《建立化学平衡的概念》教学设计(部级优课)-化学教案

人教版高中化学选修4第二章化学反应速率和化学平衡第三节第一课时化学平衡教学设计授课人：田海燕工作单位：石家庄市第二十四中学联系电话箱：thy_2005@126.com说明：本节课在2016年石家庄市高中青年教师优质课评比中荣获一等奖第二名指导思想与理论依据现代教育学认为，“前概念”有时与正确的科学概念并无冲突，对学习起到“先行组织者”的作用，为积极的前概念；但有时则与正确的科学概念和思维方式大相径庭，对学习起到影响、干扰的作用，为消极的前概念。在设计本节课时，我注意从学生生活经验中已有“平衡”知识入手，通过对“前概念”的清晰化、精确化和科学化处理，并作为先行组织者，自然而然的使学生构建了平衡的概念。用“逐渐分化的原则”完成从平衡概念（动态平衡概念）到构建物理平衡概念，用“整合协调的原则”完成从物理平衡概念到构建化学平衡概念。在构建概念时充分运用了奥苏贝尔认知同化学习理论，不但杜绝了学生已有的“前概念”对新知识的干扰，而且把“前概念”加工后作为学生学习新知识的“起固定作用的概念”，过程性很强，有利于构建学生的认知结构，有利于培养学生的知识迁移能力。教材分析化学平衡属于热力学的范畴。本节内容既抽象又具体。抽象在它的理论解释对学生来说是全新的，有些反应的深层本质学生是接触不到的，只能凭思考，想象，增大了学习的难度；说它具体，是在生活中有大量鲜活的事实。教科书利用数据、图片等引发学生思考，把抽象的知识适度的直观化，引发学生联想，从而培养学生的思维能力和知识迁移能力。化学平衡的教学，除了可以帮助学生建构起化学平衡状态的概念，为后续水溶液中的离子平衡知识的学习打下强有力的理论基础，更重要的是可以帮助学生建立起平衡的观点。平衡观的建立可以提供给学生一种新的看待问题的视角，有助于他们形成正确的、积极的世界观、人生观、价值观。学情分析知识层面上，在学习化学平衡之前，学生已经具备以下知识：初中学过溶解平衡知识，能举例说明一些典型的可逆反应，会表示化学反应的速率，理解并掌握了浓度、压强、温度、催化剂等条件对反应速率的影响。需要通过本节课的学习理解可逆反应的特点、建构化学平衡状态的概念，掌握化学平衡的特征。过程与方法层面上，学生具备基本的观察、分析、表达、简单设计和评价能力；具有一定的理性思维能力，处理和应用数据能力。待建构发展：主动进行科学探究的意识与能力。在情感态度上，随着学生学习和理解的不断深入，将会对化学平衡的认识由表观感受到本质理解，对知识的学习由被动接受到主动建构。教学目标知识与技能：1、了解可逆反应的特点。2、理解并掌握化学平衡状态的建立及特征。过程与方法:1、从学生已有关于溶解的知识——溶解平衡，导入化学平衡，通过对溶解平衡的理解和迁移，建立起动态平衡的概念。2、通过对可逆反应的双向性的认识与理解，讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的特征，从而建构起化学平衡状态的概念。3、通过类比迁移、科学实证、数据处理、图像分析等科学分析方法，帮助学生理解和接受可逆反应及化学平衡状态的真实存在。情感、态度与价值观：平衡是自然界中普遍存在的规律。通过对化学平衡知识的学习和理解，帮助学生建立认识事物的新视角，学会用平衡的观点认识世界，改造世界。教学重点和难点教学重点：化学平衡状态的特征教学难点：化学平衡的建立及动态平衡的特征教学方法科学实证、数据处理、图像分析、类比迁移等方法。教学用具多媒体辅助设备、坐标图纸等教学流程示意创设情境，引入主题→源于情境，认识规律→类比分析，建构概念→科学实证，深化认识→总结整理，归纳提升。教学过程教学环节教师活动预设学生行为设计意图环节一：创设情境，引入主题视频引入：羽毛平衡术、花样滑冰——生活中的平衡，有静、也有动。这些平衡都有一个重要的特征：在某种相互作用下保持着相对稳定的平衡状态。化学的世界里也有平衡——物质的溶解平衡。以硫酸铜晶体的溶解、结晶平衡为例。联系已有生活经验，在情境中体会平衡。充分唤醒学生的“前概念”，使之更好地为新知识的学习服务。环节二：源于情境，认识规律【问题1】一定温度下，将一块不规则的胆矾晶体放入饱和硫酸铜溶液中，测定并记录数据。一周后发现晶体的形状由不规则变得规则。以上的实验事实说明什么？一周后通过分析硫酸铜晶体在其饱和溶液中的行为，我们不难发现，正是由于溶解、结晶这两个同时存在的可逆过程，才使得硫酸铜晶体与其饱和溶液之间，达到了动态平衡。也就是说，过程的可逆性是达到平衡状态的前提。分析表中数据，对比晶体前后变化，得出结论：在一定条件下，硫酸铜饱和溶液的浓度不变，V溶解==V结晶≠0，硫酸铜晶体的溶解、结晶过程达到了动态平衡。若改变条件（如加水），平衡可以被打破。对溶解平衡的认识有助于学生对化学平衡的认识，因为溶解平衡的许多特点在化学平衡中都可以找到。环节三：类比分析，建构概念那么，化学反应中也有类似于溶解、结晶平衡的可逆过程吗？只是，如何证明一个反应真的具有可逆性呢？微视频：可逆反应的科学实证——同位素示踪技术要说起同位素示踪法在人类历史上的第一次应用，还得从一盘剩菜说起。那是1911年的英国，年轻的化学家赫维西，总是怀疑自己吃的饭菜，是房东把前一天的剩菜改头换面之后端给他的。于是这位机敏的化学家，就将微量的放射性物质钍232Th放在吃剩的饭菜中，结果，他每次都能准确的判断出它所吃的菜是新菜还是剩菜。有了这次成功的经验，赫维西在1923年丹麦工作期间，将这项技术运用到了生物学的研究领域中，并取得了突破性的成果。化学家赫维西因其开创性的试用了同位素示踪技术，获得了1943年的诺贝尔化学奖。现如今这项技术在很多领域都有着重要的应用。其中，验证可逆反应的双向性，就是其在化学领域中的应用之一。例如：在一定条件下，2SO2+O2⇌2SO3的反应，检测中，我们把O2用18O进行标记，一段时间后，检测到反应体系中，含有18O的物质有SO2、O2、SO3，这样就可以肯定该反应具有一定的可逆性。也就是说，该反应在一定条件下是可逆反应。看来化学反应的可逆性是真实、可测的，那么可逆反应能否建立起类似于溶解平衡的状态呢？【问题2】以一定条件下可逆反应2SO2+O2⇌2SO3为例，反应中各物质的浓度变化情况如下表所示：①请分析表中数据，用c-t图表示各物质的浓度随时间的变化。②联系c与v的关系，以SO2为例，表示出物质的正、逆反应速率随时间的变化趋势图。分析上述图像，类比溶解平衡你能得出什么结论？化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应里，当正逆反应速率相等时，反应混合物中各组分保持不变的状态。v-t图还能告诉我们哪些信息呢？③你能在v-t图中找到物质浓度的变化量吗？v-t图能告诉我们的信息还远不止于此：对于一个已达平衡的可逆反应，若改变条件让正、逆反应速率不再相等，那么平衡状态还存在吗？④哪些因素可以影响化学平衡呢？没错，这些条件的改变的确可以改变平衡的状态。这样，我们就可以通过控制反应条件，使平衡向着我们所希望的方向进行，从而让化学平衡为我们的生产、生活服务，这也正是化学学科价值的重要体现。毕竟一节课的时间有限，我们不能解决所有的问题，至于这些条件是如何影响平衡的移动的，我们下节课再做深入的讨论。有——可逆反应。思考。了解、认识。数据处理、图像分析。在学案上完成：c-t图、v-t图。小组讨论：得出结论：在一定条件下，该可逆反应，各组分的浓度保持不变、V正==V逆≠0，达到了与溶解平衡类似的动态平衡。上图中阴影部分即为SO2的浓度变化量，而且，该变化量随时间、反应速率的变化而变化。不存在。利用学过的影响反应速率的因素，可知浓度、压强、温度等条件可能会引起平衡的移动。过程的可逆性是了解过程限度的基础，过程的限度取决于过程可逆性的大小。通过科学实证方法的介绍，让学生认识到可逆反应的确存在。通过对数据、图像的分析，得出化学平衡状态的特征，从而建构起化学平衡状态的概念。不断的挖掘图像信息，让学生可以十分透彻的理解并掌握化学平衡状态的建立及其特征。环节四：科学实证，深化认识通过上述分析我们知道了化学平衡最重要的特征就是其动态性，如何用科学有效的实验方法加以证明呢？【问题3】如何用科学的方法证明可逆反应的动态平衡呢？以一定条件下的可逆反应2SO2+O2⇌2SO3为例。思考、分组讨论：同位素示踪技术可以很好的证明化学平衡的动态性。方案1、利用同位素的放射性。当测得该反应混合物中各组分的浓度不变时，即反应达到平衡后，将混合物中的一部分O2用等物质的量的18O2进行替换，一段时间后，若测得SO2、O2、SO3中均含有18O，则可以证明该反应达到的平衡是动态平衡。方案2、利用同位素的质量差异。在反应初始，用SO2和18O2反应，当测得反应混合物中各组分的浓度不变时（即反应达到平衡后），继续测定其中某种物质的c和m，若该物质的c不变，但m一直在变，就说明该平衡是动态平衡。通过让学生讨论化学平衡实证方案的设计，既可以让学生认识到化学平衡真实存在的可验证性，同时也是在加深学生对平衡状态的理解，以及对平衡标识的应用。环节五：总结整理，归纳提升【课堂小结】回顾本节课，我们从生活中的平衡入手，分析平衡状态的基本特征，即在某种相互作用下达到相对稳定的状态，进而过渡到化学世界中的溶解、结晶平衡。在分析溶解平衡时，得出动态平衡的特征以及平衡的重要前提，即有结晶和溶解两个可逆过程同时存在，紧接着运用类比迁移的方法，重点探讨了化学平衡状态的建立。通过学习，我们知道了，可逆反应是研究化学平衡的前提，而各组分的c或m不变是平衡达到的相对稳定的直观表现，其本质是正、逆反应速率相等且不为零，是动态平衡。当然这个平衡不是一成不变的，若改变适当的条件，平衡也会想着我们希望的方向移动。逆、等、动、定、变这五个字可以很好的概括化学平衡的特征。今天我们所学习的化学平衡状态，其实也只是大千世界中诸多平衡中的一种，平衡是自然界普遍存在的规律。比如，此时此刻，我们就身处在一个巨大的生态平衡系统中。平衡既是一种相对稳定的状态，也是一种和谐融洽的氛围；平衡既是一种为人处事的态度，也是一种谨慎理智的行为；平衡是经营治世的方略，更是人生大智慧。愿我们在座的每一个人，都能拥有平衡健康的生活，精彩美好的人生！【作业】1、查阅资料撰写一篇关于“平衡”的小论文。2、自主学习影响平衡移动的因素。思考，收获。通过课堂小结，既对本节课的生成脉络加以回顾，同时又深化了化学平衡状态的五个基本特征。学习知识的同时还使学生的情感得到升华。板书设计化学平衡化学平衡溶解平衡研究对象：可逆反应溶解结晶平衡表现：各组分浓度不变浓度不变本质：V正==V逆≠0V溶解==V结晶≠0特征：动态平衡动态平衡改变条件：平衡移动平衡移动教学反思合理简化的概念模型，是学习和研究化学反应原理的基础。有了这些基础，就可以初步掌握探究化学反应的基本方法和思路。对于酸、碱、盐在水中的反应，可以在认识上实现由现象到本质的飞跃。而本节课就属于概念模型的建构型课，所以教学的重点放在了学生思维探究过程的培养和训练上。具体实施的过程中，以奥苏贝尔的认知同化学习理论为指导思想和理论依据，充分尊重教材的编写顺序。从学生对平衡的已有认知出发，通过对知识的迁移、类比，层层深入，使学生从真正意义上理解了化学平衡状态的建立过程。重、难点问题的突破上，采用了数形结合的思想，从数据处理和图像分析中寻找事物发展变化的规律，从而得出结论，使重点问题得以落实，难点问题轻松化解。科学实证方法