浓度变化对化学平衡的影响教学设计

1《浓度变化对化学平衡的影响》教学设计苏教版《化学反应原理》化学平衡的移动(第1课时)吴县中学课程标准、教材以及学情分析课标要求：《普通高中化学课程标准》中与本单元有关的要求如下：（1）通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释；（2）认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。教材分析：《化学平衡的移动》为苏教版选修《化学反应原理》专题2第三单元内容，具有承上启下的重要作用，是学生学习电离、水解及沉淀溶解等其它平衡体系必不可少的知识基础。《教学参考书》中建议本单元分3课时完成，本教学设计仅针对此单元第1课时即“浓度变化对化学平衡的影响”，因此教学侧重点在于：（1）引出化学平衡移动的概念；（2）得出浓度变化使化学平衡移动的相关结论并加以应用；（3）更深层次地理解浓度变化对化学平衡的影响程度，为总结归纳勒夏特列原理打下基础。学情分析：学习本课时之前，学生已有的相关知识及能力罗列如下：1．《化学必修2》中学生已经知道“当反应条件改变时，原化学平衡状态被破坏，一段时间后会达到新的平衡状态”，“化学平衡的移动”这个概念呼之欲出。2．《化学反应原理》中学生已经掌握化学反应速率的影响因素及结论，能够用v-t图表示化学平衡平衡状态的建立过程，用c-t图表示建立平衡过程中反应物和生成物浓度随时间的变化，这为从速率和浓度变化的角度分析化学平衡的移动打下了基础。3．作为高二选修化学的学生，他们已经具备一定的简单化学实验设计、实验操作、实验观察和实验分析等能力。能够在教师的引导下将宏观现象与微观本质相结合，并运用图像及化学符号从化学的视角分析和解决一些实际问题。同时高中学生还具备了一定的语言表达能力，能够用化学的语言来发表自己的观点、描述实验现象等。教学目标1．了解化学平衡移动的概念，理解化学平衡移动的本质是化学反应速率的改变，体会透过现象(化学平衡移动)抓住本质(化学反应速率的变化)的思维过程。22．通过实验探究、理论分析等方法，综合探究浓度变化与化学平衡移动之间的相互影响，学会透过宏观现象(溶液颜色的变化)探查微观本质(微粒浓度变化)并运用化学符号(图像)进行表征的科学方法。3．体验“发现问题、查阅资料、提出猜想、实验及理论验证、形成规律、解决问题”的科学探究过程，尝试从化学的视角看待生活中的物质和现象，并运用化学知识解决生活中的实际问题。教学重难点教学重点：判断改变浓度后化学平衡移动的方向。学生自主设计探究实验，通过宏观现象的微观分析及c-t图像表征，多角度理解和分析，并引导学生根据c-t图像总结判断化学平衡移动方向的经验性规律。教学难点：判断改变浓度后化学平衡移动的程度。利用pH传感仪进行数字实验，绘制增大c(H+)后溶液中c(H+)随时间变化的曲线，帮助学生理解“减弱改变”的含义。教学思维导图3教学过程环节一：创设情境，温故引新【生】学生活动一：1．一次性纸杯里有一些黑色小干果名字叫黑枸杞，营养丰富，一人一颗，尝尝看味道如何？2．把剩下的干果全部都装到矿泉水瓶子里去，盖上瓶盖轻轻摇一摇，看看水的颜色变化。你也可以去看看，其他小组泡出来的水是什么颜色的？3．老师为每个同学准备了品尝小纸杯，可以倒出一点来品尝一下。不过记得留下一些，我们上课做实验要用的，切记！切记！4．阅读提供的相关资料，看看黑枸杞泡出来的水为什么会有颜色？【师】大家一定好奇，黑枸杞泡出来的水为什么会有颜色？阅读关于黑枸杞、花青素及瓶装水的pH等相关资料，看看黑枸杞水的颜色与哪些物质及反应有关？【生】阅读资料，发表意见。【师】花青素水溶液中存在着一个与颜色有关的可逆反应，该反应进行一段时间后，会达到化学平衡状态。通常用五个字来描述化学平衡状态的特征，它们是什么？【生】回答问题，复习旧知。（“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”及其意义）【师】改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程，叫做化学平衡的移动。若改变条件后，v正v逆可逆反应就会继续向正反应方向进行，直到建立新的平衡状态，这个过程称为平衡向正反应方向移动，或者平衡正向移动。如果v正v逆，平衡逆向移动。当然也有可能v正=v逆，则平衡不移动。【师】由此可见，改变条件的瞬间，正逆反应速率不再相等是化学平衡移动的根本原因。【师】改变哪些外界条件会让化学反应速率发生变化吗？【生】回答问题，复习旧知。(浓度、温度、压强、催化剂……)设计意图：本节课的实验以黑枸杞水(也就是花青素水溶液)为主要试剂，意在与学生一起体验科学探究的过程。用陌生的物质（黑枸杞和花青素）以及新奇的现象（水溶液颜色的鲜艳与丰富）调动起学生的好奇心和求知欲，在发现问题之4后，经过查阅资料、提出猜想、实验和理论验证、形成规律、解决问题这一系列的过程，探寻现象背后的化学知识与规律。使学生在这一节课上不但能够学习到相关的化学知识，更能体验到科学探究的方法、过程，体会到学习的快乐。环节二：实验探究“c(H+)变化对化学平衡的影响”【师】既然这些因素能够影响化学反应速率，那么也就有可能会进一步地影响到化学平衡。大家觉得上述影响因素中，可能是谁影响到了这个可逆反应A(蓝色)+H+AH+(红色)，使溶液显现出不同的颜色？【生】讨论，回答。［水不同、酸碱性不同、c(H+)不同，需要教师引导深入］【生】学生活动二：实验设计与探究试设计实验探究：改变c(H+)对可逆反应A(蓝)+H+AH+(红)进行方向的影响。备选试剂：稀H2SO4溶液、稀NaOH溶液、食用白醋、食用小苏打编号黑枸杞水加入试剂现象改变的条件平衡移动方向11滴管21滴管31滴管41滴管51滴管【生】小组讨论，设计方案，汇报、评价。【师】帮助学生梳理实验方案，提出注意事项。【生】学生实验，汇报现象，并分析得出结论。［增大c(H+)，平衡正向移动；减小c(H+)，平衡逆向移动］【生】结合瓶装标签上给出的pH，确认黑枸杞水的颜色确实与c(H+)有关。设计意图：通过复习“能够影响化学反应速率的因素”引导学生思考“影响黑枸杞水中可逆反应A(蓝色)+H+AH+(红色)的影响因素”，提出“在其它条件一定的情况下，c(H+)不同可能是使水颜色不同的原因”的猜想，再通过设计实验来验证这一猜想，意在培养学生的实验设计和现象分析能力。提供的四种试剂中，H2SO4溶液和NaOH溶液是实验室常用的酸和碱，白醋和小苏打则是家庭中容易得到的酸性和碱性的物质，从物质的类别来看，涉及强酸、弱酸、强碱及显碱性的盐，具有一定的覆盖面。5对实验现象的分析，意在培养学生“宏微结合”的能力。引导学生对宏观现象(溶液颜色的变化)给出微观的解释(微粒浓度的变化、化学平衡的移动)，以培养学生宏微结合的化学核心素养。环节三：图像分析“c(H+)变化对化学平衡的影响”【师】改变c(H+)为什么会使化学平衡移动？我们要从化学反应速率的变化上去寻找原因。【生】学生活动三：学生活动三：理论解释1．已达到平衡状态的可逆反应A+H+AH+，若其它条件不变，在t1时刻仅增大H+浓度，试绘制速率(v)随时间(t)变化的曲线。2．已达到平衡状态的可逆反应A+H+AH+，若其它条件不变，在t1时刻仅减小H+浓度，试绘制速率(v)随时间(t)变化的曲线。设计意图：利用化学符号(v-t图)对“c(H+)变化对化学平衡的影响”进行表征，是学生本节课必须掌握的基本方法。因是初次接触，所以图1先由学生预测改变条件瞬间正逆反应速率的变化，再由师生共同分析完成。在此基础上图2由学生独立完成，再进行点评修正。通过图像的绘制，能够更好地帮助学生理解化学平衡移动的本质，同时也可利用图像判断平衡移动的方向。环节四：寻找规律，实验验证【师】以上两张v-t图不但解释了改变c(H+)使平衡移动的原因，也可以用于判断平衡移动的方向。但是总觉得有点麻烦，应该还有更简便的判断平衡移动方向的方法。【生】在老师的引导下分析增大或减小c(H+)后，c(H+)随时间变化的趋势，得出经验性规律：对于可逆反应，在其它条件不变时，若增大某一物质的浓度，则平衡移动会让它的浓度减小；若减小某一物质的浓度，平衡移动又会向让它的浓度增大。6【生】学生活动四：已知重铬酸根（Cr2O-27）和铬酸根（CrO-24）离子间存在如下平衡：Cr2O-27+H2O2CrO-24+2H+橙色黄色根据分析得到的规律预测：向4mL浓度为0.1mol·L1-的K2Cr2O7溶液中：①滴加1mol·L1-的NaOH溶液，溶液颜色会变_____。②再继续滴加1mol·L1-的HNO3溶液，溶液颜色会变_____。【师】演示实验证实以上推测的正确性。设计意图：本环节意在帮助学生寻找“改变浓度后化学平衡移动方向”的规律，因此刻意回避了再次达到平衡时c(H+)的大小问题，而是将其留到环节六，等学生能够熟练判断平衡移动方向之后再深入进行探讨。学生将c-t图表现出来的c(H+)的变化趋势迁移至其它反应当中，预测平衡移动方向及溶液颜色变化，最后通过实验验证其普遍适用性。环节五：利用规律，解决问题【师】实验结果告诉我们，判断化学平衡移动的方向可以有便捷的方法。现在我们就利用这一方法，用化学平衡移动的思想来解决一些生产和生活中的实际问题。【生】学生活动五：学以致用1．人体吸入CO后，大部分与血红蛋白发生紧密而可逆的结合，使得血红蛋白丧失携氧功能，组织缺氧，导致CO中毒。反应如下：CO+HbO2HbCO+O2(1)如果你碰到疑似CO中毒者，你会采取什么措施？为什么？(2)中毒患者送医之后，通常会辅以高压氧舱治疗，为什么？2．工业合成氨：N2+3H2高温、高压催化剂2NH3是一个典型的可逆反应，为了促进反应正向进行，从浓度的角度可以采取哪些措施？设计意图：从生活、生产中各选一例进行分析，目的在于：①熟悉从化学平衡移动的视角分析可逆反应的过程；②熟练掌握判断化学平衡移动方向的方法；③体会化学平衡移动在生产生活中的应用；④理解“工业上常常通过适当增加相对廉价的反应物来提高产量降低成本”的意义。7环节六：深度探究，规律提升【师】借助浓度(c)-时间(t)图，我们解决了判断平衡移动方向的问题，比如增大c(H+)，平衡移动就会使c(H+)减小，那么，减小到什么程度呢？是能够完全消除这种改变，还是使这种改变减弱，或者还有其它可能？【师】演示实验：向黑枸杞水中加入盐酸，利用pH传感仪测定溶液pH，并利用软件公式换算成c(H+)，绘制溶液c(H+)随时间变化的曲线。【师】图像表明，平衡移动仅仅只是减弱浓度的改变，并不能使之完全消除。【师】大量的实验研究及数据分析表明，对于不同的可逆反应，改变不同微粒的浓度，都能够得出相同的结论。所以我们可以用一句话来概括浓度变化对化学平衡的影响：对于可逆反应，其它条件不变时，改变某一物质的浓度，化学平衡会向减弱这种改变的方向移动。设计意图：遵循“循序渐进”的原则，在学生学会定性判断平衡移动的方向后，又进一步提出了更高地要求：定量分析平衡移动的程度。因c(H+)的变化是肉眼不可见的，因此选择用pH传感仪进行数字化实验，从数据上说明平衡移动后c(H+)的变化，从而得出“减弱改变”这一结论，为进一步得出勒夏特列原理打下伏笔。环节七：总结归纳，拓展延伸【师】这节课上，我们以黑枸杞水为线索和实验素材，重点探究了浓度对化学平衡的影响，并得出相应的结论。更重要的是，我们一起体验了科学探究的过程：从生活中的一种物质一个现象出发，发现问题，查阅资料、提出猜想、通过实验和理论的验证，并且总结形成了规律。最后，我们习得的这些知识和方法，当然也可以帮助我们解决生活中的小疑惑。【师生】天然黑枸杞水与染色水的鉴别。利用化学平衡移动所表现出来的现象，证明可逆反应以及花青素的存在。【师】其实，关于花青素水溶液颜色的探索远不止于此，该可逆反应8［A+H+AH+］还会受到浓缩、稀释、温度等其它因素的影响，希望大家能在课后利用身边易得的材料(紫薯、甘蓝、黑米等)，把实验探究继续进行到底。设计意图：梳理本节课的核心知识及科学探究方法，并把课上的实验探究继续延伸到课后，使学生真正体会到从生活中学习化学的乐趣。教学设计亮点一、从生活