2.4 化学反应的调控（教学设计）化学人教版选择性必修1

年级

 高二

学科

化学

课型

新授课

教材

人教版选择性必修1 第二章 第四节 第1课时

教学目标

1.知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。

2.认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用，探索最适宜的化工生产条件。

教学重点

1.化学反应速率和化学平衡的综合调控方法；

2.工业合成氨适宜条件的分析与确定。

教学难点

1.统筹兼顾速率、平衡、生产成本、设备要求等多重因素，掌握化工生产条件选择的一般思路与方法；

2.工业合成氨适宜条件的分析与确定。

教材分析

本节教学内容源于新课标人教版（2019年版）高中化学选择性必修1第二章《化学反应速率与化学平衡》第四节《化学反应的调控》的第一课时，是化学反应速率与化学平衡理论在工业生产中落地应用的重要载体，兼具巩固理论知识、培养实践应用能力的双重价值，对发展学生“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”的核心素养有着不可替代的作用。

按照课标要求，本课时以工业合成氨为研究载体，内容编排遵循“生活实例引入-反应特点分析-理论条件推导-实际条件优选-通用思路总结”的逻辑：先以冰箱储存食物、灭火的生活场景让学生感知化学反应调控的普遍性，再围绕合成氨反应，引导学生从反应速率、化学平衡两个维度分析条件选择的异同，结合设备成本、催化剂活性、经济效益等实际约束筛选出合成氨的适宜条件，最后梳理出化学反应调控的通用考量维度。教材配套的数据分析、思考讨论、典例习题环节，能够有效引导学生从“会做理论题”转向“会解决实际问题”，为后续其他化工生产问题的分析奠定方法基础。

学情分析

教学对象为高二学生，已经系统学习了化学反应速率的影响因素、化学平衡移动原理、平衡转化率计算等相关知识，能够独立分析单一变量对反应速率或平衡状态的影响，具备基本的逻辑推理能力，对工业生产的真实应用场景有较强的探究兴趣。

但学生的思维仍存在明显局限性：一是习惯单一维度分析问题，难以兼顾反应速率和平衡转化率的双重要求，对二者存在冲突的条件（如温度的选择）容易出现判断偏差；二是思考问题偏向纯理论推导，对工业生产中的设备造价、动力成本、催化剂活性、生产效率等实际制约因素缺乏认知，尚未建立“理论分析-实际约束-综合决策”的化工条件选择思维模型。教学中需以任务驱动的方式，引导学生站在工程师的视角逐步推导，在理论与实际的冲突中突破认知误区，形成系统的分析思路。

教学过程

教学内容

设计意图

课堂导入

【互动提问】同学们，上课前咱们先聊两个生活里的常见场景哦：第一个，家里吃不完的饭菜、新鲜的果蔬，我们一般都会放到冰箱冷藏保存，大家知道这背后的原理是什么吗？第二个，如果遇到火情，我们常用的灭火方法有哪些呢？（给1-2分钟时间鼓励学生举手发言，引导学生总结出：冰箱低温可以减慢食物腐败的反应速率，灭火是通过隔离可燃物、降低温度、隔绝氧气等方式阻止燃烧反应发生）

【总结过渡】大家分析得都非常准确！你看，不管是减慢食物变质的速率，还是阻止燃烧反应发生，本质上都是我们在对化学反应进行调控，这类调控在生活中随处可见。而在化工生产领域，化学反应的调控更是直接决定了生产的效益和价值，其中最经典的案例就是工业合成氨：大家知道吗？合成氨技术被称为20世纪最伟大的化学发明之一，它让人工固氮成为现实，直接推动全球粮食产量翻了数倍，养活了数十亿人口，前后共有3次诺贝尔奖颁发给了和合成氨相关的研究。那如果现在你是合成氨工厂的工程师，你要怎么选择反应条件，既能让氨的生成速率足够快，又能尽量提高原料的利用率呢？今天咱们就结合之前学过的化学反应速率和化学平衡知识，一起来探索化学反应的调控思路，解锁工业合成氨的适宜条件。

1.贴近生活降低门槛，激发参与兴趣：从学生非常熟悉的冰箱存食物、灭火的生活场景切入，互动提问能快速调动学生的表达欲，让学生意识到“化学反应调控”不是抽象的化工术语，就存在于日常生活中，降低新知识的认知门槛。

2.凸显学科社会价值，引发探究好奇心：通过介绍合成氨技术对粮食安全的重大意义、相关诺贝尔奖的化学史，让学生直观感受到化学原理对生产生活的巨大价值，同时引发学生对“如

何选择合成氨条件”的好奇心，主动进入探究状态。

3.任务驱动衔接新课：最后抛出“工程师设计合成氨条件”的核心任务，刚好承接本节课的两个核心学习模块：合成氨的原理分析、适宜条件选择，让学生带着明确的任务驱动后续学习，提升课堂参与的主动性。

环节一工业合成氨的原理分析

任务一 如果你是工程师，如何设计合成氨的条件呢？从哪些角度分析？

【引入】我们在生活中经常会有意识地调控化学反应：比如把食物放进冰箱延长储存时间，灭火时采取隔离可燃物、隔绝空气、降温的措施，这些都是对化学反应进行调控的实例。工业生产中我们更需要通过调控反应，提高生产效率、降低成本，本节课我们就以合成氨工业为例，学习化学反应的调控方法。

【教师提问】请大家思考：冰箱储存食物、灭火的措施分别是通过改变哪些条件调控反应的？调控的目的分别是什么？

【学生思考】学生讨论后回答：

1.冰箱降低温度，减慢食物变质的反应速率，目的是减慢不利反应的速率；

2.灭火时隔离可燃物是减小反应物浓度、隔绝空气是减少反应物氧气、降温是降低温度，目的是使燃烧反应停止，阻止不利反应发生。

【讲解】评价学生回答，强调：化学反应调控的核心就是根据反应特点，改变外界条件，使有利的反应更快、转化率更高，不利的反应被抑制。工业上最经典的调控案例就是合成氨工业，它解决了全球几十亿人的粮食问题，是20世纪最重大的化工发明之一。

知识总结

引导学生调用化学反应速率、化学平衡移动的已有知识，从理论角度分析合成氨反应的调控方向，结合实验数据验证结论，为后续实际生产条件选择奠定基础。