思政元素：个人发展平衡”快与好“（合成氨条件的探索，速率与限度的控制）。

一 、内容分析

 

本节包含三个问题：化学反应的速率、限度和调控。前两个问题是化学基本原理，后一个问 题是原理的应用。三个问题密切相关，但依据课程标准要求和学生知识基础的不同，内容深浅不一，呈现方式各异。

 

1. 化学反应的速率，重点是影响化学反应速率的因素

考虑到通过初中和高中的化学学习，学生对化学反应速率与反应条件相关，改变反应条件 (如使用催化剂)可调控反应速率等知识已有所了解。教材中化学反应速率影响因素的内容，以 新旧兼容、详略有别的方式编排。教材结合学生学过的相关知识，补充一些生活、生产中需要通 过反应条件调控反应速率的实例，说明认识化学反应速率影响因素的重要性，并借此体现调控反 应速率的意义和价值。在已知催化剂这一反应速率影响因素的基础上，通过“探究”,重点引导 学生探讨反应温度和反应物浓度对化学反应速率的影响，并结合浓度影响因素，针对气体反应说明压强的影响。

“探究”中安排的两个实验和一个讨论，教材采取了学生自主参与度不同的设计。对反应温 度的影响的探究给出了具体步骤，学生只需自主操作并观察、比较；对反应物浓度的影响的探究 只给出探究设计提示，学生需要根据要求选择实验用品，设计并实施实验。“问题与讨论”则需 要学生自主提出问题、进行假设、设计实验方案。这种探究水平的进阶式设计，意在体现一定探究性的前提下保证可操作性，同时也照顾到全国范围内化学教学的实际可行性。

除“探究”之外，教材还利用“思考与讨论”引导学生探讨得出影响化学反应速率的其他一 些因素，如反应物颗粒大小、反应物接触面积等。这样将教材中提及的各种不同影响因素分层次 处理，既突出浓度(压强)、温度、催化剂的影响因素等重点内容，又不局限于这几个因素，表明影响化学反应速率的因素还有很多。

 

2. 化学反应的限度，只限于介绍化学平衡状态

这部分内容以事实和分析推理的方式呈现。通过学生已知的反应实例说明可逆反应并不能进 行到底，进而利用学生刚刚学过的可逆反应、反应速率概念进行分析，说明一个可逆反应为什么 会有限度。 一个反应达到限度时，处于表面静止的化学平衡状态，此时反应物的转化率最高。然 后简要提及改变反应条件可以改变反应限度，这既是对化学平衡状态的必要说明，也是学习后续内容的知识基础。

  

   这部分内容的文字不多，涉及化学平衡状态的基本概念，但核心观念不少。化学平衡内容的

详尽探讨将在选择性必修课程中进行。

 

3. 化学反应条件的控制，重在相关意识的形成

  

  受学生的知识基础所限，教材对反应条件的控制问题没有十分深入，而是通过实例分析和讨

论的形式呈现，旨在使学生初步建立反应条件控制的基本意识。

教材通过合成氨工业中反应条件控制的实例分析，说明实际生产中反应条件的控制不仅要考  虑反应的因素，还要考虑设备条件、成本控制等因素。教材通过“思考与讨论”引导学生思考、 讨论如何通过控制燃烧反应的条件提高燃料的燃烧效率。让学生在运用所学原理解决实际问题的情境中，通过思考与讨论了解化学反应条件控制的基本思路并体会其重要意义。

 

 

 

二 、教学目标

 

1. 教学目标

(1)通过化学反应速率的概念及其影响因素的学习，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理意识。

(2)结合实例体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。

(3)发展认识化学反应的基本角度，能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单 的化学现象。体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性，认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用。

(4)能从微观角度理解浓度和压强对速率的影响，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。

 

2. 教学重点和难点

重点：化学反应速率的概念及其影响因素；化学反应的限度。

难点：化学反应的限度。

 

 

 

三 、教学建议

 

1. 关于化学反应速率及其影响因素的教学

围绕化学反应速率的概念及其影响因素，教材呈现了丰富多彩的栏目。要充分利用这些栏 目加深学生对化学反应速率及其影响因素的理解。第一个“思考与讨论”栏目涉及的都是学生在 生活中非常熟悉的关于反应快慢的实例，其中的图片形象直观，给人以亲切感。教学中可以结合 这几幅图片设计指向性更加明确的问题，如“这些反应有快有慢，快到什么程度?慢到什么程度?”促使学生关注速率概念中“时间”这个关键因素。教师还可以带领学生通过回忆学过的各 类反应，归纳出常见化学反应发生的体系为气体和溶液，使学生理解为什么用单位时间内反应物 浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示化学反应速率更加科学合理。

第二个“思考与讨论”针对的是影响速率的外界条件，所举实例是学生有感性体验的，也有 讨论的价值和基础。当然，生活中还能找到更多的实例，可以组织学生尽可能多地列举，并要求 他们具体说出其中影响速率的因素是什么,分别是如何影响速率变化的。交流表达的过程是一个 外显学生思维的过程，可以诊断学生对概念的理解。教学过程中一定要舍得花这个时间，把课堂 节奏放慢。学生的理解能力、语言表达能力、证据推理能力正是在这个过程中得到提升的。基于 生活经验理解科学概念，有助于学生进行有效迁移，理解概念的价值。

另外，建议将教材中介绍变量控制的“方法导引”栏目与“探究”栏目结合起来，先带领学 生阅读“方法导引”栏目，了解什么叫控制变量，为什么要控制变量。接着在科学方法的指导下 进行实验，在实验过程中学会“如何控制变量”。这样既知其然又知其所以然，可以使学生有目 的、有步骤、有方法地进行实验，有利于内化影响化学反应速率的外界条件，让学生学会科学探 究的方法，增强其证据推理意识。“科学·技术·社会”栏目介绍了神奇的催化剂，对拓展学生知识、开阔眼界、培养学生学习的兴趣也颇有裨益，教师可以鼓励学生主动阅读。

2. 关于化学反应限度的教学

与化学反应速率相比，化学平衡的概念比较抽象，与学生生活经验有一定的距离。要理解化  学平衡的含义，先要理解化学反应存在限度。教学中可以充分利用好化学实验这个重要的手段。 如可以回忆氯气与水反应的实验，氯水仍然略显黄绿色表明溶于水的氯气没有反应完，也就是说  一定条件下氯气与水反应存在限度。还可以通过Fe³+与I  反应建立可逆反应存在限度的概念(具 体操作见“栏目使用建议”)。有传感器的学校还可以设计二氧化碳与水反应的实验，帮助学生 认识化学反应存在限度。具体做法如下：二氧化碳溶于水，水溶液可使紫色石蕊溶液变红，说明 二氧化碳可与水反应生成碳酸；再利用压强传感器测得容器中依然存在二氧化碳，说明二氧化  碳没有反应完全。利用传感器，学生可以“看”到宏观现象背后的微观实质，在惊喜之余心悦诚服。

除了化学实验，教师还可以利用工业生产中的真实数据作为证据。例如合成氨，当氮气与氢 气体积比为1:3投料时，理论上可以完全反应，但是当各物质含量不再发生变化时，氨的含量远 远达不到理论值，说明合成氨反应存在限度。“实验是化学的最高法庭”,真实数据的获得要建 立在实践基础上，明显的实验现象和客观真实的数据无疑具有很强的说服力。待学生认识到可逆 反应存在限度之后，教师带领学生应用刚刚学习的影响反应速率的因素，结合教材图6-18分析 化学平衡状态的建立过程就显得水到渠成，学生对平衡状态特征的理解就会顺利得多。这样分步骤、有层次的教学方式符合学生的认知发展规律，可以有效突破化学平衡这个教学难点。

教学过程中，还可以利用化学史创设问题情境引入化学反应限度，剖析化学平衡状态的特 征。教材“科学史话”栏目“炼铁高炉尾气之谜”再现了人们对可逆反应的认识过程，可以在 “化学反应限度”概念引入时创设情境使用，引起学生的好奇心，激发学生的求知欲。教学中也 可以介绍其他史实，如早在19世纪初，法国化学家贝托莱就提出了可逆反应和化学平衡的概念。

   19世纪中期，另一位法国化学家威廉米通过研究蔗糖的水解反应提出了化学反应动态平衡的概 念，表明化学平衡是两种相反的变化以相同的速率进行时的结果。介绍这些史实意在让学生感受 化学反应限度和化学平衡早已引起了科学界的关注，然而科学研究并不是一路坦途，不能一蹴而 就，而是不断实践、认识、再实践、再认识的结果。科学家也不是高不可攀，如果我们能具有科 学家那样对科学的痴迷和执着，学会科学研究方法，我们也可以成为未来的科学家。由于化学史 料浩如烟海，教学中需要教师去粗取精，选取史实中特别典型的部分，进行适当的加工，编写成 生动有趣的故事，再现当时科学家的研究情境。这样才能有针对性地突出教学重点，并激发学生的学习热情。

关于调控化学反应的意义，教师可以工业合成氨为例，再现科学家用空气中的氮气制造出氮 肥的艰辛过程。当人畜粪便等有机肥与世界上储量有限的智利硝石等矿石资源不能满足日益增长 的粮食生产需要时，英国科学家克鲁克斯心系天下苍生，向化学家提出“向空气要氮肥”的号 召。科学家、企业家共同迎接挑战，奋力攻坚，表现出令人赞赏的“科学态度与社会责任”。由 于合成氨反应存在限度，为了提高氨的产率，实现工业化生产，科学家们先后从理论和实践两个 方面展开工作。教师可以重点介绍德国化学家哈伯和博施获得诺贝尔奖的成果，让学生学习他们 的“科学探究与创新意识”。由于必修阶段不宜拓展到影响平衡的外界因素，教师可以重点突出 合成氨的适宜条件而暂时忽略选择这些条件的理论依据，让学生深切体会到化学平衡是有条件的，通过改变外界条件可以调控平衡、改变反应的限度就可以了。

利用科学史创设情境，可以使学生对概念的来龙去脉有比较清晰的认识，同时学习科学家的 科学精神、科学品质和科学的思维方法，有利于学科核心素养的发展。需要注意的是，教师应根据教学内容的需要和学情选择化学史素材，切不可喧宾夺主，将化学课上成化学史课。

四、栏目使用建议

 

1. 实 验

   由于教材在探究反应速率的影响条件时设计了“探究”栏目，因此没有再安排专门的实验。

建议教师在建立可逆反应平衡状态的概念时演示以下实验。取 5mL0.1mol/L     KI溶液，向其中滴入0.1 mol/LFeCl₃  溶液5~6滴，继续加入2mLCCl,     

充分振荡。取上层清液，滴入2滴KSCN溶液。

根据氧化还原反应的相关知识，学生可以写出Fe3+与I-  反应的离子方程式。本实验通过CCl₄ 萃 取I₂,   说明该反应已发生；在Fe3+不足量的前提下依然能在反应后的溶液中检验到Fe³+,  充分说明了该反应有一定的限度，达到了该条件下的平衡状态。

  

  本实验现象明显，检验手段均为学生所熟悉，对学生建立化学平衡的概念能起到很好的辅助作用。

 

2. 探 究

建议重温科学探究的一般程序。首先提出问题：“除了催化剂，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率?”强调科学探究总是始于问题。然后进行猜想与假设。一定要提醒学生，猜想不 是瞎想，它需要建立在已有知识与经验的基础之上。如根据已有知识“铁与浓盐酸比与稀盐酸反 应快”或生活经验“加热可以使反应变快”等进行合理猜想：反应温度和反应物的浓度可能会影响化学反应速率。

接下来设计实验方案，这是探究最主要的环节。教材示例了探究“反应温度的影响”的设计方案，让学生自行设计方案探究“反应物浓度的影响”。建议教师结合“方法导引”栏目，引导 学生学习“变量控制”的方法，分析在反应温度影响的设计中是如何控制变量的，再让学生进行设计并相互交流。

进行实验时，教材的呈现方式提醒学生要及时记录操作步骤、相关的实验现象以及获得的结论。这些都是探究过程中必不可少的环节，是良好实验素养的体现。最后一步的“问题与讨论”给学生留下了进一步思考的空间，供学有余力的学生继续探究。

总之，为了落实学科核心素养中的“科学探究与创新意识”,教师一定要利用好教材中的每一个探究活动，注重实验思维的培养。

3. 思考与讨论

【思考与讨论1】

建议设计成小组交流的形式，先请学生思考“这些反应有快有慢，快到什么程度?慢到什么程度?”提醒学生对反应快慢的描述与“时间”有关。爆炸在瞬间完成；金属生锈以年月计，因 金属的性质与其存在的环境不同而差异很大；食物腐败以天计，与温度关系甚大；溶洞形成以万 年计，极其缓慢。然后以教材中的图片抛砖引玉，提出问题：“你还能举出哪些涉及反应快慢的实例?”启发学生联系自己身边的反应，增强对反应快慢的感性认识。

【思考与讨论2】

建议课堂交流，让学生充分外显其思维。向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块分别是为了增大氧 气浓度、增大反应物的接触面积，加快燃烧速率；把食物存放在冰箱里，糕点包装内放置除氧 剂，则分别是降低温度和反应物浓度，减小反应速率；做化学实验时，研碎药品、配成溶液都是 为了将反应物分散成尽可能小的粒子以增大接触面积，加快反应速率；纯氧比空气中的氧气浓度 大，反应更剧烈。学生在交流的过程中，生活问题转化成了化学问题，生活经验升华成科学理 论。经过充分的思考与讨论，学生会认识到，反应的快慢与我们的生活、学习、科研、环境等息 息相关，有利的反应通常适当快一些好，有害的反应则越慢越好。

【思考与讨论3】

本栏目结合生产和生活实例，对化学反应条件的控制进行了具体应用。教学中可以让学生将 教材提示的几个方面与影响化学反应速率和限度的因素联系起来，结合生活经验进行讨论。同时，教师还应鼓励学生深入思考，提出更多的调控方法。