2.2..1 可逆反应于化学平衡状态 教学设计 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

课题：《化学平衡》第一课时（可逆反应与化学平衡状态）教学案 授课人： 授课时间： 年 月 日 课 标 要 求 【内容分析】 本节课选自人教版选择性必修1《化学反应原理》第二章第二节《化学平衡》第一课时。在此之前，学生已经学习了化学反应速率及其影响因素，知道了化学反应有快慢之分；通过必修阶段的学习，也初步认识到有些反应既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行。本课时在此基础上系统建立可逆反应与化学平衡状态的概念，回答"可逆反应最终进行到什么程度"这一问题，是从速率问题走向限度问题的关键节点，也为本节后续课时的深入学习和化工生产条件调控奠定概念基础。 【教材分析】 教材以合成氨工业为背景引出反应限度问题，通过分析密闭容器中各组分浓度随时间的变化，引导学生认识化学平衡状态的建立过程，再归纳平衡状态的本质特征与判断标志。教材注重从定性到定量的过渡，先建立"动态平衡"的直观图景，再逐步引出速率相等的本质，体现"证据推理与模型认知"素养的进阶发展。 【学情分析】 授课对象为高二学生，已具备较强的观察、逻辑推理与分析归纳能力。学生在必修阶段接触过溶解平衡、可逆反应的初步实例，上一节又系统学习了化学反应速率及其影响因素，这些构成了本课学习的"先行组织者"。但学生对"反应不能进行到底"缺乏定量感受，容易把"速率相等"误解为"反应停止"，也容易把"浓度不变"误解为"浓度相等"。教学中需要借助v-t图像与浓度数据，让学生经历"假设—推理—修正"的过程，突破对动态平衡的误解，建立正确的平衡观。 教 学 目 标 【德育特色】 1、以合成氨工业和高炉炼铁的真实史料为情境，感受化学对社会发展的贡献，厚植家国情怀，树立科技报国的理想。 2、通过 v-t 图像的绘制与分析，经历"猜想—推理—验证"的科学探究过程，锤炼严谨求实的科学品格。 【知识技能】 1、能说出可逆反应的定义，认识化学方程式中可逆号的含义，能判断一个反应是否属于可逆反应。 2、能描述化学平衡状态的建立过程，会画v-t图像，理解"v(正)＝v(逆)且均不为0"的平衡本质。 3、能从"逆、等、动、定、变"五个特征概括化学平衡状态，并依据"变量不变"的原则判断反应是否达到平衡状态。 【核心素养】 1、宏观辨识与微观探析：从宏观上认识反应"看似停顿"，从微观上理解正、逆反应仍在不断进行。 2、变化观念与平衡思想：认识化学平衡是有条件的、相对的、动态的，条件改变平衡随之改变。 3、证据推理与模型认知：基于v-t图像与浓度数据建立化学平衡的认识模型，并运用模型判断平衡状态。 4、科学态度与社会责任：了解可逆反应的限度对化工生产的影响，体会化学平衡理论的实际价值。 【教学重点】化学平衡状态的概念、特征及建立过程。 【教学难点】化学平衡状态的判断（"变量不变"原则的运用）；对动态平衡"等而不停"本质的理解。 教 学 过 程 教 学 内 容 及 活 动 设计意图 及时长 【环节一：情境导入】 （展示高炉炼铁示意图与史料，提出问题） 19世纪后期，炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当多的CO。炼铁工程师们起初认为是CO与铁矿石接触不充分，于是设法增加高炉的高度。令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中CO的含量竟然没有改变。 图1 炼铁高炉示意图 问题1：为什么高炉加高后，尾气中CO的含量几乎不变？ 问题2：这一事实说明化学反应有什么我们尚未认识的特点？ （学生讨论、猜想：反应可能"不能进行到底"。） 教师引导：化学反应除了快慢问题，还有"限度"问题。今天我们就来研究——化学平衡。 写出炼铁高炉中的主要反应： 以化学史上真实的高炉尾气之谜创设认知冲突，引出"反应限度"话题，激发探究欲望，渗透化学史教育。 （4分钟） 【环节二：建构新知——可逆反应与反应限度】 活动1：认识可逆反应 （1）在同一条件下，既能向正反应方向进行、同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应，用可逆号连接反应物与生成物。 （2）思考与讨论：氢气在氧气中燃烧生成水（点燃条件下）与水电解生成氢气和氧气（通电条件下）是可逆反应吗？ 学生辨析：两个反应条件不同、不是同时双向进行，因此不属于可逆反应。 （3）常见可逆反应举例（学生板演，师生共同订正）： （4）归纳可逆反应的特点： ①同一条件下同时双向进行；②反应物不能完全转化为生成物，即反应有一定的限度。 活动2：感受反应限度 将0.01 mol CO与0.01 mol H₂O(g)通入1 L恒容密闭容器中，加入催化剂并加热至800 ℃，发生反应。实验发现：无论反应多长时间，容器中始终存在0.005 mol CO和0.005 mol H₂O(g)。 问题：为什么反应物不能全部转化？反应是不是停止了？ （学生猜想：正反应和逆反应可能同时在"你消我长"，最终达到某种"相持"。） 从正反例对比中建构可逆反应概念，纠正"只要能双向都写就算可逆"的误概念。 用真实数据让学生直观感受"反应物不能完全转化"，为平衡状态建立铺垫。 （8分钟） 【环节三：探究本质——化学平衡状态的建立】 活动3：分析速率变化，绘制v-t图像 以可逆反应为例（密闭容器中只加入N₂和H₂）： ①反应开始时：c(N₂)、c(H₂)最大，v(正)最大；c(NH₃)＝0，v(逆)＝0。 ②反应进行中：反应物浓度逐渐减小，v(正)逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，v(逆)逐渐增大，但始终v(正)＞v(逆)。 ③某一时刻起：v(正)＝v(逆)且均不为0，各组分浓度不再改变，反应达到最大限度——化学平衡状态。 （学生绘制v-t图像，教师示范规范画法：） 图2 化学平衡建立过程中正、逆反应速率随时间的变化 概念归纳：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。 （配套浓度图像，观察"定"的宏观表现：） 图3 平衡建立过程中各组分浓度随时间的变化 通过速率两线"一降一升、终至相等"的图像建构，让学生经历模型建立过程，突破"速率相等即停止"的难点。 （10分钟） 【环节四：归纳特征——"逆、等、动、定、变"】 活动4：小组合作概括化学平衡状态的特征 （1）逆： 研究对象是可逆反应（同一条件下双向同时进行）。 （2）等： v(正)＝v(逆)＞0。指同一物质的消耗速率与生成速率相等；本质是正、逆反应速率相等，而非速率为零。 （3）动： 动态平衡——平衡时正、逆反应仍在进行，只是两者效果相互抵消。 （4）定： 平衡状态下各组分浓度、质量分数、体积分数保持一定（保持不变，不一定相等）。 （5）变： 平衡是有条件的、暂时的。外界条件（浓度、温度、压强等）改变时，原平衡被破坏，直至建立新的平衡。 活动5：平衡状态的判断标志 基本依据：v(正)＝v(逆)＞0（本质标志）；各组分浓度保持不变（宏观标志）。 判断思路——"变量不变"：只有原来随反应进行而改变的量（变量），在某一时刻不再改变，才能作为平衡的标志；若某量自始至终恒定不变（非变量），则不能作为平衡标志。 举例辨析（恒温恒容，反应）： ①N₂的浓度不再变化——是标志（变量不变）； ②混合气体总质量不再变化——不是标志（气体总质量始终守恒，非变量）； ③v正(N₂)＝v逆(NH₃)——是标志（不同物质速率之比等于化学计量数之比且方向相反）。 用五个字高度概括平衡特征，形成结构化记忆；用"变量不变"原则训练逻辑判断，落实证据推理素养。 （10分钟） 【环节五：当堂检测与课堂小结】 当堂检测： 1、下列关于化学平衡状态的理解，正确的是（　　） A．所有反应都存在化学平衡状态 B．达到平衡时，反应物与生成物的浓度一定相等 C．达到平衡时，正反应与逆反应都停止进行 D．达到平衡时，正反应和逆反应的速率相等 【答案】D。解析：只有可逆反应才存在化学平衡状态，A错误；平衡时各组分浓度保持不变，但不一定相等，B错误；平衡是动态平衡，正、逆反应仍在进行，C错误；D正确。 2、在一定条件下，SO₂与O₂在密闭容器中发生反应，下列说法不正确的是（　　） A．随着反应进行，正反应速率逐渐减小，最后为零 B．随着反应进行，正反应速率逐渐减小，最后保持不变 C．随着反应进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持不变 D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零 【答案】A。解析：反应物不会耗尽，浓度不会减小为0，故v(正)不会减小为0，最后与v(逆)相等且均不为0，A错误（选A）；B、C、D均符合平衡建立过程中速率的变化规律。 3、能说明可逆反应达到平衡状态的是（　　） A．N₂、H₂不再化合　　B．N₂、H₂、NH₃的浓度不再变化 C．N₂、H₂、NH₃的速率之比为1∶3∶2　　D．改变条件，各组分浓度仍不变 【答案】B。解析：平衡时正、逆反应仍在进行，A错误；各组分浓度不再变化是平衡的直接标志，B正确；任意时刻速率之比都等于化学计量数之比，C不能说明正逆速率相等；平衡随条件改变会发生移动，D错误。 课堂小结： 可逆反应在同一条件下双向同时进行，反应物不能完全转化；当v(正)＝v(逆)＞0时，各组分浓度保持不变，反应达到化学平衡状态；平衡的特征可概括为"逆、等、动、定、变"；判断平衡状态的核心思路是"变量不变"。 课后任务： 1、阅读教材相关内容，整理本课时笔记。 2、列举生活和生产中"看似停止、实则进行"的动态平衡实例，下节课交流。 三道检测题分别对应概念辨析、速率变化规律、平衡标志判断，覆盖本课时核心目标，做到"有题必有答案与解析"。 小结帮助学生把零散知识结构化。 （8分钟） 板 书 设 计 第二节 化学平衡（第一课时）——可逆反应与化学平衡状态 一、可逆反应：同一条件下，既向正反应方向进行、又向逆反应方向进行的反应（用可逆号连接）；反应物不能完全转化，反应有限度。 二、化学平衡状态的建立：v(正)由最大逐渐减小，v(逆)由0逐渐增大，至v(正)＝v(逆)＞0（图2）。 三、化学平衡状态：一定条件下的可逆反应里，正、逆反应速率相等，混合物中各组分浓度保持不变的状态。 四、特征：逆（可逆反应）、等（v正＝v逆≠0）、动（动态平衡）、定（浓度恒定）、变（条件改变平衡移动）。 五、判断标志：本质v(正)＝v(逆)＞0；宏观"变量不变"。 教师寄语："平衡"不是止步不前，而是动态中的从容。愿你像化学平衡一样，在动与静之间找到属于自己的最佳状态。 教学反思： 学科网（北京）股份有限公司 $