2.2.2探究影响化学平衡移动的因素 教学设计 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

教学设计 课程基本信息 课题 探究影响化学平衡移动的因素 课型 新授课 学科 化学 年级 高二 学段 高中 版本章节 人教版选择性必修一第二章第二节 教学目标 1. 通过探究浓度、压强和温度对化学平衡的影响，形成并发展变量控制、对比实验等实验思想，提高演绎推理、系统假设等思维能力。 2. 通过具体计算和图像分析，体会化学平衡常数在分析预测平衡移动方向等方面的功能价值，同时形成基于浓度商和化学平衡常数的比较分析等温条件下平衡移动问题的基本思路。 3. 通过对实验现象、数据等证据素材的分析，自主发现平衡移动规律，并能运用勒夏特列原理解释生活中的相关现象，体会化学学科的价值。 4. 通过对实验所需气体的微型制备和对尾气的密闭处理，树立“绿色化学”思想，形成安全意识和环保意识。 教学重难点 1. 教学重点：设计并完成浓度、压强和温度对化学平衡影响的探究实验；基于实验现象归纳平衡移动的规律，理解勒夏特列原理的内涵。 2. 教学难点：控制单一变量进行实验设计，避免无关变量影响实验结果；从实验现象追溯微观本质，从微观角度理解平衡移动的本质。 学情分析 1. 知识基础：学生已掌握化学平衡的建立与特征、化学反应速率的影响因素，具备基础实验操作能力，但对“实验现象与平衡移动的关联”认知较浅。 2. 实验能力：能完成简单实验操作，但在“控制单一变量”的实验设计、异常现象分析等方面能力不足，缺乏“现象→本质”的推导经验。 3. 认知特点：高中生抽象思维逐步发展，但仍依赖具象实验现象，对勒夏特列原理的微观本质理解存在困难。 4. 潜在问题：易将“反应速率变化”等同于“平衡移动”；实验操作中可能出现变量控制不当、现象记录不规范等问题，影响结论推导。 教学准备 1. 实验药品：重铬酸钾溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液、浓硝酸、铜片 2. 实验仪器：烧杯、胶头滴管、磁力搅拌器、60 mL注射器、三通阀、pH值传感器、压强传感器、高频数据采集器 教学过程 教学任务 教学内容 设计意图 创新设计 （含AI应用） 课堂导入 结合生活中的常见现象“打开碳酸饮料瓶盖后涌出泡沫，喝完饮料想要打嗝”，以及上节课对化学平衡状态和平衡常数的学习，引出化学平衡移动的定义。 以生活现象为切入点，贴近学生认知，激发学习兴趣；同时衔接上节课化学平衡状态和平衡常数的知识，建立新旧知识关联，自然引出“化学平衡移动”概念，为后续探究奠定基础。   任务一： 探讨影响化学平衡的因素  【教师讲解】化学平衡移动的本质原因。引导学生发现外界条件改变是通过影响速率导致平衡发生移动的，所以能够影响速率的外界因素（浓度、压强、温度等）也有可能使平衡发生移动。  通过讲解平衡移动的本质，帮助学生建立“外界条件→反应速率变化→平衡移动”的逻辑关系，明确探究的核心方向（浓度、压强和温度），为后续实验探究提供理论铺垫，避免探究的盲目性。   任务二： 探究浓度对化学平衡移动的影响  【实验原理】 Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+ 【理论预测】通过比较浓度商和平衡常数的相对大小，预测改变氢离子浓度后，平衡移动的方向。 【方案设计与汇报】有学生提出通过定性观察溶液颜色的变化来判断平衡移动的方向。教师通过讲述加入稀硫酸后，溶液颜色变化并不明显的实验事实，引导学生利用手持传感技术，通过定量测定溶液pH的变化来判断平衡移动的方向。 （教师课前设置对照实验：向蒸馏水中滴加稀硫酸，得到溶液pH随时间变化的曲线） 【实施实验】向重铬酸钾溶液中先逐滴加入稀硫酸，再逐滴加入氢氧化钠溶液。观察pH曲线的变化趋势，并分析原因。 【得出结论】增大生成物氢离子浓度，平衡向着减小氢离子浓度的方向，也就是逆反应方向移动，但最终溶液的pH还是变小；减小生成物氢离子浓度，平衡向着增大氢离子浓度的方向，也就是正反应方向移动，但最终溶液的pH还是变大。 【图像表征】速率—时间图像 【课后思考】改变反应物浓度后，平衡移动的方向（v-t图表示）。 本任务以Cr2O72-与CrO42-平衡为载体，通过“理论预测→定量实验（pH传感器）→曲线分析”的路径，突破定性观察局限。学生掌握浓度对平衡移动的影响规律，明确“减弱条件改变”的核心结论，借助速率图像强化理解，提升实验探究与迁移应用能力。  课本实验在探究浓度对化学平衡移动的影响时，学生只能通过观察溶液颜色的变化，得出增大生成物浓度，平衡逆移的结论，而无法认识到即使发生了平衡移动，生成物浓度依旧会增大的实验结果。本节课采用pH值传感器，进行实时地图像反馈，可以有效解决课本实验的不足，有利于学生深刻理解勒夏特列原理中“减弱”的含义。 任务三： 探究压强对化学平衡移动的影响  【实验原理】2NO2(红棕色)N2O4 （反应特点：气体体积减小） 【理论预测】通过比较浓度商和平衡常数的相对大小，预测将容器体积扩大至二倍后，平衡移动的方向。 【追问】扩大容器体积后气体颜色的变化。教师通过讲述“后深”并不明显的实验事实，提出对课本实验装置的改进：利用三通阀、注射器和压强传感器制备二氧化氮气体，并通过推拉注射器活塞探究压强对平衡移动的影响。 （教师课前设置对照实验：通过扩张空气体积得到压强随时间变化的曲线） 【师生合作实验】先将注射器活塞拉至60 mL，再推回30 mL。观察压强曲线的变化趋势，并分析原因。 【得出结论】对于气体体积减小的反应，减小压强，平衡向着增大气体体积的方向，也就是逆反应方向移动，但最终体系的压强还是减小；增大压强，平衡向着减小气体体积的方向，也就是正反应方向移动，但最终体系的压强还是增大。 【图像表征】速率—时间图像 【课后思考】对于气体体积增大或不变的反应，改变压强后，平衡移动的方向（v-t图表示）。  本任务以NO2与N2O4平衡为对象，改进实验装置（三通阀、压强传感器）克服课本实验缺陷。通过师生合作实验及压强曲线分析，使学生理解压强影响平衡的本质是浓度变化，掌握相关规律，结合图像与课后思考，提升实验创新与归纳能力。  课本实验在探究压强对化学平衡移动的影响时，通过观察气体颜色的变化，得出压强对化学平衡的影响，但平衡移动（“后浅”或“后深”）的细微快速变化难以观察，所以实验目标不易达成。本节课采用压强传感器，直观展现压缩或扩张容器体积过程中体系的压强变化，有利于学生客观地得出准确结论，而且还新增了二氧化氮的尾气处理，使实验过程更加完整。 任务四： 探究温度对化学平衡移动的影响 【实验原理】 2NO2(红棕色)N2O4 H＜0 【理论预测】分析平衡常数随温度变化的曲线，通过比较浓度商和平衡常数的相对大小，预测改变温度后，平衡移动的方向。 【设计并实施实验】将制备好的二氧化氮气体分别置于热水浴和冰水浴中，一段时间后观察气体颜色的变化，并分析原因。 （以未经处理的二氧化氮为对照实验，注意控制容器体积一定） 【得出结论】对于放热反应，升高温度，平衡朝逆反应方向移动，也就是向着吸热反应方向移动；降低温度，平衡朝正反应方向移动，也就是向着放热反应方向移动。 【图像表征】速率—时间图像 【课后思考】对于吸热反应，改变温度后，平衡移动的方向（v-t图表示）。 （实验结束后将装有二氧化氮气体的注射器接回三通阀，并将压强传感器换为装有氢氧化钠溶液的注射器，进行尾气处理） 本任务以NO2与N2O4放热平衡为载体，通过“理论预测→对比实验（控单一变量）→结论总结”的环节，使学生掌握温度对平衡移动的影响规律。借助速率图像强化理解，通过课后思考与尾气处理，培养分类讨论能力，渗透绿色化学理念。 课本实验在探究温度对化学平衡移动的影响时，学生只能根据实验现象，得出温度对化学平衡的影响，而无法从理论角度进行预测，且未设置对照实验，无法直观感受到改变温度后气体颜色的变化。本节课新增了反应2NO2N2O4的平衡常数随温度变化的曲线，有利于学生形成基于浓度商和平衡常数的比较分析平衡移动问题的思路。 任务五： 外界条件对化学平衡移动影响的规律总结 【归纳总结】通过分析浓度、压强和温度对平衡移动影响的实验结果，引导学生发现平衡都向着能够减弱外界条件改变的方向移动的规律，引出勒夏特列原理，同时强调“减弱”的含义。 通过梳理三个因素的实验结果，引导学生自主发现勒夏特列原理，强调“减弱”的含义，培养学生的归纳概括能力，形成系统的知识体系。 学习致用 回答打开碳酸饮料瓶盖后涌出泡沫，喝完饮料想要打嗝的原因。 回归课堂导入的生活现象，用勒夏特列原理解释，实现“从生活中来，到生活中去”的闭环，让学生体会化学知识的实用性，巩固所学内容。 作业设计 【实践作业】利用维C泡腾片和凉开水自制一瓶汽水，同时思考下列问题： 问题1：结合维C泡腾片的主要成分，分析整个制备过程中涉及CO2的变化和平衡有哪些？ 问题2：结合生活经验，分析外界条件对上述平衡的影响？ 问题3：为使汽水较长时间保持“有汽“状态，可采取哪些措施？ 板书设计/课堂小结           教学反思   本节课采用变量控制和对照实验等重要的研究方法，增强了学生探究问题的意识，发展了学生设计并实施实验的能力。 实验过程中，利用pH传感器和压强传感器，直观地呈现出浓度、压强改变与化学平衡移动之间的关系，学生通过对实验数据的分析和推理，得出合理的结论，并能用图像形式表达和展示实验成果，完成了从宏观辨识到微观探析的探究。 通过参与化学实验，发展了学生对探究活动的好奇心和兴趣，养成注重实证、严谨求实的科学态度，增强合作探究意识，形成独立思考、敢于质疑和勇于创新的精神。 学科网（北京）股份有限公司 $