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視頻標簽：化學平衡移動
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視頻課題：高中化學人教版選修4第二章第三節基于證據的《影響化學平衡移動因素》的探究_北京市 - 通州區
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高中化學人教版選修4第二章第三節基于證據的《影響化學平衡移動因素》的探究_北京市 - 通州區
基于證據的《影響化學平衡移動因素》的探究
一、指導思想與理論依據
以建構主義為核心的新學習觀和教學觀越來越成為新學習范式的重要理念。理查德·E·梅耶曾指出：“建構性學習的目標是通過直接教學促進知識建構和理解，當學習者通過理解學習材料來主動建構自己的知識時，建構性學習便產生了。”
認同物質世界的客觀性和可認知性，是探索物質世界的前提；基于證據的判斷、推理和探究能力，是學習、研究化學學科的必備品格和關鍵能力；從宏觀現象入手，在原子、分子水平上分析研究，是化學學科的基本認知方式；掌握物質變化的基本規律，能運用邏輯思維對物質及其變化現象進行分析推理，是認識、創造新物質的基礎和途徑。本節教學設計以“化學平衡”體系為線索，以探究實驗、手持技術和信息處理等為手段，充分利用證據建立化學平衡相關概念，從感受動態平衡、建立平衡意識、多角度深化理解平衡到應用平衡思想解決實際問題，形成基于微粒觀的完整的認知體系。促進學生形成“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”和“實驗探究與創新意識”等化學學科核心素養。
二、教學背景分析
教材分析：
本節教學內容以人教版化學選修4《化學反應原理》第二章“化學反應速率和化學平衡” 第三節“化學平衡”為載體，教學的核心目標是通過實驗探究，討論濃度、溫度、壓強對化學平衡的影響，建立對化學平衡移動規律的認識，并能應用于生產、生活實踐中。
化學平衡理論是中學教材的重要內容。化學平衡的知識是理解可逆反應、水解、弱電解質的電離、難溶物質的相互轉化的重要基礎，也為學習物質在水溶液中的行為提供了理論依據。“平衡問題”模型的建構對學生后續學習電離平衡、水解平衡、沉淀溶平衡解具有極其重要的指導作用。因此化學平衡在《化學反應原理》模塊中起到了連通前后內容的橋梁作用，同時也是了解某些重要工業生產的理論依據。
本節教學利用傳統化學實驗和數字化實驗相結合，從定性和定量角度揭示了影響化學平衡狀態的外部因素。強調通過證據的獲取學習、理解化學知識。 學生分析：
通過必修2階段的學習，學生已初步建立了化學平衡概念，知道如何從宏觀角度判斷某反應是否達到平衡，并知道達到平衡時的特點。通過選修4《化學反應原理》第三章第三節“化學平衡”第一課時的學習，從定性、定量以及微觀角度更深入地了解化學平衡的建立過程，并知道化學平衡是建立在一定條件下的，改變條件可以在一定程度上可以改變反應的限度。但學生不知道改變條件后對平衡有什么影響。學生待發展的認知是能夠對濃度、溫度、壓強等反應條件對化學平衡影響進行定性分析，通過實驗獲得感性認識，學會運用手持技術所提供的精準數據為實驗探究提供有力證據支持，建構平衡問題認知模型。能應用平衡移動規律解釋相關問
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題，體會化學平衡移動原理的功能與價值，認識到化學平衡思想廣泛應用于各個領域。
三、教學目標設計
知識與技能：
1．了解溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響，會判斷當外界條件改變時平衡的移動方向； 2．歸納總結化學平衡移動原理，并能運用該原理解釋有關化學現象，揭示化學反應規律； 3．能依據化學平衡移動原理設計實驗，控制平衡移動的方向。 過程與方法：
1．通過設計實驗以及使用傳感器采集、分析數據等手段，初步學會基于證據進行科學研究的一般方法；
2．通過解釋證據與結論之間的關系，概括化學反應的特征與一般規律，建立模型認知。 情感態度與價值觀：
1．認識到整個自然界實際就是各類物質相互依存、各種變化相互制約的復雜的平衡體系， 感悟“平衡”魅力，學習辯證思想；
2．認識化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用，感受化學的學科價值和應用價值。
教學重點：濃度、溫度、壓強等外界條件對化學平衡影響的規律 教學難點：分析平衡移動的一般思路和方法 教學方法：實驗探究法、類比遷移法、歸納總結法等
四、教學過程
教學環節
教師活動
學生活動 設計意圖 環節1： 引入 新課
【問題引入】 描述你所知道的化學平衡。
【暢所欲言】我所了解的化學平衡 了解學生已
有知識，診斷問題與困惑。 環節2： 生活 中的 化學 平衡 的移 動
【演示實驗1】將適量常溫啤酒倒入燒杯中，觀察現象。
【引導學生討論】維持平衡的條件以及破壞平衡的因素
【演示實驗2】將實驗1的燒杯放入熱水中，再次觀察現象。 進一步探究啤酒中的化學平衡： CO2+H2OH2CO3 H2CO3
H++HCO3-
引導學生依據實驗事實猜測，哪【思考】通過產生泡沫的事實，能說明什么？ 重點討論溫度、壓強對平衡：
CO2(aq) CO2 (g) 的影響
【思考】對比演示實驗1，分析原
因。
【任務1：實驗】在啤酒中分別加
NaHCO3固體，稀H2SO4溶液，NaOH溶液等。從定性和定量兩個
角度觀察、分析實驗現象。
通過實驗感知維持原平衡的條件以及改變條件后，平衡移動的方向。
通過定性和定量的實驗事實，認識
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些因素會影響平衡的移動？如何影響？
【拓展】所有的碳酸飲料 【視頻】當可樂遇上曼妥思 【注意】安全問題
注意啤酒瓶標志：B；出廠日期； 啤酒不能冷凍、暴曬等。
定性：觀察氣泡
定量：用溶解二氧化碳傳感器測量啤酒中CO2含量變化，記錄數據。 【分析、討論】什么外界因素會引起平衡的移動？怎么移動？
到改變維持平衡的條件，平衡就
會發生移動。并了解平衡如何移動。
環節3： 基于 證據 建構 模型
【拓展】其它反應是否也滿足這個規律呢？ 反應1：
【問題】 1．如何設計實驗方案進行探究？
2．設計實驗方案的原則是什么？
運用屏幕交互系統演示學生實驗結果 反應2：2NO2(g)
N2O4(g)
分析哪些外界因素可能會引起
【頭腦風暴】設計盡可能多的實驗方案，使平衡發生移動。 【討論】哪些外界條件會改變該平衡？如何設計實驗驗證？預測現象是什么？
【總結】設計實驗方案的原則 【任務2：驗證】分組實驗，從定性和定量兩個角度用可行的實驗驗證自己的假設。 記錄實驗結果。
【匯報、分析、得出結論】 方法1：增加Cr2O72-的濃度 方法2：加NaOH 方法3：加H2SO4 方法4：增加CrO42-的濃度 方法5：加H2O 方法6：改變溶液的溫度 ……
定性：觀察溶液顏色的變化 定量：用pH傳感器測量溶液的pH，記錄數據。
【預測】依據已有化學平衡知識進行預測。
進一步探究其他化學反應，尋找外界因素對化學平衡移動影響的共性。
通過多組實驗的分析，概括出平衡移動的規律。建立基于證據推理的解決化學平衡問題的模型認知。
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平衡移動？怎么移動？
1．探究溫度對化學平衡的影響： 【演示實驗】將NO2平衡球分別放在熱水和冷水中，觀察現象。
2．探究壓強對化學平衡的影響： 【視頻】改變針管內NO2氣體的體積，用壓強傳感器測量壓強的變化圖像。
【對比實驗】針管內收集Br2蒸汽，重復以上操作。
【歸納】化學平衡移動原理 勒夏特列原理：如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。
引導學生感悟自然界和生活中的化學平衡。
如：困難像彈簧，你強它就弱。
【解釋原因】
【觀察現象、分析圖像、解釋原因】
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【觀察現象、分析圖像、尋找差別、解釋原因】
【總結】平衡移動的規律
體會化學原理中的哲學思想
通過使用傳感器等數字化實驗和屏幕交互系
統，學生能從精準的定量數據和及
時的反饋交流中獲取證據，進一步深入理解相
關概念。
鼓勵學生有樂觀、積極向上的學習態度。
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環節4： 學以 致用
【探討】平衡原理在生活、生產中的應用。 如：
1．人體血液中的酸堿平衡
2．酒精測定儀中的化學平衡
3．含有六價鉻的工業廢水的處理等。
【演示實驗】在前面學生實驗的含Cr2O72-、CrO42-的廢液中加入適量FeSO4固體，觀察實驗現象。
【小結】從以上分析我們可以體會到：整個自然界實際就是各類物質相互依存、各種變化相互制約的復雜的平衡體系。
運用已建立的化學平衡模型解決實際生產、生活中的問題。
解釋蚊蟲叮咬后的現象，提出處理方法。
解釋為什么酒精測定儀中還要加入硫酸？
體會化學原理中的哲學思想
能運用模型解釋新情景中的化學問
題，體會化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。感受化學的學科價值和應用價值。
樹立環保意
識，知道常見廢棄物的處理方法。
環節5： 反思 提升
【問題】 室溫下，在K2Cr2O7的溶液平衡體系中加水，平衡將怎樣？
認識到經驗性規律—“化學平衡移動原理”的局限性，激發深入學習
的熱情。
發現模型的局限性，依據新的事實證據探尋改進、優化模型的設想或方法。為學習化學平衡常數做準備。
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板書設計：
影響化學平衡移動的因素
學習效果評價設計
評價方式：課前調查統計：通過采訪了解學生的疑惑；前測。 課后：訪談；紙筆測試。
本教學設計與以往未使用信息技術教學設計相比的特點
1．教學中運用傳統化學實驗與數字化手持技術實驗相結合的方法，從定性和定量兩個角度通過實驗探究外界條件對平衡的影響。使用了溶解二氧化碳傳感器測量啤酒CO2含量變化，pH傳感器測量溶液的pH在受外界因素影響時的變化曲線，壓強傳感器測量壓強的變化圖像等。運用手持技術，能夠提供大量的實驗數據支持，優勢是將化學平衡相關內容化宏觀為微觀，化抽象為具體，化靜態為動態，化定性為定量，彌補了傳統教學手段的不足，解決了學生的許多迷思概念和疑難點、障礙點，使學生對化學平衡的移動有了更直觀、更生動、更深刻的理解。
2．屏幕交互的使用使師生之間、生生之間可以及時交流反饋。
教學反思
1．本教學設計突出“建立認知模型、提供證據支持，培養核心素養”的主線，采用模型建構法探究外界條件對平衡的影響。建構性學習的目標是通過直接教學促進知識建構和理解， 在教師引領學生探究生活中化學平衡存在的規律的基礎上，鼓勵學生通過多組實驗的分析，理解學習內容、主動建構自己的知識，概括出平衡移動的規律。建立基于證據推理的解決化學平衡問題的模型認知。 2．學生是如何學習的？
尋找事實，歸納總結，建立模型，理解應用。 3．學生學到了什么？
• 學會從實驗中發現問題，學會利用實驗獲取證據。 •
學會從不同角度分析化學平衡，建構平衡問題認知模型。
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• 認識到化學平衡思想廣泛應用于各個領域。
4．教學實踐表明，符合學生認知規律的概念教學可以讓學生更容易理解化學概念。通過手持技術與探究式學習有機整合，傳統實驗與數字化信息技術齊頭并進，學生的證據意識加強，在感受高新科技氣息的同時也從動態角度對化學變化有了更本質的認識。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
