的速率加快
低温 有利于增加氨产量
[提问]我们如何化解这个矛盾呢？
[设计意图]通过在矛盾处设问，诊断学生分析问题的思维特点，引导学生能够综合考虑实际条件，分析具体问题，从而选择合理的方案。
[学生1]应该选择高温，使单位时间内获得更多产品。
[学生2]应该选择低温，增大反应的转化率。
[提问]催化剂的选择需要考虑哪些因素呢？
[学生]应该结合催化剂的使用条件去考虑，选择适宜的温度。
[设计意图]通过讨论催化剂的选择，让学生意识到催化剂的选择不仅要考虑它对反应本身的作用，还要结合对环境等多方面因素的影响，以此提高学生的社会责任感。
[提问]通过上面的综合分析，你认为工业合成氨的最佳生产条件是什么？
[总结]实际工业生产中，我们在选择和调控反应条件的时候，不能只考虑反应的转化率或者是反应的速率，还要综合考虑许多方面的因素。既要考虑提高工厂的经济效益，也要考虑工业生产对环境资源的影响。
[课后作业]请大家课后以小组为单位，查阅资料和调查了解生产、生产中更多有关化学平衡的应用，撰写一篇小论文。
[设计意图]通过课后作业的布置，增强学生自主学习和探究的能力，加强对化学知识价值的认识。
学科素养
水平
教学内容
矛盾