化學(xué)反應(yīng)的速率和限度教學(xué)設(shè)計
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識與技能
1. 認(rèn)識可逆反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)限度的含義。
2. 通過實驗認(rèn)識到任何化學(xué)反應(yīng)的進程都有一定的限度，可以通過改變反應(yīng)條件控制化學(xué)反應(yīng)的限度。
3. 了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用。
（二）過程與方法
通過“煤的燃燒效率”的課題研究，使學(xué)生在閱讀、查閱資料、反思、討論和概括等過程中，提高自主學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識及信息加工能力。
（三）情感態(tài)度與價值觀
通過反應(yīng)條件控制方法的學(xué)習(xí)，感悟控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用，提高對化學(xué)科學(xué)意義的認(rèn)識。
二、教學(xué)重點
化學(xué)反應(yīng)限度的概念
三、教學(xué)難點
化學(xué)反應(yīng)限度的本質(zhì)原因及外部特征。
四、教學(xué)方式
“實驗——探究”與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方式。
五、教學(xué)過程
[引入]我們知道化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照方程式中的化學(xué)計量關(guān)系來進行反應(yīng)的，那么，在實際反應(yīng)中反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？在化學(xué)的發(fā)展史上，有一件與之有關(guān)的事曾經(jīng)引起化學(xué)家極大的興趣。
[學(xué)生活動]閱讀科學(xué)史話——煉鐵高爐尾氣之謎。
[過渡]除此以外，還有許多反應(yīng)也有類似的情況出現(xiàn)，下面我們通過實驗來說明。
[學(xué)生活動]完成實驗2－7。
實驗步驟 | 向3~4 ml 1 mol/L的CaCl2溶液中滴入1 mol/L的Na2SO4溶液至不再產(chǎn)生沉淀； |
實驗現(xiàn)象 | 產(chǎn)生白色沉淀； |
化學(xué)方程式 | CaCl2＋Na2SO4=CaSO4↓＋2NaCl |
離子方程式 | Ca2＋＋SO42-=CaSO4↓ |
小組討論交流 | 在上述反應(yīng)后的上層清液中加入適量1 mol/L的Na2CO3溶液會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ |
對于實驗現(xiàn)象提出假設(shè) | （1） 如果CaCl2與Na2SO4反應(yīng)完全轉(zhuǎn)變成CaSO4和NaCl，則上層清液中不含Ca2＋離子，滴入Na2CO3溶液不會產(chǎn)生沉淀； （2） 如果CaCl2與Na2SO4反應(yīng)不能完全轉(zhuǎn)變成CaSO4和NaCl，則上層清液中含Ca2＋離子，滴入Na2CO3溶液會產(chǎn)生沉淀。 |
實驗證明 | 現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀。 |
化學(xué)方程式 | CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl |
離子方程式 | Ca2＋＋CO32-=CaCO3↓ |
實驗結(jié)論 | CaSO4沉淀在溶液中存在如下可逆反應(yīng)：CaSO4==Ca2＋＋SO42-。 由于上層清液中仍有Ca2＋離子，故可與CO32-離子反應(yīng)生成更難溶的CaCO3沉淀。 |
[小結(jié)]可逆反應(yīng)有一定的限度，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。
[板書]2. 化學(xué)反應(yīng)限度
[質(zhì)疑]化學(xué)反應(yīng)的可逆性是普遍存在的嗎？
[講述]科學(xué)研究表明，不少化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，即不少的化學(xué)反應(yīng)都是有限度的。但也有一些反應(yīng)的可逆性很小，如Ag＋＋Cl-=AgCl，一般可視為不可逆反應(yīng)。
[板書]（1）不少的化學(xué)反應(yīng)都有一定的限度。
[質(zhì)疑]可逆反應(yīng)達到限度時就停止了嗎？
表3：某溫度和壓強下的密閉容器中，2SO2＋O2
2SO3
時間（min） | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
C（SO2） （mol/L） | 1 | 0.7 | 0.5 | 0.35 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
C（O2） （mol/L） | 0.5 | 0.35 | 0.25 | 0.18 | 0.1 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
C（SO3） （mol/L） | 0 | 0.3 | 0.5 | 0.65 | 0.8 | 0.9 | 0.9 | 0.9 |
[討論與交流]①此條件下進行到什么時候達到了這個反應(yīng)的限度？
②此時的反應(yīng)是否停止了？
③此時為何三種物質(zhì)的濃度保持不變？
[小結(jié)]當(dāng)反應(yīng)進行到SO2的生成速率和消耗速率相等時，反應(yīng)物SO2、O2和生成物SO3的濃度不再改變，達到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”，這就是這個反應(yīng)所能達到的限度。
[板書]（2）達到化學(xué)反應(yīng)限度的特征:
①任何物質(zhì)的生成速率和消耗速率相等，且都不為零；
②反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變。
[質(zhì)疑]化學(xué)反應(yīng)的限度都是相同的嗎？
表4：不同溫度和壓強下，N2＋3H2==2NH3反應(yīng)中NH3的含量。
[開始時V(N2)/V(H2)=1/3）]
[講述]前面的實驗中，加入Na2CO3溶液后可以生成CaCO3沉淀，說明相同條件下，CaCO3在水中的溶解度比CaSO4更小。由此，我們可以知道：不同的化學(xué)反應(yīng)，限度有所不同；而表4數(shù)據(jù)表明：相同的化學(xué)反應(yīng)，在不同條件時限度可能不同。
[板書]（3）不同的化學(xué)反應(yīng)，限度不同
相同的化學(xué)反應(yīng)，條件不同時限度可能不同。
（4）化學(xué)反應(yīng)限度可以通過改變條件而改變。
[視頻展示]建筑物的定向爆破。
[設(shè)問]為什么控制得如此好呢？
[板書]三、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
[講述]在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進有利的化學(xué)反應(yīng)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)，這就要通過控制反應(yīng)條來達到目的。
[討論與交流]①回憶你的所見、所做和所聞，你認(rèn)為應(yīng)如何控制反應(yīng)的條件？
②以煤為例，討論如何提高燃料的燃燒效率？
③請結(jié)合生活實際，談?wù)効刂苹瘜W(xué)反應(yīng)的條件有何意義？
六、作業(yè)設(shè)計
1. 完成課后習(xí)題5、6。
2. 下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的敘述錯誤的是（ ）
（A）任何可逆反應(yīng)都有一定的限度
（B）化學(xué)反應(yīng)在一定條件下達到限度時，正、逆反應(yīng)速率相等
（C）化學(xué)反應(yīng)的限度與時間的長短無關(guān)
（D）化學(xué)反應(yīng)的限度是不可改變的
3. 某可逆反應(yīng)達到限度時，下列說法正確的是（ ）
①正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時進行，兩者的速率完全相同
②反應(yīng)物和生成物同時存在，兩者的濃度相同
③混合物的組成比例不會因時間而改變
（A）① （B）①③ （C）② （D）①②③
4. 下列措施可以提高燃料燃燒效率的是（ ）
①提高煤燃料的著火點②降低燃料的著火點③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化⑤將煤氣化處理⑥通入適量的空氣
（A）①③④⑤ （B）②③⑤⑥ （C）③④⑤⑥ （D）①②③④
教學(xué)設(shè)計說明
化學(xué)反應(yīng)限度的概念，是首次在必修課程的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)�；瘜W(xué)反應(yīng)限度屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇，是化學(xué)學(xué)科最重要的原理性知識之一，是深入認(rèn)識和理解化學(xué)反應(yīng)特點和進程的入門性知識，是進一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)性知識。剖析和理解化學(xué)反應(yīng)限度的本質(zhì)原因和外部特征是本節(jié)課的教學(xué)難點。教學(xué)中先由“科學(xué)史話——煉鐵高爐尾氣之迷”入手，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知的沖突，然后以實驗2－7設(shè)置探究情景，進一步激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的欲望，接著通過可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)中某種反應(yīng)物的消耗情況的比較，引導(dǎo)學(xué)生理解可逆反應(yīng)的特點，并明確大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)有一定的限度，最后通過數(shù)據(jù)和設(shè)置一些問題，用通俗易懂的語言幫助學(xué)生突破難點。而對化學(xué)反應(yīng)條件的控制，主要通過學(xué)生閱讀教材、討論與交流等形式達到教學(xué)目標(biāo)。
[小結(jié)]不少化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，即正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)同時進行，反應(yīng)的進程有一定的限度。
[板書]二、化學(xué)反應(yīng)的限度
[質(zhì)疑]你知道什么是可逆反應(yīng)嗎？在學(xué)過的反應(yīng)中，有哪些是可逆反應(yīng)呢？
[學(xué)生回答]
SO2＋H2O
H2SO3
CO2＋H2OH2CO3
2SO2＋O22SO3
Cl2＋H2OHCl＋HClO
NH3＋H2ONH3?H2ONH4＋＋OH-
[板書]1. 可逆反應(yīng)：在同一條件下，正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)同時進行的化學(xué)反應(yīng)
正向反應(yīng)：反應(yīng)物生成物
逆向反應(yīng)：生成物反應(yīng)物
[質(zhì)疑]氫氣和氧氣在一定條件下能反應(yīng)生成水，水在一定條件下又能分解為氫氣和氧氣，水的分解反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？
[小結(jié)]同一條件，同時進行。
[質(zhì)疑]可逆反應(yīng)還有什么特點？通過表中數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)什么？
2SO3中
反應(yīng)前 | n(SO2)（mol） | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
n(O2) （mol） | 0.5 | 1 | 5 | 10 | 100 | |
反應(yīng)后 | n(SO2) （mol） | 1.2 | 0.2 | 0.14 | 0.1 | 0.04 |
表2：反應(yīng)2CO＋O2==2CO2中
反應(yīng)前 | n（CO）（mol） | 2 mol | 2 mol | 2 mol | 2 mol | 2 mol |
n（O2）（mol） | 0.5 mol | 1 mol | 5 mol | 10 mol | 100 mol | |
反應(yīng)后 | n（CO）（mol） | 1 mol | 0 | 0 | 0 | 0 |
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