6.2 化学反应的速率与限度——化学反应限度及条件的控制 教学设计（表格式）

教学设计
课题 化学反应的速率与限度——化学反应限度及条件的控制
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
本节是必修阶段化学反应原理的核心基础，是连接宏观反应现象与微观反应本质、定性描述与定量分析的关键节点。起着承上启下的作用，承接本章第一节“化学反应与能量”，为后续化学平衡、反应条件控制、化工生产原理及选修《化学反应原理》 奠定必备基础。教学内容：速率概念计算、影响因素分析、可逆反应、平衡状态特征与判断，化工条件选择为考试高频考点。 另外本节思维跨度大：从宏观的快慢现象深入到微观的碰撞理论，抽象程度高。综合性强，常结合图像、实验设计、工业生产等进行考查。
2.学习者分析
1.学生在已学完物质的量、离子反应、氧化还原反应、元素化合物基础。 初步建立“宏观–微观”思维，但能量几乎是全新内容。 2.知道“燃烧放热”“吸热”等生活现象，但不能从化学键、能量转化角度解释。 3.初步认识化学反应在宏观上有快慢之分，可逆反应进行不到底，但对于如何定性地计算反应速率，还没有建立起计算模型。 4.实验观察，具备基本的实验观察能力，能通过气泡快慢、颜色变化等宏观现象判断速率。但缺乏从宏观现象推导微观本质的能力，对“可逆”、“动态”等抽象概念建构困难。 5. 本单元内容生活关联性强：身边随处可见速率与限度的例子（食品添加剂、冰箱保鲜、汽车尾气催化），学习兴趣起点较高。本单元要求理性思维能力强，学生普遍重视，学习动力较足。
3.学习目标确定
1.通过实验现象和微观反应示意图片分析推理可逆反应的特点，能体会可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。 2.能从反应速率及其变化的角度分析化学平衡建立的过程，进而推演总结化学平衡状态的特征，能熟练进行"数形转换"，发展证据推理与模型认知能力。 3.能与生活生产实际相结合，体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性，践行化学学习的价值追求，提升社会责任担当意识。
4.学习重点难点
教学重点: 1.可逆反应的概念及特点。 2.化学平衡的含义和特征。 3.达到化学平衡状态的判断依据。 4.化学反应条件的控制。 教学难点: 1.化学平衡状态的含义和特征。 2.化学反应条件的控制。
5.学习评价设计
1.知识获得:通过上课提问及小组交流讨论，能准确掌握可逆反应的特点以及化学平衡状态的特征。课堂的提问能及时检测核心知识掌握程度。 2.能力提升:观察学生在从图表信息分析总结微观转化情况，由图表数据绘制图像曲线，提升理性思维及数形结合能力。评估证据推理与模型认知素养，以及问题解决能力。 3.学习态度，关注学生对情境导入的兴趣度，小组讨论的参与积极性以及主动性进行过程性激励评价。 4.价值观念，通过学生对如何提升华能电厂工业产值的积极思考上，提升学生的家国情怀。培养学生的科学态度和社会责任感。能从化学角度积极关注社会热点问题，并参与解决问题。 评价方式：采用“口头点评+小组互评+成果展示”相结合，评价语言突出针对性，确保评价不中断学习进程，同时诊断目标达成情况。
6.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：情境引入教师活动1 【情境引入】为了发展地方经济，请同学们思考，除了加快化学反应速率外，还可以从什么方面来提高华能电厂的工业产值？ 【设问】大家给出的方案都非常好，那在实际生产中是否能达到咱们想要的效果呢？学生活动1 展开讨论、查阅相关资料 【展示】尽可能让原料完全反应，使转化率达到百分百。 【展示】提高每个环节能量转化率等。活动意图说明：紧扣单元整体设计思路，提升学生社会责任感、家国情怀。激发学生学习兴趣。但可能会出现讨论范围过于广范，要注意及时点评并拉回到反应限度上来。环节二：推理分析可逆反应的特点教师活动2 请大家回顾可逆反应的定义，观察金属钠，氯气分别与足量水反应的现象，注意比较在水均足量的情况下，金属钠和氯气是否有剩余。 [展示]金属钠与足量水反应后的现象，氯气与足量水反应后的现象。 [小结]以上两个现象的对比说明氯气不能完全转化为生成物，氯气与水的反应有一定的限度。初步得出结论：有些化学反应不能彻底进行，这些反应称为可逆反应。 [提问]可逆反应不能进行到底的原因是什么 "可逆"二字的含义是什么 [活动]教师展示同位素示踪法探究可逆反应二氧化硫与氧气生成三氧化硫的过程中氧气的氧原去向(见下图)。 [活动]大家能否总结出可逆反应的特点？学生活动2 [活动]学生观察，回忆，思考，进行展示和交流。如果学生答出："金属钠与水能够完全反应，没有剩余；氯水呈现淡黄绿色，除氯气之外其他微粒均无色，说明即便水足量，氯气也不能完全和水反应，有一部分以分子的形式存在于水中"，则评价为满意。如果学生还能回顾可逆反应的概念，得出氯气与水的反应 也是一个可逆反应的结论，则评价为加分。 [活动]学生从微观层面揭示"可逆"的含义。并以小组交流讨论思考为什么存在S18O2 [小组展示讨论结果]1.反应物氧气中的质量数为18的氧原子在二氧化硫、氧气、三氧化硫三种微粒中均含有。说明同一个反应条件下，二氧化硫与氧气生成三氧化硫的同时，三氧化硫也在分解为二氧化硫与氧气。学生能想到这层则评价为加分。 反应了足够长的时间，还是有一部分二氧化硫和氧气没有化合成三氧化硫，说明这种类型的反应存在一定的限度。 [展示小结]1.可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应。 2.在可逆反应的化学方程式中，用" "代替"="。活动意图说明 本节新课以"大问题"的解决引入。想要寻找提高电厂产值方法引出思考工业生产中反应物转化率能不能提高到百分百，首先必须要研究反应本身的特征，才能解决问题。故本节课任务一就是再认识可逆反应的特点。本设计采取宏观上观察实验现象，对比观察，微观上用同位素示踪法展示反应的可逆性方法，让学生基于证据进行分析推理，易于理解可逆反应的特点。环节三：理解剖析化学平衡状态的特征教师活动3 [过渡]我们知道在其他条件一定的情况下，反应物浓度越大，反应的速率越大，上述二氧化硫与氧气的可逆反应是如何从开始到达平衡状态的呢 让我们进行数据分析。 [展示]在体积为1L固定容积的密闭容里，500℃,101KPa的条件下，加入1molSO2和0.5molO2以及合适的催化剂，经过足够长的时间，所得各种物质的物质的量浓度如下表所示，请尝试在坐标纸上绘制c(SO2)一t,c(O2)-t,c(SO3)-t的曲线图。 时间 min0102030c(SO2)10.70.50.35c(O2)0.50.350.250.175c(SO3)00.30.50.65时间 min40506070c(SO2)0.20.10.10.1c(O2)0.10.050.050.05c(SO3)0.80.90.90.9
[活动]深入探讨速率变化与平衡建立关系[提问]同学们能否结合浓度对化学反应速率的影响(忽略其他因素)，绘制出一定条件下，二氧化的催化氧化反应中正反应速率和逆反应速率随时间变化的图像。 [分析总结]1.反应开始时，正、逆反应速率为何值 2.随反应的进行，反应物和生成物的浓度如何改变 速率如何变化 3.正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，将导致二者出现什么样的结果 4。在v（正）=v（逆）后，正反应速率会继续减小吗 逆反应速率会继续增大吗 反应物和生成物的浓度呢 学生活动3 [活动]学生坐标纸上绘制浓度-时间图。 能看出可逆反应达平衡时，反应物禾和生成物的浓度不再随时间而改变。 [活动]学生坐标纸上绘制浓度-时间图。 [结论]1.化学平衡状态的定义：可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物与生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 2.可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正=v逆混合物中各组分的浓度不变。活动意图说明 用真实的反应数据进行分析，让学生运用化学反应速率的知识对实验数据进行创造性的加工处理，通过绘制曲线来体会和模拟可逆反应建立化学平衡的过程。引导学生建立速率与平衡之间的关联，从根本上理解并总结出化学平衡的特点。环节四：从反应限度角度考虑提高华能电厂工业产值教师活动4 华能电厂所涉及的化学反应主要为碳和氧气反应生成二氧化碳。该反应为非可逆反应。从理论上可以达到转化率为100%，但实际生产过程中却很难达到。并且我们在工业生产中涉及到的反应绝大多数为可逆反应。例如刚才提到的二氧化硫和氧气转化为三氧化硫以及工业合成氨等。学生活动4活动意图说明紧扣主题，让学生感受实际生产和理论的差别，并引出任务五如何从实际条件出发，优化选择生产条件。环节五：确立生产条件优化选择的基本思路教师活动5 [引入]我们系统学习了有关化学反应的速率与限度的知识，也明确了工业合成氨的反应是一个可逆反应，应如何选择反应条件来调控该反应 [小结] 目的：促进有利的化学反应(提高反应速率，提高反应物转化率即原料的利用率，提高能量利用率)，抑制有害的化学反应(降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生). 方法：通过改变反应条件而改变化学反应速率或可逆反应进行的程度。 [小结]合成氨条件的选择应以提高综合经济效益为目的。一是从合成氨的原理人手，从速率和平衡两个角度预测合成氨的适宜条件，二是要结合生产实际，如材料的强度和设备的制造要求，工业生产中的效益问题，催化剂的活性等，综合考虑合成氨的适宜条件。 合成氨选择的温度约为400-500℃，采用的压强通常为10-30MPa.学生活动5 [活动]阅读教材，从目的，方法等方面总结选择化学反应条件的依据和思路。 [活动]将学生分组，进行合作研讨学习，研讨的内容和问题如下： 1.增大压强既可以提高反应速率又可提高平衡时氨的含量，合成氨工业中压强是否越大越好 压强如何确定 2.降温有利于平衡时生成更多的氨，生产中温度是否越低越好 温度如何选择 3。催化剂不会增加平衡时氨的含量，合成氨工业中有无必要使用催化剂，为什么 活动意图说明学生先后学习了化学反应速率和化学反应限度的相关内容，已具备解决"大问题"的知识储备和能力要求，通过合作研讨学习较为圆满地完成任务，形成调控化工生产条件的基本思路，践行化学学习的价值追求，提升社会责任担当意识。
7.板书设计
8.作业与拓展学习设计
1．合成的一步重要反应为，这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，则下列有关说法不正确的是（ ） A．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 D．通过调控反应条件，可能提高该反应进行的程度 2．恒温、恒容条件下，向密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，发生反应，能说明反应一定处于化学平衡状态的是（ ）(反应方程：N2+3H22NH3) A．c(N2):c(H2)=1:3 B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．v(H2)=3v(N2) 3．一定条件下，向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g)，这三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（ ） A．容器内发生反应的化学方程式为 B．4～5min内，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 C．当反应达到平衡状态时，向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，该反应的化学反应速率增大 D．反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的总物质的量之比为9∶11 4．在一定条件下，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为_________。 (2)内A的反应速率为_________。 (3)反应后与反应前的压强之比为_________。 (4)时，A气体的体积分数为_________，此时________（填“>”“<”或“=”）。 (5)关于该反应的说法正确的是_________（填字母）。 a.到达时反应已停止 b.在之前B气体的消耗速率大于它的生成速率 c.在时C气体的正反应速率等于逆反应速率 5.为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件 (提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态，空气用量，炉膛材料，烟道废气中热能的利用)
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
技术手段应用：利用PPT展示二氧化硫和氧气反应的始末状态，使微观状态更直观易理解。 采用希沃白板，及时将学生在坐标纸上绘制的c-t曲线图投影到黑板上，更直观的展示学生的分析成果。
10.教学反思与改进
课后撰写
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