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问题驱动模式下化学基本概念的教学

2018-11-14韩彬

考试周刊 2018年95期
关键词:平衡常数问题驱动教学模式

摘 要:根据学生的原认知合理设计问题引导学生思考,激发学生的学习兴趣,强化学生的理解是教学活动中行之有效的一种手段。本文以“化学平衡常数”这一基本概念的教学为例,呈现了设置问题情境,激发学生的探究欲望,引导“提出问题——分析问题——找出规律——解决问题”的基本概念型课堂教学模式。

关键词:问题驱动;教学模式;化学基本概念;平衡常数

一、 教材分析

“化学平衡常数”是人教版化学选修4第二章第三节第3课时的内容。将本节内容放在化学平衡的概念和影响因素之后,是从定量的角度对化学平衡这一知识的深化,能帮助学生更加深入的理解化学平衡,对知识内容的层次要求较高。从近几年的高考题型来看,化学平衡常数属于必考点,要求学生理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

本节课理论性强、概念抽象,学生经过对化学反应速率及其影响因素,化学平衡的概念及其影响因素相关知识的学习,具备了初步的抽象概念的理解能力和一定的逻辑推理和分析能力,但要让学生在有限的课堂上完全理解而且会运用化学平衡常数解决具体问题则具有一定的难度。这就要求教师在教学设计时充分考虑学生的认知起点,把握学生的认知规律,设计合理的问题引导学生思考,循序渐进地突破教学的重点和难点,使学生能较好地掌握这部分知识,达到课标的要求。

二、 教学目标

(一) 知识与技能

理解化学平衡常数的含义;能利用化学平衡常数进行简单的计算。

(二) 过程与方法

在化学基本概念的教学中,培养学生的思维能力和对抽象概念的理解能力;通过逐步渗透化学平衡常数计算的教学过程,培养学生的理论计算能力;通过引导学生对实验数据的分析,培养学生分析和处理数据的能力,提高学生的逻辑归纳能力。

(三) 情感态度与价值观

以本节知识为载体使学生感受到获取新知识新方法的喜悦,激发学生学习的积极性;通过对实验数据的分析,培养学生严谨求实的科学素养。

三、 教学重点、难点

化学平衡常数表达式的书写,化学平衡常数的含义,化学平衡常数的应用。

四、 设计思路

在日常的教学过程中笔者发现,在“化学平衡常数”这一基本概念的教学中,存在着教学内容抽象,难以激发学生的求知欲望和探究欲望,课堂效率低,难以达到课标要求的问题。为此,笔者运用问题驱动模式,根据学生已有的认知结构巧妙的设置问题情境,激发學生的探究欲望,引导学生思考、合作、交流,让学生轻松的突破理解的瓶颈,使知识和能力进入更高的层级。

五、 教学过程实录

(一) 复习旧知,引入新课

【复习引入】上节课我们学习了化学平衡,那么化学平衡具有怎样的特征,化学平衡移动原理的内容又是什么呢?

【学生】我们可以将化学平衡的特征简单的总结为5个字:逆、动、等、定、变。化学平衡移动原理即勒夏特列原理,就是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动)。

【讲述】这些都是对化学平衡的定性描述,如何定量的来描述化学反应限度,就涉及我们本节课即将学习的化学平衡常数。

(二) 合作探究,理解化学平衡常数的概念

【多媒体展示】课本29页在457.6℃时,H2和I2反应生成HI体系中各物质浓度的有关数据:

【提出问题】

(1)分析表中每一横行的数据,再对比最后一列中平衡常数的值,同学们能够找出什么规律?

(2)对比观察前三组数据和后三组数据,你从中可以得出什么结论?

【学生】思考、交流、展示。

【教师】倾听学生讨论交流之后得出的规律和结论,实施的给予引导和鼓励,形成共识:(1)无论H2、I2、HI的初始浓度有多大,只要反应体系温度不变,达到平衡后反应的平衡常数不变。(2)可逆反应无论从正向开始还是从逆向开始,无论起始浓度的大小,都能达到化学平衡状态。

【提出问题】通过对上述实验数据的分析,大家觉得对于可逆反应:

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

的平衡常数该怎样表示呢?

【学生】化学平衡常数用大写字母K表示,表达式为K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)

【追问】(1)那么请同学们思考一下,化学平衡常数的含义是什么?

(2)化学平衡常数和哪些因素有关?

(3)化学平衡常数表达式中反应物和生成物的浓度是什么浓度?

【交流讨论】学生独立思考并解决以上三个问题,就自己的观点和小组同学交换意见后选出代表交流汇报。

【教师】倾听学生的观点,实时地引导、讲解、强调。

(1)化学平衡常数的含义是:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)。

(2)化学平衡常数与温度有关,化学平衡常数是一定温度下的平衡常数。

(3)化学平衡常数表达式中反应物和生成物的浓度均指处于平衡状态时的浓度。

【强化练习】请写出下表中各反应的平衡常数表达式并思考下列问题:

【提出问题】

(1)对比反应①和②,分析反应方程式和平衡常数表达式能得出什么结论?

(2)比较反应②和③,分析正、逆反应的平衡常数之间有何关系?

(3)分析反应④、⑤、⑥平衡常数的表达式中不出现固体和纯液体的浓度的原因是什么?

【交流讨论】学生就上述三个问题进行思考,并在小组内展开讨论,讨论结束后选出代表在班上交流汇报。

【教师】倾听学生的讨论结果,实时给予鼓励并引导学生分析,得出平衡常数表达式的书写原则。

【归纳、板书】

(1)化学平衡常数是某一具体反应的平衡常数,同一化学反应,可以用不同的化学方程式来表示,但每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式。

(2)对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即K(正)=1/K(逆)。

(3)平衡常数的表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度,纯液体或固体物质的浓度都不写入表达式中。

(三) 典型例题突破平衡常数的应用

【讲述】获取新知识的目的在于用理论指导我们的社会生产生活,化学平衡常数有三个应用:一是利用平衡常数的值判断反应进行的方向,二是利用平衡常数判断反应的热效应,三是计算平衡浓度和转化率,请同学们通过以下四个例题了解化学平衡常数的这三个应用。

例1 对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+

qD(g)在任意时刻反应物与生成物的浓度有如下关系:Qc=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B),Q叫做该反应的浓度商。在温度不变时,如何利用Qc和K判断反应进行的方向?

Qcv逆,反应向进行;

Qc=K,v正=v逆,反应;

Qc>K,v正

例2 对于可逆反应A(g)+3B(g)2C(g),在某温度下达到平衡,其平衡常数

K,若正反应吸热,仅升高溫度,平衡向着方向移动;K(填“增大”或“减小”);若正反应放热,仅升高温度,平衡向着方向移动;K(填“增大”或“减小”)。

【归纳】升高温度,K值增大,则正反应为反应(填“放热”或“吸热”);

升高温度,K值减小,则正反应为反应(填“放热”或“吸热”)。

例3 在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2=0.0080 mol/L。

(1)求该反应的平衡常数。

(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol,试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。

例4 在密闭容器中,将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800℃,达到下列平衡CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),K=1.0,求CO转化为CO2的转化率。

【讲解】(1)一定温度下,某时刻反应进行的方向可用该时刻浓度商Qc与平衡常数K的相对大小来判断。

Qc

Qc=K,反应处于化学平衡状态;

Qc>K,反应逆向进行。

(2)化学平衡常数只与温度有关,与浓度无关,因此由平衡常数随温度的变化可推断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为反应(填“放热”或“吸热”);若升高温度,K值减小,则正反应为反应(填“放热”或“吸热”)。

(3)平衡常数定量地表明了反应进行的限度,利用三段式可以利用平衡常数计算平衡浓度和转化率。

【小结】本节课我们学习了一个新知识点——化学平衡常数,主要内容有:

(1)化学平衡常数的含义、数学表达式、书写原则和特点。

(2)化学平衡常数的应用。

化学平衡常数是一个抽象概念,要更深刻地理解化学平衡常数的概念及其应用,还需要同学们在今后的学习中细细体会。

作者简介:韩彬,甘肃省白银市,甘肃省会宁县第一中学。

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