高三化学一轮复习公开课《第43讲 化学反应的方向与调控》教学设计

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高三一轮复习 第43讲 化学反应的方向与调控 教案
（人教版2019选择性必修1 化学反应原理）
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习“化学反应原理”模块的综合拓展内容，对应人教版2019选择性必修1第二章“化学反应速率与化学平衡”中的“化学反应的方向”及第三章“水溶液中的离子反应与平衡”中反应调控的延伸。教材原章节通过焓变、熵变引入化学反应的方向判断，本复习课则围绕高考命题逻辑，将“反应方向的定量判断（吉布斯自由能）”“反应方向、限度与速率的关联调控”“工业生产中的反应优化”整合为体系，通过模型构建、工业情境拆解，帮助学生建立“方向判断-限度控制-速率优化-工业应用”的完整认知链条。本课时的复习既巩固了化学热力学与动力学的核心规律，又强化了原理在实际生产中的综合应用，贴合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已掌握焓变、熵变的基础概念，了解化学平衡常数与反应速率的影响因素，但对“反应方向的本质”理解较浅，难以结合焓变、熵变定量判断反应的自发方向；在分析“反应方向、限度与速率的协同调控”时，容易忽略三者的动态平衡关系，无法从工业生产需求倒推反应条件的优化逻辑。为帮助学生克服这些困难，教师可采用模型构建法、工业情境探究法、问题链引导法等教学方法，激发学生的复习主动性，提升他们的综合应用与逻辑推导能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》及高三一轮复习的核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 变化观念与平衡思想：通过分析焓变、熵变对反应方向的影响，理解化学反应自发进行的“热力学本质”，建立“焓减、熵增促进反应自发，二者协同影响反应方向”的动态认知；能基于反应方向、限度与速率的关联，理解工业生产中“反应条件的协同调控”逻辑。
2. 证据推理与模型认知：构建“反应方向判断模型”（焓变+熵变→自由能判断→自发方向）与“工业反应调控模型”（需求分析→方向-限度-速率均衡→条件优化），能基于焓变、熵变数据判断陌生反应的自发方向，能结合工业需求分析反应条件的调控依据。
3. 科学探究与创新意识：通过对工业合成氨、硫酸生产等真实情境的拆解与探究，合作分析反应方向、限度与速率的协同调控逻辑，培养从实际需求推导反应原理应用的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解反应方向与调控原理在工业生产、环境治理中的应用价值，认识化学原理对优化生产工艺、节约能源的重要作用，增强运用化学原理服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
化学反应方向的判断依据：焓变、熵变的意义，吉布斯自由能公式（）的应用
反应方向、限度与速率的关联：三者对反应可行性的综合影响
工业生产中的反应调控逻辑：结合合成氨、硫酸生产等案例，理解温度、压强、催化剂的协同选择依据
教学难点
吉布斯自由能公式的定量应用：不同温度下反应自发方向的判断
反应方向与反应限度、速率的协同分析：如何在不可自发的反应中通过外界条件调控实现反应进行
工业生产中“矛盾条件”的平衡处理：如合成氨中高温加快速率但降低平衡转化率的逻辑
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：真实工业情境引发思考 5分钟 1. 展示两张图片：① 工业合成氨的生产车间；② 垃圾焚烧厂的烟气处理装置
2. 提出问题链：
① 合成氨反应在常温下自发，但工业上为何采用高温？
② 某些反应本身不自发，如何通过外界条件让其发生（如垃圾焚烧中的污染物降解）？
③ 反应能否自发和反应发生的快慢、反应进行的程度有何关系？
3. 梳理学生的回答，提炼出“反应方向、速率、限度的协同问题”，引出本节课主题：化学反应的方向判断与工业生产中的调控逻辑。 1. 观察工业情境图片，结合已有知识思考问题链
2. 举手发言，分享自己对合成氨高温条件、非自发反应调控的理解
3. 明确本节课的复习目标：掌握反应方向判断方法，理解工业反应的调控逻辑。 1. 以真实工业情境引入，贴合高三复习的应用导向，快速唤醒学生对反应方向、限度、速率的已有认知
2. 通过问题链制造认知冲突，激发学生的复习主动性与探究欲望
3. 建立“反应原理-工业应用”的直接关联
讲授环节一：化学反应方向的核心判断模型 12分钟 1. 回顾反应自发的本质：体系趋于“能量最低、混乱度最大”的状态，对应焓变（）与熵变（）的协同影响
2. 构建“反应方向判断模型”：
（1）焓变（）：放热反应（）促进反应自发
（2）熵变（）：混乱度增大的反应（）促进反应自发
（3）定量判断：吉布斯自由能公式，反应自发，反应非自发，达平衡
3. 结合公式分四类情况分析反应自发的温度依赖性：
①、：任何温度下自发
②、：低温自发、高温非自发
③、：高温自发、低温非自发
④、：任何温度下非自发
4. 结合真题案例拆解应用：如反应，判断其自发的温度条件（高温）；反应，判断大气中该反应的自发情况（常温非自发，高温自发）。 1. 跟随教师的梳理，在笔记本上记录反应方向的判断模型与吉布斯自由能公式
2. 结合四类情况的分析，逐一对应典型反应，理解温度对自发方向的影响
3. 提出疑问：“非自发反应是否绝对不能发生？如何让其发生？”
4. 总结反应方向判断的注意事项，标注“温度对的动态影响”。 1. 从体系的热力学本质出发讲解反应方向，帮助学生建立“能量-混乱度”的深层认知
2. 构建分类判断模型，将复杂的定量公式转化为可直接应用的规律，降低理解难度
3. 通过真题案例强化公式应用，贴合高考应试需求
实践环节一：小组合作——反应方向判断真题演练 8分钟 1. 将学生分成4人小组，发放“反应方向判断任务单”，包含3道高考真题片段：
（1）已知反应，判断常温下是否自发，并说明理由
（2）反应，判断自发情况，分析如何让该反应发生
（3）已知反应的，，计算反应自发的最低温度
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“非自发反应如何通过外界条件调控？”
3. 请1个小组展示分析结果，其他小组进行补充与评价，最后教师总结非自发反应的调控思路：通过外界输入能量（如电解、加热）或耦合自发反应推动进行。 1. 4人小组分工合作，每人负责1道题的分析，共同讨论非自发反应的调控方法
2. 小组内讨论遇到的争议点，如“加热是否一定能让、的反应自发？”
3. 小组代表上台展示分析结果，结合吉布斯自由能公式讲解温度计算过程
4. 记录教师总结的非自发反应调控思路，强化对反应方向本质的理解。 1. 通过小组合作演练真题，让学生在具体情境中应用判断模型，提升定量计算与逻辑推导能力
2. 重点突破“非自发反应的调控”这一难点，深化学生对反应方向的动态认知
3. 通过互评与教师总结，及时纠正学生的认知误区
讲授环节二：反应方向、限度与速率的协同调控 12分钟 1. 梳理三者的关联逻辑：
（1）反应方向：决定反应能否自发进行（热力学可行性）
（2）反应限度：决定自发反应进行的程度（平衡转化率）
（3）反应速率：决定反应达到平衡的快慢（动力学可行性）
2. 结合工业合成氨反应，分析协同调控逻辑：
① 反应方向：常温下自发（），但速率极慢
② 反应限度：增大压强、降低温度可提高平衡转化率，但低温会减慢速率
③ 反应速率：升高温度、使用催化剂可加快速率，但高温降低平衡转化率
3. 总结工业调控的核心：“平衡速率矛盾，选择最优条件”——合成氨中采用400-500℃（兼顾速率与转化率）、高压（10-30MPa，提升转化率）、铁触媒（加快速率）
4. 拓展非自发反应的调控：如电解熔融NaCl制备Na，反应本身非自发（），通过外界输入电能（电解）实现反应进行；工业上的耦合反应，如利用自发的氧化还原反应推动非自发反应。 1. 跟随教师的讲解，在笔记本上记录反应方向、限度与速率的关联逻辑
2. 结合合成氨的例子，逐一分析温度、压强、催化剂对三者的影响，理解“条件平衡”的核心
3. 思考：“硫酸生产中SO 的氧化为放热反应，为何采用400-500℃？”并举手发言分享思路
4. 总结工业调控的高频考点，标注“矛盾条件的平衡处理”。 1. 建立“方向-限度-速率”的关联认知，打破学生对三者的孤立理解，构建化学反应的综合判断逻辑
2. 以合成氨为典型案例，让学生直观理解工业调控的核心矛盾与解决思路，提升知识应用能力
3. 拓展非自发反应的调控方法，完善学生对反应可行性的全面认知
实践环节二：独立练习——工业反应调控真题应用 8分钟 1. 发放2022年新高考卷Ⅰ的工业调控真题片段：
“SO 催化氧化生成SO 的反应为，回答：（1）判断该反应的自发方向与温度的关系；（2）工业上采用400-500℃、常压、催化剂的条件，分析选择依据”
2. 要求学生独立完成，教师巡回观察学生的解题过程，记录普遍存在的问题
3. 请1名学生上台展示解题过程，教师针对学生的易错点进行点评，如“常压的原因是常压下SO 转化率已较高，高压会增加设备成本”。 1. 独立完成真题练习，运用本节课构建的模型逐一分析问题
2. 解题过程中回顾反应方向判断、工业调控的核心逻辑，结合成本因素分析条件选择
3. 观看同学的展示，对比自己的解题思路，修正错误
4. 记录教师点评的易错点，标注“工业条件需兼顾化学原理与经济成本”。 1. 通过独立练习检测学生对综合调控逻辑的掌握程度，贴合高考应试需求
2. 暴露学生在“工业条件的经济因素考虑”中的不足，强化“原理+实际”的综合思维
3. 提升学生在真实工业情境下的解题信心与能力
总结环节：知识体系整合 3分钟 1. 引导学生一起梳理本节课的知识体系：以“化学反应的可行性与调控”为核心，分支为“反应方向判断（焓变、熵变、）”“三者关联逻辑（方向-限度-速率）”“工业调控模型”，强调三者的关联：“方向是基础，速率与限度是关键，调控是核心”
2. 强调：“化学反应的本质是热力学与动力学的统一，工业生产的核心是平衡矛盾、选择最优解”
3. 提示学生课后整理本节课的易错点，重点标注吉布斯自由能公式应用、工业条件的逻辑分析。 1. 跟随教师的引导，在笔记本上整理知识体系，标注各部分的关联点
2. 齐声复述反应方向判断模型与工业调控核心逻辑
3. 记录课后整理任务，明确后续复习方向。 1. 通过知识体系整合，帮助学生构建完整的化学反应认知网络，深化记忆
2. 再次强调化学反应的综合本质，让学生建立“兼顾热力学与动力学”的思维方式
3. 引导学生主动梳理易错点，提升复习的针对性
五、板书设计
化学反应的方向与调控
┌─────────────────┬──────────────────────────────────────────┐
│ 反应方向判断 │ 1. 本质：能量最低、混乱度最大 │
│ │ 2. 依据：焓变（ΔH<0促自发）、熵变（ΔS>0促自发）│
│ │ 3. 定量公式：ΔG = ΔH - TΔS │
│ │ 4. 分类判断：4类温度依赖性反应 │
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│ 关联与调控 │ 1. 三者逻辑：方向（热力学）→限度（平衡）→速率（动力学）│
│ │ 2. 工业调控核心：平衡矛盾，选择最优条件 │
│ │ 3. 典型案例：合成氨——高温中温、高压、催化剂│
├─────────────────┼──────────────────────────────────────────┤
│ 高考易错点 │ 1. 非自发反应的调控（电解、耦合反应） │
│ │ 2. 温度对ΔG的动态影响 │
│ │ 3. 工业条件的多因素平衡考虑（成本、效率） │
└─────────────────┴──────────────────────────────────────────┘
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