您的当前位置:首页正文

基于学科核心素养的高中化学教学实践-以“化学平衡的移动”第一课时为例

2020-11-27 来源:爱go旅游网
基于学科核心素养的高中化学教学实践-以“化学平衡的移动”第一课时为例

关键词:化学平衡移动;核心素养

化学是一门以实验为基础的实用科学,化学学科的核心素养是化学学科最具学科本质的素养。下面以苏教版化学反应原理专题2第三单元“化学平衡的移动”第一课时为例,谈谈笔者如何尝试在课堂教学中有意识地渗透和发展学生的化学学科核心素养。

一、教材及学情分析 1.教材分析

“化学平衡的移动”是苏教版化学反应原理专题2第三单元的内容。从教学目标来看,要求学生在化学反应速率和可逆反应等已有知识的基础上,学会分析浓度、压强、温度和催化剂等外界条件对平衡移动的影响。这部分内容的学习是对必修2化学反应速率和化学反应限度的延伸和发展,同时也为后续的电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等相关理论知识打下重要的基础。

2.学情分析

学生在学习化学平衡的移动前,已经学习了化学反应速率和化学反应的限度,对化学反应速率的影响因素和可逆反应的平衡状态有一定的了解。另外,学生已经初步具备可逆反应的平衡思想和变化观念,但是对于平衡的变化缺乏深层次的分析和理解。

二、教学设计与实施 教学环节一:

[问题1]请大家回顾什么是化学平衡状态?

[学生]一定条件下的可逆反应,正逆反应速率相等,反应物和生成物各组分浓度保持不变的状态。

[设疑]可逆反应的平衡状态是一成不变的吗? [展示NO2平衡球]

[问题2]该体系颜色深浅与什么有关? [学生]与NO2浓度大小有关.

[问题3]此时颜色保持不变,说明什么? [学生]NO2浓度不再变化,体系处于平衡状态。 [演示实验]将NO2平衡球放入热水中,观察现象。 [问题4]放入热水中,颜色变深原因是什么? [学生]NO2浓度增大。

[问题5]NO2浓度增大的原因什么?

[学生]温度升高,平衡被破坏,NO2的生成速率大于其消耗速率。 [问题6]放入热水中一段时间后颜色又保持不变的原因是什么?

[学生]在新条件下该体系又达到新的平衡状态,NO2的生成速率和消耗速率再次相等,浓度不再变化。

设计意图:回顾化学平衡状态,让学生快速建立起和已有知识的联系; NO2

平衡球的问题链,让学生直观感受到平衡 →平衡破坏 → 新平衡的变化过程,从变化问题的分析中深刻理解平衡破坏的本质原因是条件改变引起正逆反应速率不相等;让学生自主完成较抽象的“化学平衡状态的移动”概念的构建:改变外界条件破坏旧平衡,建立新平衡的过程。平衡移动过程中,如果V正>V逆,则平衡正向移动,反之,平衡逆向移动。

该过程为后续平衡移动影响因素的探究做好了知识铺垫,同时发展了“变化观念与平衡思想”的素养。

教学环节二:

[问题1]我们知道了从速率角度化学平衡移动的本质原因是条件改变引起正逆反应速率不相等,那么哪些条件改变可以引起反应速率的变化,从而可能引起平衡的移动?

[学生]浓度、温度、压强、催化剂。

[学生实验]进行以下实验,记录实验结果,并分析改变物质的浓度对平衡移动的影响。

已知铬酸根和重铬酸根离子间存在如下平衡: Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H (橙色) (黄色)

【实验1】向试管中加入4 ml 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液,再滴加数滴1 mol/L NaOH溶液(忽略体积变化),观察溶液颜色的变化。

【实验2】将上述溶液分成两份,向其中一份中滴加数滴1 mol/L HNO3溶液(忽略体积变化),观察溶液颜色的变化,并和另一份溶液作对比。

[学生]观察现象,解释现象,得出结论。

实验现象 结论 实橙色变减小生成物浓度,平衡正向验1 黄色 移动 实验2 黄色变橙色 增大生成物浓度,平衡逆向移动 [问题1]如何用速率-时间图像表示浓度变化对化学平衡的影响? [学生活动]画出相应的改变生成物浓度,反应物浓度的v-t图。 [问题2]请归纳浓度对化学平衡影响的规律。

[学生]在其他条件不变的情况下,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。

[问题3]如何从平衡常数角度解释该结论?

设计意图:通过实验让学生观察实验现象,体会平衡的移动和移动的原因。让学生从动力学角度和热力学角度分析浓度对化学平衡的影响,发展其“宏观辨识与微观探析”的素养。教学中以学生为主体,把“动手动脑”的第一时间给他们,与他们共同探讨。引导生生、师生之间的互动,“平等的思维对话”是发展学生“证据推理与模型认知”素养的有效方法。

教学环节三:

[问题1]硫酸工业接触室为什么要通入过量的空气?

[问题2]N2 +3H2 2NH3,这是一个放热反应,但当产生少量氨气后,反应就达到了平衡状态。哈伯和他的合作者希望通过影响化学平衡移动来增加平衡时氨的产量。他们研制出一套合成氨工艺,用该工艺制造的氮肥使全球数以亿计的人免于饥饿。请利用相关知识分析合成氨工艺中采取以下措施的原因。

1.不断将氨液化,并移去液氨;

2.在高压下进行反应。

设计意图:结合教学目标,借助真实的工艺流程,让学生学以致用。真实情境中蕴含的化学原理,引发学生继续探究的欲望,以此引入下一环节的教学-压强对于化学平衡移动的影响。感受化学家的伟大贡献,增强学生的科学精神与社会责任。

教学环节四:

[问题1]对于某些有气体参加的反应,通过改变体系的压强,有可能使平衡发生移动。请写出下列可逆反应的平衡常数表达式,并利用反应物和生成物浓度的变化来分析:通过增大或减小反应容器的体积,以改变体系的压强,对平衡有何影响?

可逆反应 平衡常数 表达式 改变压强对平衡的影响 增大压强 减小压强 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) N2O4 (g)2NO2(g) FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) [学生]讨论回答。

[课后活动]如何用速率-时间图表示压强变化对这三个反应的化学平衡的影响?

设计意图:以探究浓度对于化学平衡的影响为经验,引导学生自主从热力学角度和动力学角度分析压强对于化学平衡移动的影响,进一步发展“证据推理与模型认知”素养。

三、结语

“化学平衡的移动”是高中化学课程的重点内容,理论性强,为后续电离平衡、水解平衡奠定基础。第一课时以感受化学平衡的移动 → 推测化学平衡移动的影响因素 → 探究浓度、压强对化学平衡移动的影响为线,第二课时在第一课时基础上让学生总结平衡移动的一般规律,再用一般规律来指导分析温度对化学平衡移动的影响。这样的课堂,学生不再是被动的知识接受者,而是主动参与思维碰撞,借助已有知识为新知识生成搭建桥梁,从而发展化学学科核心素养。

参考文献

[1]邱荣.从“化学平衡移动”教学设计谈高中化学有效教学[J].中学化学教学参考,2012,(9):

[2]中国学生发展核心素养研究成果正式发布[N].中国教育报,2016-9-13(6).

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容