三段式法在化学反应速率计算中的应用教学设计.docx
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三段式法在化学反应速率计算中的应用教学设计
论文编号：
贵州省教育科学院贵州省教育学会
2015年教育教学科研论文、教学（活动）设计
征集评选登记表
学科类别：
中学化学
论文题目
《“三段式”法在化学反应速率计算中的应用》教学设计
作者姓名
黄慧
学校名称
贵阳市第九中学
课题组
成员姓名
学校地址
贵阳市南明区新华路68号
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论文内容摘要
“三段式”最初是德国著名哲学家黑格尔用来说明发展过程的公式，认为一切发展都经历三个阶段。
化学反应速率计算中的“三段式”指反应从起始到末尾反应物与生成物所经历的变化，用物质的量（或物质的量浓度）来表示。
化学反应速率的计算中数据比较多、关系也比较复杂，特别容易混淆，通过“三段式”法在反应方程式下列出各物质的起始、变化、末尾的量，使得各种数据直观、调理清晰、便于分析和计算，是有序的整理相关数据的良好方法。
本教学设计精选了四种类型的题目，指导学生利用“三段式”法解决实际问题，以学生探究学习为主、教师指导为辅，为《化学选修4》中进一步学习化学反应速率和化学平衡奠定基础。
个人诚信承诺（在括号内打“√”）：
1.所写论文为本人原创，并非从网上直接下载或抄袭他人（√）
2.所写案例真实，源于本人亲历的课堂（√）
《“三段式”法在化学反应速率计算中的应用》
人教版《化学必修2》第二章第三节
一、课程标准、教材以及学生分析
1．课程标准和教材分析
对于《化学反应速率》的教学，在《化学必修2》和《化学选修4》中都有出现，《课程标准》要求知道化学反应速率的定量表示方法，能计算反应物的转化率。
人教版《化学必修2》第二章第三节《化学反应的速率和限度》中从日常生活中的现象入手，发现有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢，结合物理学中物体的运动快慢用“速度”来表示，引出化学反应过程进行的快慢用“反应速率”来表示，通常用单位反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均去正值）来表示。
接着通过实验探究影响化学反应速率的因素，并未过多提及计算。
但是在学业水平测试和高考中，却常常以计算题的形式考察相关知识，特别是在高二《化学选修4》中会进一步学习化学反应速率和化学平衡，若高一就学得糊里糊涂，高二的学习就会显得更加困难，因此在规定的2课时之后，我又加入了“三段式”法在化学反应速率计算中的应用这1课时，作为补充。
2．学生分析
化学反应速率的计算中数据比较多、关系也比较复杂，特别容易混淆，在学习完本节内容后发现，学生做题遇到计算都很头疼，只能做简单的带入公式的直接计算，而对于略显复杂的计算也有畏难情绪，所以希望通过“三段式”法的教学，可以使得各种数据直观、调理清晰、便于分析和计算，为《化学选修4》中进一步学习化学反应速率和化学平衡奠定基础。
本班学生是我校普通班的学生，基础较薄弱，教学中要多鼓励，多启发，让他们觉得计算题也是可以有突破口的，培养他们的自信心。
该班的座位是按照“3过道3过道3”排布的，前后两排的6位同学为一个学习小组（如下图），在教学过程的探究学习都以小组为单位，内部先达成一致，再派代表发言，然后有异议的组再派代表发言，形成良好的讨论氛围。
1
1
1
过
道
4
4
4
过
道
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6
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9
二、教学目标
【知识与技能】
1．了解什么是三段式。
2．理解化学反应速率、转化率等计算方法。
3．掌握“三段式”法在化学反应速率计算中的应用。
【过程与方法】
1．通过学习三段式法，学会举一反三、一题多解的方法。
2．通过从图中提取所需信息，培养学生的读图能力。
3．培养学生的逆向思维以及总结归纳的能力。
【情感价值观】
1．黑格尔的三段式为事物从低级到高级发展的辩证法开辟了道路，学习三段式在化学反应速率计算中的应用，树立学生的辩证唯物主义观点。
2．培养学生不畏困难，勇攀知识高峰的精神。
三、教学重难点
熟练地掌握三段式法，并能运用三段式法解决化学反应速率计算中的问题。
四、教学流程图
五、教学过程
教学进程
教师活动
学生活动
设计意图
引入
（约1min）
提问：
作业中丢分最多的是什么题型
引入：
介绍一种神奇的方法来解决该问题。
回顾：
化学反应速率的计算题丢分最多。
教师提出问题，引领学生进入新课。
通过【例题1】
讲解三段式的基本步骤
（约8min）
【投影】一定条件下，向2L容器中通入3mol氮气和10mol氢气及催化剂反应，2min后，生成氨气的物质的量为2mol，0-2min则内v（NH3）=______,2min末，C（N2）=_____，H2的转化率为________。
电子白板上边写边讲解：
解：
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
n始（mol）3100
△n（mol）
n末（mol）2
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
n始（mol）3100
△n（mol）132
n末（mol）272
v（NH3）=△C（NH3）=△n（NH3）=2mol
△tV·△t2L×2min
=mol/（L·min）
C末（N2）=n末（N2）=2mol=1mol/L
V2L
α（H2）=△n（H2）×100%=3mol×100%=30%
n始（H2）10mol
聆听、观察、思考、填写学案：
基本步骤：
1．写出正确的化学反应方程式。
2．根据题意,依次在反应方程式下列出各反应物和生成物的n始、△n及n末。
3．根据n始与n末的差的绝对值等于△n、
△n之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。
通过实例分析讲解，构建三段式法的基本步骤，边讲边总结，便于学生理解记忆，比讲模式性的公式更直观。
学生分组自主探究【例题2】，教师指导。
（约10min）
【投影】在某一容积为5L的密闭容器内，加入mol的CO和mol的H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），反应放出热量。
反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示：
根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，H2O的化学反应速率为________；反应平衡c（H2）=______，CO的转化率为__________。
指导学生按照例题1介绍基本步骤，结合上图中给出的信息，写出该题的三段式。
教师走进学生小组讨论中，寻找不同解题方法的学生。
询问是否有同学用了不同的方法来算
引导学生根据公式n=C·V，对于同一化学反应，V相同，n与C成正比，那么是否可以用C始、△C及C末来计算呢
引出第二种计算方法
强调起始量、变化量、末尾量三者物理量及单位要统一
小组自主探究，讨论学习，达成共识。
经过激烈的讨论，有以下两（或三）种方法，请每组派代表发言，看看哪一组才是正确的
×错误思路：
误将10min后CO2的浓度当成物质的量带入三段式。
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
n始（mol）00
△n（mol）
n末（mol）
√正确思路一：
先求出n末（CO2）=C末（CO2）×V=L×5L=，再代入三段式：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
n始（mol）00
△n（mol）
n末（mol）
v（H2O）=△C（H2O）=△n（H2O）
△tV·△t
==mol/（L·min）
5L×10min
C末（H2）=n末（H2）==mol/L
V5L
α（CO）=△n（CO）×100%=×100%=75%
n始（CO）
√正确思路二：
先求出C始（CO）=n始（CO）==L
V5L
C始（H2O）=n始（H2O）==L，
V5L
再代入三段式：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
C始（mol/L）00
△C（mol/L）
C末（mol/L）
v（H2O）=△C（H2O）=L=mol/（L·min）
△t10min
C末（H2）=mol/L
α（CO）=△C（CO）×100%=L×100%=75%
C始（CO）L
填写学案基本步骤中的空格以及注意事项1：
2．……（或C始、△C及C末）……
3．……（或C始与C末的差的绝对值等于△C）…（或△C）……
1．起始量、变化量、末尾量三者物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度,否则无法计算。
根据例题1中介绍的基本步骤，举一反三。
使学生们的思维发生碰撞，产生知识的火花。
这是学生们最可能犯的错误。
经过讨论得出来的正确答案，往往比老师讲解得来的答案，印象深刻。
培养学生一题多解的能力。
总结出，三段式的两种切入点，虽然所用的物理量不一样，但是计算出的结果是一模一样的，切记，一定要统一物理量及单位。
学生分组自主探究【例题3】，教师指导。
（约6min）
【投影】在2L容器中，某可逆反应从0—2分钟进行过程中，在不同反应时间各物质的量的变化情况如图所示。
则该反应的的反应物是，生成物是，化学方程式为；反应开始至2分钟时，C的反应速率为；2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化，说明在这个条件下，反应已达到了
状态。
指导学生读图，分析A、B的物质的量随着反应的进行逐渐减少，为反应物；C的物质的量随着反应的进行逐渐增多，为反生成物。
根据题意,依次在反应方程式下列出各反应物和生成物的n始、n末。
根据n始与n末的差的绝对值等于△n填空
再根据△n之比等于对应物质的化学计量数之比，推到出该反应的化学方程式。
小组自主探究，讨论学习，达成共识。
___A+___B___C
n始（mol）522
△n（mol）
n末（mol）314
2A+B2C
n始（mol）522
△n（mol）212
n末（mol）314
v（C）=△C（C）=△n（C）=2mol=mol/（L·min）△tV·△t2L×2min
2分钟后，各组分的物质的量不再改变，说明已达到了化学平衡状态。
前两个例题都是已知化学方程式，计算化学反应速率及转化率等，该题首先通过读图，分析出反应物和生成物，再通过列出三段式，最后逆向思维推出反应的化学方程式。
培养读图能力，复习化学平衡状态的判断依据。
学生分组自主探究【例题4】，教师指导。
（约10min）
【投影】氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。
（1）当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量）,反应速率与时间的关系如图所示。
图中表示反应处于化学平衡状态的时间段（t1时刻后）为 。
指导学生读图，复习化学平衡状态的判断依据。
（2）在一定温度下,向一个容积为1L的固定容器中通入2mol氮气和8mol氢气及固体催化剂,使之反应。
已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%，N2的转化率为 。
指导学生设未知数时，按照化学计量数之比，设△n分别为x、3x、2x
根阿伏伽德罗定律的推论，恒温、恒容时混合气体的压强与其物质的量成正比：
小组自主探究，讨论学习，达成共识。
学生通过读图，分析出t2-t3、t4-t5中正逆反应速率相等，则表示已达到化学平衡状态。
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
n始（mol）280
△n（mol）
n末（mol）
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
n始（mol）280
△n（mol）x3x2x
n末（mol）2-x8-3x2x
P末=n末80%=（2-x+8-3x+2x）molP始n始（2+8）mol
x=1
α（H2）=△n（H2）×100%=1mol×100%=50%
n始（H2）2mol
填写学案基本步骤中的空格：
2．……未知量可以设未知数表示；
培养读图能力，复习化学平衡状态的判断依据。
遇到只告诉开始的物理量和压强比或者体积比的题目，需要设未知数进行计算。
复习阿伏伽德罗定律的推论。
课堂小结
（约3min）
提问：
不同物质的起始量或末尾量与化学计量数有没有关系
总结：
通过本节课学习“三段式”法在化学反应速率计算中的应用，同学们有没有觉得，计算也没有那么难有没有觉得这是一个神奇的方法
希望大家课下再巩固、练习，将上次作业中的错题订正，为我们高二的学习奠定基础，
回顾例题1-2，思考，回答，没有关系。
填写学案注意事项中的空格：
2．起始量、变化量、末尾量中，只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比,不同物质的起始量或末尾量与化学计量数没有必然的关系,不能列比例计算。
学生学有所获，自己觉得很开心。
很多学生会认为起始量或末尾量之比等于化学计量数之比，这也是一个常见的误区。
增加学生的自信心。
再次加强巩固、练习，返回到加这一个课时的本意，解决问题。
六、教学设计反思
本课教学设计根据新课程倡导的以学生探究学习为主，教师指导为辅的理念，精选一道例题教师讲解，三道例题创设小组探究学习的情境，激发学生的学习兴趣，共同探讨如何利用三段式法解决化学反应速率计算中的相关问题，真正使学生转变思维方式，打开突破计算题的新视角。
通过教学实践，我认为自己做的好的方面有：
1.依法治校，注重教育公平，因材施教
因为所教班级为普通班，学生基础较薄弱，所以教学进度适当的慢一点是可以的，针对学生在练习中体现出的问题，发现问题、解决问题，加了这一个课时，恰恰是因材施教，注重教育公平的最好体现，也是实践党中央依法治校的好机会。
2.小专题，大智慧
化学反应速率的计算，从工作开始的第一届学生到现在，每一届都会讲，但是之前的每一届都没有讲精，以至于好像什么都讲了，但学生还是怕，看到计算题就怕，稍微难一点的立即放弃，也许是当老师的觉得简单，就讲得快，恰恰忽略了这样的小专题，通过这一次精选例题，发现里面也有大智慧。
今后的教学中，应该学会善于发现类似的小专题，组个突破，让学生感受到学习化学是有成就感的。
3.自主学习、探究学习，乐在其中
新课程改革倡导学生主动参与、乐于探究、培养学生分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
本节课力求使得学生在自主学习和探究合作学习的轻松切换中，成为自我引导的学习者、思考者，信息的使用者和生产者，学习的合作者和问题的解决者，而老师则是学生学习坚定的支持者、合作者和评价者。
例题2的设计使学生思维碰撞出火花，产生争论，最后通过小组代表发言，说服其他组，学生会很有成就感，乐在其中。
4.利用多媒体和学案，辅助教学
本节课充分利用了多媒体技术的强大显示功能，不但将例题通过PPT投影，还利用电子白板笔可以直接在白板上书写，后期需要，还可翻看之前的板书。
同时，准备学案，让学生能直观快速的看这例题讨论，并作答。
虽然课前做了精心的准备，但在实际的教学中还是凸显出了一些不足：
1.例题2讨论的时间过长，今后要注意把握好整节课的节奏。
2.例题3最初的设计是直接问该反应的化学方程式为，让部分学生又摸不清方向，后来修改为增加反应物和生成物分别是什么两问，让学生更容易上手。
通过本节课的教学设计，自己也成长了不少，愿每天心中开出一朵花，用此美丽的心情发现更多的小专题，哺育学生茁壮成长。
七、附学生学案：
《“三段式”法在化学反应速率计算中的应用》
一.基本步骤：
1．写出正确的；
2．根据题意,依次在反应方程式下列出各反应物和生成物的、及（或、及），未知量可以表示；
3．根据与的差的绝对值等于（或与的差的绝对值等于）、
（或）之比等于对应物质的之比，列出关系式计算。
二.注意事项
1．起始量、变化量、末尾量三者及要统一，都是物质的量或物质的量浓度,否则无法计算。
2．起始量、变化量、末尾量中，只有不同物质的之比等于对应物质的
之比,不同物质的起始量或末尾量与化学计量数没有必然的关系,不能列比例计算。
【例题1】一定条件下，向2L容器中通入3mol氮气和10mol氢气及催化剂反应，2min后，生成氨气的物质的量为2mol，0-2min则内v（NH3）=___________,
2min末，C（N2）=____________，H2的转化率为________。
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）
n始（mol）3100
△n（mol）
n末（mol）2
【例题2】在某一容积为5L的密闭容器内，加入mol的CO和mol的H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），反应放出热量。
反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示：
根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，H2O的化学反应速率为________________________；反应平衡时c（H2）=______________，CO的转化率为______________。
【例题3】在2L容器中，某可逆反应从0—2分钟进行过程中，在不同反应时间各物质的量的变化情况如右图所示。
则该反应的的反应物是，生成物是，化学方程式为；反应开始至2分钟时，C的反应速率为；2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化，说明在这个条件下，反应已达到了状态。
【例题4】氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。
（1）当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量）,反应速率与时间的关系如图所示。
图中表示反应处于化学平衡状态的时间段（t1时刻后）为 。
（2）在一定温度下,向一个容积为1L的固定容器中通入2mol氮气和8mol氢气及固体催化剂,使之反应。
已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%，N2的转化率为 。
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