《第三單元化學(xué)平衡的移動》教學(xué)設(shè)計(江蘇省省級優(yōu)課)x-化學(xué)教案

基于“五導(dǎo)”模式的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計—以蘇教版選修《化學(xué)反應(yīng)原理》中“化學(xué)平衡的移動”課題為例王正兵（江蘇省大港中學(xué)）1“五導(dǎo)”教學(xué)模式介紹“五導(dǎo)”教學(xué)模式的課題研究在2016年12月通過江蘇省“十三五”規(guī)劃課題立項，目前學(xué)校積極開展該課堂模式的研究。“五導(dǎo)”是指教師在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)搭建學(xué)習(xí)支架進(jìn)行智慧引領(lǐng)，通過“導(dǎo)入、導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)議、導(dǎo)悟、導(dǎo)達(dá)”的教學(xué)方式，讓學(xué)生在“聞、講、辯、覺、練”的活動過程中，實現(xiàn)“激趣、感知、理解、深化、遷移”的認(rèn)知過程，在潛移默化中發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。具體的模式框架見圖1。導(dǎo)入教師活動導(dǎo)入教師活動導(dǎo)學(xué)導(dǎo)議導(dǎo)悟?qū)н_(dá)學(xué)生活動聞驗辯覺練科學(xué)精神社會責(zé)任認(rèn)知過程激趣感知理解深化遷移宏觀辨識微觀探析實驗探究創(chuàng)新意識證據(jù)推理模型認(rèn)知變化觀念平衡思想化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)圖1“五導(dǎo)”教學(xué)模式框架圖“五導(dǎo)”的基本意蘊在于改變教學(xué)中的師生關(guān)系，使學(xué)生成為教學(xué)的主體，教師轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和輔助者，教師扮演“引”和“導(dǎo)”的角色，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓他們參與其中，實現(xiàn)認(rèn)知過程的不斷深入，通過師生間的對話、交流與活動，分享師生、生生間的智慧，引發(fā)思維的碰撞，形成一種嶄新的思維方式，促進(jìn)學(xué)生有尊嚴(yán)的生長?；谶@樣的內(nèi)涵，教學(xué)設(shè)計應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生的課堂體驗；關(guān)心學(xué)生的活動參與；關(guān)愛學(xué)生的智慧生長。2基于“五導(dǎo)”模式的《化學(xué)平衡的移動》教學(xué)設(shè)計2.1教材解析“化學(xué)平衡的移動”是蘇教版選修《化學(xué)反應(yīng)原理》專題2第三單元的內(nèi)容，該部分內(nèi)容是中學(xué)化學(xué)重要的理論之一，在整個知識體系中起著承上啟下的作用。由于學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)平衡之后，后續(xù)還要學(xué)習(xí)電離平衡、水解平衡和難溶電解質(zhì)的溶解平衡等，因此化學(xué)平衡是眾多平衡系列的知識基礎(chǔ)，掌握和運用勒夏特列原理意義重大。由于對原理的推導(dǎo)、概括、總結(jié)過程比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生的理解有難度，因此教師教學(xué)時要根據(jù)實際情況，對教材進(jìn)行科學(xué)的再加工，采用合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握知識。2.2教學(xué)目標(biāo)通過導(dǎo)入合成氨工藝的探索過程，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神與社會責(zé)任；通過導(dǎo)學(xué)正逆反應(yīng)速率對平衡移動的影響，啟發(fā)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析；通過導(dǎo)議外界條件對平衡移動的影響，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；通過導(dǎo)悟勒夏特列原理，幫助學(xué)生建立證據(jù)推理與模型認(rèn)知框架；通過導(dǎo)達(dá)平衡移動的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理解領(lǐng)悟變化觀念與平衡思想。2.3學(xué)情分析本節(jié)課的教學(xué)對象是高二選修化學(xué)的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響以及化學(xué)平衡等內(nèi)容，在知識上為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，其中探討問題的思路和方法，也可遷移過來使用，教師要以此為契機(jī)，鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的主動性。2.4教學(xué)思路由可逆反應(yīng)引出合成氨反應(yīng)，借助書本第52頁“交流與討論”中的圖2-19，說明溫度、壓強對平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)有影響，引出了本堂課的主題：改變外界條件，可以破壞原有的平衡狀態(tài)，重新建立新的平衡。教師引導(dǎo)學(xué)生對平衡移動進(jìn)行預(yù)測，通過“活動與探究”來展開教學(xué)活動，借助實驗現(xiàn)象分析得到規(guī)律；對于“壓強變化對化學(xué)平衡的影響”可以讓學(xué)生填寫三個可逆反應(yīng)的“平衡常數(shù)表達(dá)式”來歸納得出規(guī)律。最后以勒夏特列原理總結(jié)化學(xué)平衡移動的結(jié)論，并以此原理來分析合成氨和二氧化硫催化氧化的工藝條件。具體教學(xué)思路如圖2所示。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)策略展示、提問導(dǎo)入：科展示、提問導(dǎo)入：科學(xué)精神與社會責(zé)任合成氨工藝演示、活動討論、預(yù)測演示、活動討論、預(yù)測化學(xué)平衡移動的概念導(dǎo)學(xué)：宏觀辨識與微觀探析導(dǎo)議：實驗探究與創(chuàng)新意識提問、討論導(dǎo)議：實驗探究與創(chuàng)新意識提問、討論演示、活動外界條件對平衡移動的影響導(dǎo)悟：證據(jù)推理與模型認(rèn)知導(dǎo)悟：證據(jù)推理與模型認(rèn)知交流、討論歸納、總結(jié)勒夏特列原理的歸納總結(jié)合成氨、二氧化硫催化氧化工藝條件的選擇導(dǎo)達(dá)合成氨、二氧化硫催化氧化工藝條件的選擇導(dǎo)達(dá)：變化觀念與平衡思想畫模評模習(xí)題診斷圖2“化學(xué)平衡的移動”教學(xué)思路圖2.4教學(xué)過程2.4.1導(dǎo)入，在激趣中滲透科學(xué)精神與社會責(zé)任【引言】最近所學(xué)的內(nèi)容都和一類特殊的反應(yīng)有關(guān)？在這一類反應(yīng)中有一個反應(yīng)很有名，它不僅廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，同時還有三位科學(xué)家因研究它的工藝流程而先后獲得諾貝爾化學(xué)獎。學(xué)生活動：可逆反應(yīng)，合成氨反應(yīng)?！就队啊坑嘘P(guān)合成氨工藝的圖片資料?！窘處煛咳豢茖W(xué)家分別是哈伯、波施和埃特爾，其中最有名的當(dāng)屬德國化學(xué)家弗雷茲哈伯。請大家閱讀投影的內(nèi)容回答問題：哈伯和他的合作者最大的成就什么？根據(jù)圖2-19的信息，你認(rèn)為平衡狀態(tài)下氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度、壓強存在怎樣的關(guān)系？學(xué)生活動：壓強越大，溫度越低，氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大。【教師】氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)可以通過外界條件加以改變，這樣的結(jié)論哈伯是如何想到的，這和我們學(xué)過的知識有關(guān)。設(shè)計意圖：由“可逆反應(yīng)”引出“合成氨工藝”，得出平衡狀態(tài)下氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度、壓強存在關(guān)系，這部分內(nèi)容與剛剛學(xué)習(xí)過的知識有關(guān)，學(xué)生新舊知識可以聯(lián)系，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機(jī)，引起他們對新知識的探求情感。通過導(dǎo)入，在激趣中滲透學(xué)科價值，深刻理解化學(xué)與技術(shù)、社會以及環(huán)境之間的相互關(guān)系，贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。2.4.2導(dǎo)學(xué)，在感知中實現(xiàn)宏觀辨識與微觀探析【教師】化學(xué)平衡有五大特征，分別是逆、等、動、定、變。變是條件改變，化學(xué)平衡會發(fā)生移動，請大家通過V正和V逆的相對大小關(guān)系，判斷平衡移動的方向？學(xué)生活動：通過討論得出結(jié)論。①若V正＞V逆，平衡向正反應(yīng)方向移動。②若V正＝V逆，平衡不移動。③若V正＜V逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動。【教師】外部條件有哪些？請預(yù)測它們對化學(xué)平衡可以造成怎樣的移動？學(xué)生活動：濃度、壓強、溫度和催化劑。預(yù)測各種條件下化學(xué)平衡移動的結(jié)論。設(shè)計意圖：讓學(xué)生通過關(guān)注概念和述說結(jié)論，獲取化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征。通過學(xué)生的活動、感知，進(jìn)行新舊知識聯(lián)系，得出化學(xué)平衡的移動，正確分析化學(xué)平衡移動的原因和移動的方向。通過教師的導(dǎo)學(xué)，搭建學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生在感知新舊知識的聯(lián)系，學(xué)會運用化學(xué)事實來預(yù)測外部條件對化學(xué)平衡移動可能造成的影響。2.4.3導(dǎo)議，在深化中增強實驗探究與創(chuàng)新意識【教師】大家預(yù)測的結(jié)果我們可以通過實驗探究和知識推理的方式加以驗證?！就队啊恳阎t酸根和重鉻酸根離子間存在以下平衡：Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+，進(jìn)行以下實驗：[實驗1]向試管中加入4mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液，滴加1mol/LNaOH溶液數(shù)滴，現(xiàn)象___，化學(xué)平衡向_____方向移動。[實驗2]將上述溶液分成兩份，向其中一份滴加1mol/LHNO3溶液，現(xiàn)象___________，和另一份溶液對比得出結(jié)論：化學(xué)平衡向_________方向移動。學(xué)生活動：參與實驗，觀察實驗現(xiàn)象，互相探討，積極回答教師的提問。實驗現(xiàn)象：滴加1mol/LNaOH溶液由橙色變黃色，滴加1mol/LHNO3溶液溶液由黃色變?yōu)槌壬?。結(jié)論：在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物的濃度或增大生成物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動?！就队啊?．寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，利用反應(yīng)物與生成物濃度的變化來解釋增大或減小體系的壓強對平衡的影響?？赡娣磻?yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式改變壓強對平衡的影響增大壓強減小壓強N2(g)+3H2(g)2NH3(g)N2O4(g)2NO2(g)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)[實驗3]2NO2(氣)N2O4(氣)現(xiàn)有混合氣體置于一針筒內(nèi)（另一端封死），如果內(nèi)推活塞（加壓）則現(xiàn)象為：；如果外拉活塞（減壓）則現(xiàn)象為：。學(xué)生活動：參與活動與實驗，觀察實驗現(xiàn)象，互相探討，積極回答教師的提問。實驗現(xiàn)象：加壓混和氣體顏色先深后淺；減壓混和氣體顏色先淺后深。結(jié)論：在其他條件不變的情況下，增大壓強平衡朝著氣體系數(shù)小的方向移動，減小壓強平衡朝著氣體系數(shù)大的方向移動。[實驗4]2NO2(氣)N2O4(氣)現(xiàn)有混合氣體置于玻璃球內(nèi)，如果將小球放置熱水中，則現(xiàn)象為：；如果將小球放置冰水中，則現(xiàn)象為：。學(xué)生活動：觀察實驗現(xiàn)象，對比顏色變化，互相探討，積極回答教師的提問。實驗現(xiàn)象：升溫混和氣體顏色變深；降溫混和氣體顏色變淺。結(jié)論：在其他條件不變的情況下，升高溫度平衡朝著吸熱的方向移動，降低溫度平衡朝著放熱的方向移動。【投影】在其他條件不變的情況下，使用催化劑能同等程度的影響正逆反應(yīng)速率，化學(xué)平衡應(yīng)該如何移動？【教師】大家試著用v-t圖來表示催化劑對化學(xué)平衡的影響。學(xué)生活動：認(rèn)真畫出v-t圖，不合理的地方，通過相互探討加以修正。結(jié)論：在其他條件不變的情況下，使用催化劑能同等程度的影響正逆反應(yīng)速率，因此平衡不移動。設(shè)計意圖：根據(jù)學(xué)生預(yù)測化學(xué)平衡移動的可能結(jié)果，教師因勢利導(dǎo)通過設(shè)計探究實驗引發(fā)濃度、壓強、溫度以及催化劑等外部條件對平衡移動的驗證過程。通過教師的導(dǎo)議，讓學(xué)生參與交流、討論，發(fā)表各自的觀點，分享師生、生生間的智慧，通過實驗探究幫助學(xué)生理解平衡移動的規(guī)律,潛移默化中讓學(xué)生體驗的實驗探究與創(chuàng)新意識重要性。2.4.4導(dǎo)悟，在理解中完成證據(jù)推理與模型認(rèn)知【教師】分析四種外界因素對化學(xué)平衡移動的影響，請大家根據(jù)實驗或推理所得到的結(jié)論，用自己的感悟提煉結(jié)論。學(xué)生活動：經(jīng)過激烈的爭論，有小組提出“打壓和幫助”，有小組提出“劫富濟(jì)貧”等認(rèn)識觀點，并說出自己的想法，加以驗證?！窘處煛看蠹艺f的非常好，你們的觀點和1888年法國科學(xué)家勒夏特列的結(jié)論基本一致。結(jié)論：化學(xué)平衡移動原理：如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、溫度等），平衡將向減弱這種改變的方向移動─平衡移動原理。又稱勒夏特列原理。設(shè)計意圖：讓學(xué)生通過歸納得出勒夏特列原理，這是本節(jié)課的重、難點。先讓學(xué)生提出自己的觀點，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，兩種觀點都有道理，學(xué)生思維開始碰撞，通過自己所學(xué)的知識加以驗證，學(xué)生在深化中增強證據(jù)推理與模型認(rèn)知意識。2.4.5導(dǎo)達(dá)，在遷移中體現(xiàn)變化觀念與平衡思想【教師】今天我們共同學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的新知識，見證平衡移動的發(fā)生，并理解勒夏特列原理，這對我們今后解決實際問題很有幫助。為了加深知識的前后聯(lián)系，提升同學(xué)們分析和解決問題的能力，根據(jù)所學(xué)知識完成以下習(xí)題?！就队啊恳阎I(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol，試討論分析為了提高氨的產(chǎn)率及產(chǎn)量，應(yīng)采取哪些措施？已知工業(yè)合成三氧化硫的熱化學(xué)方程式為：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0試討論分析如何高效、經(jīng)濟(jì)地合成SO3？學(xué)生活動：懷著急切的心情和濃厚的興趣想揭開條件使用的秘密。學(xué)生通過查書、交流、討論、發(fā)言，完成工業(yè)合成NH3、SO3的相對應(yīng)的條件。設(shè)計意圖：利用所學(xué)的知識，通過教師的導(dǎo)達(dá)，學(xué)生學(xué)以致用，將濃度、壓強、溫度以及催化劑等這些典型的條件有效結(jié)合起來，達(dá)到知識的現(xiàn)實運用。教師引導(dǎo)學(xué)生從不同視角對紛繁復(fù)雜的條件分類研究，讓學(xué)生獲得用理論知識解決實際問題的成就感，從而避免機(jī)械的記憶，呵護(hù)學(xué)生智慧。3板書設(shè)計3.1濃度對平衡的影響實驗結(jié)論：增大生成物濃度，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；減少生成物濃度，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。增大反應(yīng)物濃度，平衡朝正方向移動；減小反應(yīng)物濃度，平衡朝逆方向移動。3.2壓強對平衡的影響實驗結(jié)論：對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng)，在其它條件不變的情況下，增大壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動，減小壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動。對于反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強，只改變速率，不改變平衡。3.3溫度對平衡的影響實驗結(jié)論：在其它條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動。3.4催化劑對平衡的影響實驗結(jié)論：催化劑不影響化學(xué)平衡的移動。3.5勒夏特列原理實驗結(jié)論：如果改變影響平衡的一個條件（如：濃度、溫度、壓強）平衡就向能“減弱”這種改變的方向移動。4問題與建議5.1要重視科學(xué)猜想這一教學(xué)環(huán)節(jié)這是因為，科學(xué)猜想是研究自然科學(xué)的一種廣泛應(yīng)用的思想方法，它可以培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。猜想是否正確，要靠實驗來驗證，教師要創(chuàng)設(shè)條件，提供更多的實驗機(jī)會，讓學(xué)生體驗在長期的科學(xué)實踐活動中形成的理性、求實、求真、實證、協(xié)作等科學(xué)精神。5.2要重視學(xué)生的探究活動這是因為，探究活動是學(xué)生解決問題的途徑。在探究活動中，學(xué)生的思維在開放、發(fā)散中漲落，在求異、探索中又趨于有序，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、獨立操作的能力，發(fā)展了學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力。由于學(xué)生參與的人數(shù)眾多，教師要保證探究活動過程中的紀(jì)律能得到保障，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)探究效果。5.3要重視學(xué)生的反思活動這是因為，學(xué)習(xí)的最終目的是為了獲取知識，得到提高，從而更有力的指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。因此它要求學(xué)生在教師的