摘 要：可逆反应和化学反应限度是高中生理解化学反应原理的重要基础。如何让学生建立可逆反应的概念？如何让学生准确理解化学平衡状态？解决这些问题是教学过程中的重中之重。借助于演示实验、数据分析、图像绘制等教学方式，利用以问题为导向的教学模式，为学生认识可逆反应、理解化学平衡状态的建立过程及其本质和标志进行了有效的教学尝试。
关键词：可逆反应；化学反应限度；化学平衡状态；教学设计
一、教材分析和学情分析
1.教材分析
本文所探讨的“化学反应的限度”属于人教版化学必修2第二章《化学反应与能量》中的内容。该部分是新课改后首次在高一阶段学习的全新知识点。其目的是让学生认识化学反应限度并初步建立平衡的思想，为《化学反应原理》选修模块中化学平衡的建立、化学平衡常数、外界条件对化学平衡的影响等相关内容进行知识储备。
2.学情分析
学生认知的发展：学生经过高一上学期的学习已经接触了部分可逆反应，并且已经初步具备了科学探究的一般方法和思路，为本节课的顺利学习奠定了较好的基础。
学生认知的障碍：教材上没有呈现化学平衡状态的建立这一微观过程的教学素材，对学生的抽象思维能力要求较高，这使学生在建立平衡的观念上存在一定的难度。
二、教学目标
通过本节课的学习，学生应知道可逆反应和化学反应限度；理解化学平衡状态的本质和标志；通过对演示实验的观察分析，学生应理解可逆反应和化学反应限度的概念；体会化学反应的可逆性和化学反应限度的存在；通过实验观察、数据分析、图像绘制等教学过程学习化学反应原理的相关知识，学生应加深对化学学科的理解；体会化学知识在实际生产、生活中的作用，增加学习化学的热情。
三、教学重点和难点
重点：可逆反应和化学反应限度的概念。
难点：如何理解可逆反应；如何理解化学反应限度和化学平衡状态的本质及标志。
四、教学过程
1.史话引课：利用科学史话创设情境引出课题
【教师活动】介绍教材上的科学史话内容，指出高炉炼铁尾气中存在大量CO，而当时工程师并不能减少尾气中CO的含量，这成了炼铁技术中的谜题，引导学生阅读科学史话的后半部分，找出解决谜题的答案。
【学生活动】阅读科学史话的后半部分，找到尾气中含有CO的原因是因为炼铁的反应是可逆反应，反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。
【设计意图】通过科学史实吸引学生注意，设置悬念引起学生兴趣，通过学生阅读引出可逆反应。
2.演示实验：引导学生认识并理解可逆反应
【教师活动】演示实验1：介绍平衡球装置（如右图所示）。将平衡球的一端浸入盛有热水的烧杯中。实验前让学生猜测可能的颜色变化，实验中让学生观察现象，实验后让学生解释实验现象。
【学生活动】猜想可能发生的变化，观察实验现象并对实验现象加以解释，得出化学反应都具有可逆性的结论。
【教师活动】设置问题1：是否所有的反应都具有可逆性，并让学生书写两个熟悉的反应：金属钠与水的反应和氯气与水的反应。
【学生活动】（学生板演）2Na+2H2O=2NaOH+
H2↑；Cl2+H2O=HCl+HClO
【教师活动】设置问题2：将氢气通入氢氧化钠溶液中会有金属钠析出吗？（学生齐答“不会”）设置问题3：将盐酸和次氯酸混合会有氯气产生吗？（学生回答“不肯定”或“不知道”答案）演示实验2：盐酸和次氯酸的反应。（由于次氯酸不稳定，实验中用次氯酸钠和浓盐酸反应来现场制取次氯酸）开始实验：向锥形瓶中加入适量次氯酸钠溶液，再滴加适量浓盐酸，盖上瓶塞，半分钟后将湿润的淀粉碘化钾试纸伸入锥形瓶中。
【学生活动】描述实验现象并解释原因，得出并不是所有的反应都具有可逆性的结论。
【设计意图】通过对演示实验观察和解释，直观感受到化学反应的可逆性、理解可逆反应和非可逆反应的区别，明确可逆反应的特点，为学习化学反应限度和化学平衡状态创造条件。
3.分析数据，通过图像理解化学反应的限度
【教师活动】设置问题4：既然一个可逆反应不能完全进行，那么在某一确定的条件下，反应能进行到什么程度呢？给出恒容容器中SO2和O2反应生成SO3在500℃、101kPa条件下各组分气体的浓度（mol/L）随时间变化的数据表格：
要求学生在坐标纸上画出SO2、O2、SO3的浓度随时间变化的图像，并对图像加以说明。
【学生活动】绘制各物质浓度随时间变化的图像（如右图所示）并对图像加以描述，体会可逆反应具有一定的限度。
【设计意图】通过亲手绘制浓度随时间的变化图像，学生感受到浓度随时间的变化趋势，并通过图像认识到浓度不再发生改变时即为该反应所达到的限度，加深了对化学反应限度的认识和理解。
4.绘制图像：得出化学平衡状态的概念
【教师活动】设置问题5：当这个反应达到了限度之后，反应是否停止了呢？（学生有的回答“停止了”，有的回答“没有停止”）和学生一起回顾反应物浓度对化学反应速率的影响，通过分步绘制正逆反应速率随时间变化的图像引出化学平衡状态的概念。
以SO2的消耗速率作为正反应速率，以SO2的生成速率作为逆反应速率，画出正逆反应速率随时间变化的图像。起始时刻，正反应速率最大，逆反应速率为0，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当到达某一时刻时，正逆反应速率相等。设置问题6：此时时间继续延长，正反应速率和逆反应速率会发生怎样的变化呢？原因是什么？
【学生活动】跟随老师画出图像的前两步，通过讨论分析回答提出的问题，得出正逆反应速率相等后不会再发生变化的结论，进而得出化学平衡状态的概念。
【设计意图】通过分析数据和绘制图像，避免平铺直叙，死抠概念，学生自主探究发现问题并解决问题，逐步认识并理解化学平衡状态，符合新课程理念中的“情感、过程、体验”等要素。
5.理论分析：理解化学平衡状态的本质和标志
【教师活动】设置问题7：如何理解化学平衡状态的实质：v正等于v逆呢？给出下面两种说法：（1）单位时间内，消耗1molSO2，同时生成1molSO2。（2）单位时间内，消耗1molO2，同时消耗2molSO3，让学生判断能否表示v正等于v逆。并让学生仿照例子表述正逆反应的速率相等。
【学生活动】通过交流讨论判断老师所给出的示例能说明v正等于v逆，并用准确规范的语言表述正逆反应的速率相等。
【教师活动】设置问题8：如何理解什么是化学平衡状态的标志？提示学生之前我们是用体系中各物质的浓度不变来描述达到化学平衡的标志，除此之外，还可以利用哪些物理量来描述达到化学平衡的标志呢？
【学生活动】通过交流讨论回答其他可以用来描述达到平衡的标志：（1）当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，它们的物质的量和质量分数也不再发生变化，所以，物质的量和质量分数保持不变也可以用来描述达到化学平衡状态。（2）在恒容容器中，该反应进行时气体的体积是减小的，所以当压强不再发生变化时可以表明该反应已经达到平衡状态。
【设计意图】通过教师的引导和启发，学生对化学平衡状态由感性认识上升到理论高度，并能从本质和标志两个维度理解化学平衡状态。
6.结合生活实际：激发学习化学反应原理的兴趣
【教师活动】介绍生活中的有关化学反应限度的例子。龋齿的形成和人体血液中的酸碱平衡。
【设计意图】通过联系生活中的实例，学生感受到身边存在的化学反应限度和化学平衡，产生继续学习的兴趣和愿望。
7.结合生产实际：体会化学反应原理的应用
【教师活动】列出不同条件下，恒容容器中SO2和O2反应生成SO3的反应物浓度随时间变化的数据：
要求学生在两个坐标图中分别画出三组数据中SO2的浓度和SO3的浓度随时间的变化图像，并对图像加以分析。
【学生活动】绘制图像后用展台展示并加以分析说明，进而认为外界条件的改变可以影响到化学平衡状态，也就是可以影响到化学反应的限度。
【教师活动】设置问题9：究竟哪些因素可以影响化学平衡状态？又是怎样影响化学平衡状态的呢？我们将在选修四中做进一步的研究。
【设计意图】通过对不同条件下的数据分析和图像绘制，学生感受到化学平衡状态或化学反应的限度是可以改变的；联系生产实际设置问题既增加学生对后续知识学习的兴趣，又可以让学生真切地感受到化学平衡的应用。
8.课堂练习和课后作业，巩固本节知识，提高分析问题能力
【课堂练习】略
【课后作业】
（1）请同学课后查找生活中常见的存在化学反应限度的实例，下堂课与大家分享。
（2）如果你是一家硫酸厂的厂长，你会采取哪些手段来提高SO3的产量。
五、教学反思
第一，本节课属于概念原理的教学，在教学过程中引入演示实验、数据分析、图形绘制和解析等环节让学生有体验与感受，而不是死抠书本上的概念文字，这些环节紧扣新课程理念中的“情感、过程、体验”等要素，也符合“建构”原理。
第二，必修阶段对《化学反应限度》的要求较低，能知道可逆反应并且认识到一定条件下可逆反应存在一定的限度即可，学生学习后常常会问“化学反应限度有什么用”之类的问题，本节课在介绍完基本理论之后，引入生活和生产中与化学反应限度相关的例子，学生不仅产生了浓厚的学习兴趣，也感受到了学习的收获。
第三，化学平衡状态的建立过程是抽象的、微观的，学生理解起来难度较大，为此教学过程中采用PPT制作了分步的、动态的速率——时间图像，利用动画形式展示给学生。将抽象的问题形象化，微观的过程宏观化，学生在反复不断地观察思考中建构起完整的知识体系。
第四，本节课需要改进之处是没有找到一个合适的教学素材可以用来当作学生实验，让学生亲自动手，通过实验操作来感受化学平衡状态的建立，在以后的教学中可以注意收集素材，弥补这一缺憾。
（作者单位：长春吉大附中实验学校）