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基于“科学探究与创新意识”高中化学实验教学实践—以“反应条件对化学平衡的影响”为例论文

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2024-01-11 09:58:40    来源:    作者:xieshijia

摘要:在高中化学教学中,教师可以通过化学实验教学为载体,采取有效的教学措施,培养学生科学探究与创新意识的核心素养.

 摘要:在高中化学教学中,教师可以通过化学实验教学为载体,采取有效的教学措施,培养学生科学探究与创新意识的核心素养.

  关键词:科学探究与创新意识;实验教学;高中化学

  1教学设计思路

  如图1所示.

360截图20230321164056885.jpg

  2教学过程

  【情境】在19世纪后期,人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当数量的CO,有的工程师认为,这是由于CO和铁矿石的接触时间不够长造成的,于是耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉,以增加一氧化碳和铁矿石的接触时间,可是后来发现,用这个高炉炼铁,所排出的高炉气中的一氧化碳并没有减少,其原因是什么?如果继续增大铁矿石的量能减少一氧化碳的含量吗?

  【学生活动】思考并交流.

  【讲解】高炉炼铁的原理是利用CO还原氧化铁,此反应为可逆反应,当反应达到平衡时,增加反应时间不能改变各种物质的百分含量;增加铁矿石的量不能减少一氧化碳的含量.如何才能减少高炉气中CO的排放,提高CO的转化率呢?

  【过渡】要提高转化率必须改变化学平衡状态.

  【任务1】探讨影响化学平衡的因素

  【问题1.1】如何改变化学平衡状态呢?平衡怎样移动?

  【问题1.2】如何使Q≠K,使平衡发生移动呢?

  设计意图:回顾应用Q与K比较的方法判断化学平衡移动的方向.

  【任务2】预测浓度对化学平衡的影响

  【问题2.1】如果浓度,Q怎样变化?平衡如何?

  (学生推理预测)如果减小生成物浓度或增大

360截图20230321164425995.jpg

  【实验探究】探究浓度对化学平衡的影响.

  【过渡】由于影响化学平衡移动的因素有多种,常常采用变量控制的方法进行实验,我们选择研究对象为溶液体系,现象明显的可逆反应:

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  【问题2.2】如何增大反应物浓度?

  【问题2.3】如何减小反应物浓度?

  【问题2.4】如何保持其他粒子浓度不变?实验过程见表1.

  【学以致用】

  (1)高炉炼铁平衡后继续增大铁矿石的量为什么不能减少CO的含量?

  (2)如何才能提高一氧化碳的转化率呢?

  【情境】痛风病是与关节滑液中形成的尿酸钠(NaUr)晶体有关(NaUr增多,病情加重),有关平衡

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  【任务3】预测温度对化学平衡的影响

  【问题3.1】分析资料在线(如表2)预测温度对化学平衡有何影响?

  【资料在线】见表2.

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  【实验探究】探究温度对化学平衡的影响.学生实验方案及实验过程见表3.

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  【情境】日常生活中打开啤酒盖,会产生大量气泡,与什么有关?

  【任务4】预测压强对化学平衡的影响

  分析一定条件下,如下三个可逆反应:

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  压缩体积为原来的1/2,压强变为原来的2倍,浓度变为原来的2倍.

  【问题4.1】增大压强—K不变,Q变,平衡如何移动?

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  【过渡】此反应为化学方程式中气态物质化学式前系数变化等于零(ΔVg=0)的反应.

  学生预测:对于ΔVg=0的反应,,随着压强变化,保持平衡不移动.

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  【过渡】同学们注意到(2)(3)反应共同特点:平衡都是向气体体积减小的方向移动.

  学生提出预测:对于ΔVg≠0的反应,随着压强增大,平衡都是向气体体积减小的方向移动;随着压强减小,平衡都是向气体体积增大的方向移动.

  【实验探究】探究压强对化学平衡的影响

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  (学生实验方案)应用压力传感器测定压缩体

  学生实验方案及实验过程见表4.

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  【问题4.2】对于固体或液体呢?

  【任务5】预测催化剂对化学平衡的影响

  设计意图:实现学生预测,设计实验验证,解释与结论的系统构建过程.

  【归纳与整理】梳理结论见表5.

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  【过渡】同学们发现规律:化学平衡总向减弱这个改变的方向移动.归纳出勒·夏特列原理.

  设计意图:通过梳理结论发现规律.

  【应用】利用化学平衡移动规律,人们可以让化学反应向人们需要的方向进行,可以更科学、有效地利用化学反应.

  【作业】(略)

参考文献:

  [1]鲁云龙.基于“科学探究与创新意识”的实验教学探究—利用“反常”现象[J].中学化学教学参考,2019(02):50-52.

  [2]余方喜,范汝广.从生活走进化学从化学走向社会[J].思想·理论·教育,2006(12):16-17.