趙鑫光

摘 要：可逆反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)限度是高中生理解化學(xué)反應(yīng)原理的重要基礎(chǔ)。如何讓學(xué)生建立可逆反應(yīng)的概念？如何讓學(xué)生準(zhǔn)確理解化學(xué)平衡狀態(tài)？解決這些問題是教學(xué)過程中的重中之重。借助于演示實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、圖像繪制等教學(xué)方式，利用以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，為學(xué)生認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)、理解化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程及其本質(zhì)和標(biāo)志進(jìn)行了有效的教學(xué)嘗試。

關(guān)鍵詞：可逆反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)限度；化學(xué)平衡狀態(tài)；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析和學(xué)情分析

1.教材分析

本文所探討的“化學(xué)反應(yīng)的限度”屬于人教版化學(xué)必修2第二章《化學(xué)反應(yīng)與能量》中的內(nèi)容。該部分是新課改后首次在高一階段學(xué)習(xí)的全新知識(shí)點(diǎn)。其目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)限度并初步建立平衡的思想，為《化學(xué)反應(yīng)原理》選修模塊中化學(xué)平衡的建立、化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)儲(chǔ)備。

2.學(xué)情分析

學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展：學(xué)生經(jīng)過高一上學(xué)期的學(xué)習(xí)已經(jīng)接觸了部分可逆反應(yīng)，并且已經(jīng)初步具備了科學(xué)探究的一般方法和思路，為本節(jié)課的順利學(xué)習(xí)奠定了較好的基礎(chǔ)。

學(xué)生認(rèn)知的障礙：教材上沒有呈現(xiàn)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立這一微觀過程的教學(xué)素材，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力要求較高，這使學(xué)生在建立平衡的觀念上存在一定的難度。

二、教學(xué)目標(biāo)

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)知道可逆反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)限度；理解化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)和標(biāo)志；通過對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察分析，學(xué)生應(yīng)理解可逆反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)限度的概念；體會(huì)化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)反應(yīng)限度的存在；通過實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)分析、圖像繪制等教學(xué)過程學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生應(yīng)加深對(duì)化學(xué)學(xué)科的理解；體會(huì)化學(xué)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的作用，增加學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：可逆反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)限度的概念。

難點(diǎn)：如何理解可逆反應(yīng)；如何理解化學(xué)反應(yīng)限度和化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)及標(biāo)志。

四、教學(xué)過程

1.史話引課：利用科學(xué)史話創(chuàng)設(shè)情境引出課題

【教師活動(dòng)】介紹教材上的科學(xué)史話內(nèi)容，指出高爐煉鐵尾氣中存在大量CO，而當(dāng)時(shí)工程師并不能減少尾氣中CO的含量，這成了煉鐵技術(shù)中的謎題，引導(dǎo)學(xué)生閱讀科學(xué)史話的后半部分，找出解決謎題的答案。

【學(xué)生活動(dòng)】閱讀科學(xué)史話的后半部分，找到尾氣中含有CO的原因是因?yàn)闊掕F的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底，反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在。

【設(shè)計(jì)意圖】通過科學(xué)史實(shí)吸引學(xué)生注意，設(shè)置懸念引起學(xué)生興趣，通過學(xué)生閱讀引出可逆反應(yīng)。

2.演示實(shí)驗(yàn)：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)并理解可逆反應(yīng)

【教師活動(dòng)】演示實(shí)驗(yàn)1：介紹平衡球裝置（如右圖所示）。將平衡球的一端浸入盛有熱水的燒杯中。實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生猜測(cè)可能的顏色變化，實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)后讓學(xué)生解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【學(xué)生活動(dòng)】猜想可能發(fā)生的變化，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以解釋，得出化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性的結(jié)論。

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題1：是否所有的反應(yīng)都具有可逆性，并讓學(xué)生書寫兩個(gè)熟悉的反應(yīng)：金屬鈉與水的反應(yīng)和氯氣與水的反應(yīng)。

【學(xué)生活動(dòng)】（學(xué)生板演）2Na+2H2O=2NaOH+

H2↑；Cl2+H2O=HCl+HClO

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題2：將氫氣通入氫氧化鈉溶液中會(huì)有金屬鈉析出嗎？（學(xué)生齊答“不會(huì)”）設(shè)置問題3：將鹽酸和次氯酸混合會(huì)有氯氣產(chǎn)生嗎？（學(xué)生回答“不肯定”或“不知道”答案）演示實(shí)驗(yàn)2：鹽酸和次氯酸的反應(yīng)。（由于次氯酸不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)中用次氯酸鈉和濃鹽酸反應(yīng)來現(xiàn)場(chǎng)制取次氯酸）開始實(shí)驗(yàn)：向錐形瓶中加入適量次氯酸鈉溶液，再滴加適量濃鹽酸，蓋上瓶塞，半分鐘后將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙伸入錐形瓶中。

【學(xué)生活動(dòng)】描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋原因，得出并不是所有的反應(yīng)都具有可逆性的結(jié)論。

【設(shè)計(jì)意圖】通過對(duì)演示實(shí)驗(yàn)觀察和解釋，直觀感受到化學(xué)反應(yīng)的可逆性、理解可逆反應(yīng)和非可逆反應(yīng)的區(qū)別，明確可逆反應(yīng)的特點(diǎn)，為學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)限度和化學(xué)平衡狀態(tài)創(chuàng)造條件。

3.分析數(shù)據(jù)，通過圖像理解化學(xué)反應(yīng)的限度

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題4：既然一個(gè)可逆反應(yīng)不能完全進(jìn)行，那么在某一確定的條件下，反應(yīng)能進(jìn)行到什么程度呢？給出恒容容器中SO2和O2反應(yīng)生成SO3在500℃、101kPa條件下各組分氣體的濃度（mol/L）隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)表格：

要求學(xué)生在坐標(biāo)紙上畫出SO2、O2、SO3的濃度隨時(shí)間變化的圖像，并對(duì)圖像加以說明。

【學(xué)生活動(dòng)】繪制各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的圖像（如右圖所示）并對(duì)圖像加以描述，體會(huì)可逆反應(yīng)具有一定的限度。

【設(shè)計(jì)意圖】通過親手繪制濃度隨時(shí)間的變化圖像，學(xué)生感受到濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，并通過圖像認(rèn)識(shí)到濃度不再發(fā)生改變時(shí)即為該反應(yīng)所達(dá)到的限度，加深了對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的認(rèn)識(shí)和理解。

4.繪制圖像：得出化學(xué)平衡狀態(tài)的概念

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題5：當(dāng)這個(gè)反應(yīng)達(dá)到了限度之后，反應(yīng)是否停止了呢？（學(xué)生有的回答“停止了”，有的回答“沒有停止”）和學(xué)生一起回顧反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，通過分步繪制正逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的圖像引出化學(xué)平衡狀態(tài)的概念。

以SO2的消耗速率作為正反應(yīng)速率，以SO2的生成速率作為逆反應(yīng)速率，畫出正逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的圖像。起始時(shí)刻，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一時(shí)刻時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等。設(shè)置問題6：此時(shí)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？原因是什么？

【學(xué)生活動(dòng)】跟隨老師畫出圖像的前兩步，通過討論分析回答提出的問題，得出正逆反應(yīng)速率相等后不會(huì)再發(fā)生變化的結(jié)論，進(jìn)而得出化學(xué)平衡狀態(tài)的概念。

【設(shè)計(jì)意圖】通過分析數(shù)據(jù)和繪制圖像，避免平鋪直敘，死摳概念，學(xué)生自主探究發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，逐步認(rèn)識(shí)并理解化學(xué)平衡狀態(tài)，符合新課程理念中的“情感、過程、體驗(yàn)”等要素。

5.理論分析：理解化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)和標(biāo)志

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題7：如何理解化學(xué)平衡狀態(tài)的實(shí)質(zhì)：v正等于v逆呢？給出下面兩種說法：（1）單位時(shí)間內(nèi)，消耗1molSO2，同時(shí)生成1molSO2。（2）單位時(shí)間內(nèi)，消耗1molO2，同時(shí)消耗2molSO3，讓學(xué)生判斷能否表示v正等于v逆。并讓學(xué)生仿照例子表述正逆反應(yīng)的速率相等。

【學(xué)生活動(dòng)】通過交流討論判斷老師所給出的示例能說明v正等于v逆，并用準(zhǔn)確規(guī)范的語言表述正逆反應(yīng)的速率相等。

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題8：如何理解什么是化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志？提示學(xué)生之前我們是用體系中各物質(zhì)的濃度不變來描述達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志，除此之外，還可以利用哪些物理量來描述達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志呢？

【學(xué)生活動(dòng)】通過交流討論回答其他可以用來描述達(dá)到平衡的標(biāo)志：（1）當(dāng)SO2、O2、SO3的濃度不再改變時(shí)，它們的物質(zhì)的量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不再發(fā)生變化，所以，物質(zhì)的量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變也可以用來描述達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。（2）在恒容容器中，該反應(yīng)進(jìn)行時(shí)氣體的體積是減小的，所以當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí)可以表明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過教師的引導(dǎo)和啟發(fā)，學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)由感性認(rèn)識(shí)上升到理論高度，并能從本質(zhì)和標(biāo)志兩個(gè)維度理解化學(xué)平衡狀態(tài)。

6.結(jié)合生活實(shí)際：激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的興趣

【教師活動(dòng)】介紹生活中的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)限度的例子。齲齒的形成和人體血液中的酸堿平衡。

【設(shè)計(jì)意圖】通過聯(lián)系生活中的實(shí)例，學(xué)生感受到身邊存在的化學(xué)反應(yīng)限度和化學(xué)平衡，產(chǎn)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣和愿望。

7.結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際：體會(huì)化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用

【教師活動(dòng)】列出不同條件下，恒容容器中SO2和O2反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)：

要求學(xué)生在兩個(gè)坐標(biāo)圖中分別畫出三組數(shù)據(jù)中SO2的濃度和SO3的濃度隨時(shí)間的變化圖像，并對(duì)圖像加以分析。

【學(xué)生活動(dòng)】繪制圖像后用展臺(tái)展示并加以分析說明，進(jìn)而認(rèn)為外界條件的改變可以影響到化學(xué)平衡狀態(tài)，也就是可以影響到化學(xué)反應(yīng)的限度。

【教師活動(dòng)】設(shè)置問題9：究竟哪些因素可以影響化學(xué)平衡狀態(tài)？又是怎樣影響化學(xué)平衡狀態(tài)的呢？我們將在選修四中做進(jìn)一步的研究。

【設(shè)計(jì)意圖】通過對(duì)不同條件下的數(shù)據(jù)分析和圖像繪制，學(xué)生感受到化學(xué)平衡狀態(tài)或化學(xué)反應(yīng)的限度是可以改變的；聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際設(shè)置問題既增加學(xué)生對(duì)后續(xù)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，又可以讓學(xué)生真切地感受到化學(xué)平衡的應(yīng)用。

8.課堂練習(xí)和課后作業(yè)，鞏固本節(jié)知識(shí)，提高分析問題能力

【課堂練習(xí)】略

【課后作業(yè)】

（1）請(qǐng)同學(xué)課后查找生活中常見的存在化學(xué)反應(yīng)限度的實(shí)例，下堂課與大家分享。

（2）如果你是一家硫酸廠的廠長(zhǎng)，你會(huì)采取哪些手段來提高SO3的產(chǎn)量。

五、教學(xué)反思

第一，本節(jié)課屬于概念原理的教學(xué)，在教學(xué)過程中引入演示實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、圖形繪制和解析等環(huán)節(jié)讓學(xué)生有體驗(yàn)與感受，而不是死摳書本上的概念文字，這些環(huán)節(jié)緊扣新課程理念中的“情感、過程、體驗(yàn)”等要素，也符合“建構(gòu)”原理。

第二，必修階段對(duì)《化學(xué)反應(yīng)限度》的要求較低，能知道可逆反應(yīng)并且認(rèn)識(shí)到一定條件下可逆反應(yīng)存在一定的限度即可，學(xué)生學(xué)習(xí)后常常會(huì)問“化學(xué)反應(yīng)限度有什么用”之類的問題，本節(jié)課在介紹完基本理論之后，引入生活和生產(chǎn)中與化學(xué)反應(yīng)限度相關(guān)的例子，學(xué)生不僅產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，也感受到了學(xué)習(xí)的收獲。

第三，化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程是抽象的、微觀的，學(xué)生理解起來難度較大，為此教學(xué)過程中采用PPT制作了分步的、動(dòng)態(tài)的速率——時(shí)間圖像，利用動(dòng)畫形式展示給學(xué)生。將抽象的問題形象化，微觀的過程宏觀化，學(xué)生在反復(fù)不斷地觀察思考中建構(gòu)起完整的知識(shí)體系。

第四，本節(jié)課需要改進(jìn)之處是沒有找到一個(gè)合適的教學(xué)素材可以用來當(dāng)作學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手，通過實(shí)驗(yàn)操作來感受化學(xué)平衡狀態(tài)的建立，在以后的教學(xué)中可以注意收集素材，彌補(bǔ)這一缺憾。

（作者單位：長(zhǎng)春吉大附中實(shí)驗(yàn)學(xué)校）