《无机化学》课程典型教学案例（共十个）

请学生通过计算上述反应在反应物浓度改变时，平衡转化率发生怎样的变化，进而运用理论分析反应物浓度改变时化学平衡如何移动？「学生活动1学生通过K-O关系分析推出结论，并总结表述结论。环节4.通过化学反应实例分析得出相应结论。[教师问题]引导学生分析如下化学反应：(1) N2 (g) + 3H2(g) 2NH3(g)(2) PCls (g) PCl3 (g)+ Cl2(g)(3) I2 (g) +H2(g) — 2HI(g)请学生用理论分析上述反应在压强增大和压强减小时，平衡如何移动？[学生活动]学生通过K-O关系分析推出结论，并总结表述结论。环节5[教师讲解】通过AG=-RTInK，△G=△H-TAS解释温度（T）对化学平衡的影响。推导如下：温度的变化，将使平衡常数K°改变，从而影响平衡。△,G=-RTIn KAG?-AH-TA,S?-RTInK"=AH-TA,Sm联立InK_A.S_AH?RRT所以不同温度Ti，T2时，分别有等式：InK -ASE_AHRRT,(1)_AHInk-A,s?RRT,(2)这里，近似地认为,H%和△,S%不随温度变化。(2）一（1)，得_AH(1_1In-RT14

14 请学生通过计算上述反应在反应物浓度改变时，平衡转化率发生怎样的变 化，进而运用理论分析反应物浓度改变时化学平衡如何移动？ [学生活动] 学生通过 K-Q 关系分析推出结论，并总结表述结论。 环节 4. 通过化学反应实例分析得出相应结论。 [教师问题] 引导学生分析如下化学反应： （1）N2 (g) + 3H2(g) 2NH3(g) （2）PCl5 (g) PCl3 (g)+ Cl2(g) （3）I2 (g) + H2(g) 2HI(g) 请学生用理论分析上述反应在压强增大和压强减小时，平衡如何移动？ [学生活动] 学生通过 K-Q 关系分析推出结论，并总结表述结论。 环节 5 [教师讲解] 通过ΔG= -RTlnK，ΔG =ΔH-TΔS 解释温度（T）对化学平衡的 影响。 推导如下：温度的变化，将使平衡常数 Kθ 改变，从而影响平衡。   rGm  RT ln K    r m r m r m  G   H T S 联立    r m r m  RT ln K   H T S 所以 RT H R S K    r m r m ln     不同温度 T1，T2 时，分别有等式： 1 r m r m 1 ln RT H R S K        （1） 2 r m r m 2 ln RT H R S K        （2） 这里，近似地认为  rH m 和  r m  S 不随温度变化。 （2）－（1），得 ) 1 1 ln ( 1 2 r m 1 2 R T T H K K      

In-AH-PKaRT,T,或式中RT:T2>0对于吸热反应，A,H%>0，升温时T>T，即T2-T>0，K2>K所以吸热反应在升温时，化学平衡向正方向即吸热方向移动。对于放热反应，4,H品<0，升温时T>T1，即T2-Ti>0，所以放热反应在升温时，化学平衡向逆方向即吸热方向移动。根据对数函数的图像进行判断。[学生活动]学生根据数学知识推出并表述结论。教师活动1通过教材P133例题4-5总结上述公式的应用。环节6[教师活动]催化剂对化学平衡有何影响？教师提供催化剂影响反应的过程图。[学生活动]思考与讨论，推出结论。[教师活动]进一步强调：催化剂对化学反应的影响，是一个动力学问题，它不改变化学反应的热力学参数，故不影响化学平衡，只改变化学平衡实现的时间。即不改变△G。环节7[学生活动】学生总结浓度、温度、压强、催化剂对化学平衡的影响，最后得出结论（勒夏特列原理）。环节8首尾呼应，回到导入的生活现象，运用平衡的知识解释生活现象，与生活建立联系，体系了化学应用于生活的特点。同时阐述化学平衡在工业生产中的应用。【教学反思】（1）本教学案例的设计采用任务驱动，引导学生思考、运用理论推导得出结论。充分体现了学生主体，教师主导的课堂教学风格，培养学生理论指导实践的思维方式和科学素养。15

15 或 1 2 r m 2 1 1 2 ln RTT H T T K K  （  ）     式中 RT1T2＞０ 对于吸热反应，  rH m ＞0，升温时 T2＞T1，即 T2－T1 ＞０， 所以  K2 ＞  K1 吸热反应在升温时，化学平衡向正方向即吸热方向移动。 对于放热反应，  rH m ﹤0，升温时 T2＞T1，即 T2－T1＞０， 所以  K2 ﹤  K1 放热反应在升温时，化学平衡向逆方向即吸热方向移动。 根据对数函数的图像进行判断。 [学生活动] 学生根据数学知识推出并表述结论。 [教师活动] 通过教材 p133例题 4-5 总结上述公式的应用。 环节 6 [教师活动] 催化剂对化学平衡有何影响？教师提供催化剂影响反应的过程 图。 [学生活动] 思考与讨论，推出结论。 [教师活动] 进一步强调：催化剂对化学反应的影响，是一个动力学问题， 它不改变化学反应的热力学参数，故不影响化学平衡，只改变化学平衡实现的时 间。即不改变ΔG。 环节 7 [学生活动] 学生总结浓度、温度、压强、催化剂对化学平衡的影响，最后 得出结论（勒夏特列原理）。 环节 8 首尾呼应，回到导入的生活现象，运用平衡的知识解释生活现象， 与生活建立联系，体系了化学应用于生活的特点。同时阐述化学平衡在工业生产 中的应用。 【教学反思】 （1）本教学案例的设计采用任务驱动，引导学生思考、运用理论推导得出 结论。充分体现了学生主体，教师主导的课堂教学风格，培养学生理论指导实践 的思维方式和科学素养

（2）以辩证唯物主义为指导，阐明化学平衡基本原理，通过解勒夏特列原理中的对立统一规律，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。在教学过程中，充分调动学生学习的参与度和主动性，引导学生科学思维，培养学生积极的思辨能力。（3）在学习实践中学生能够主动进行反思，并能在反思中改进学习方法、提高学习效果。16

16 （2）以辩证唯物主义为指导，阐明化学平衡基本原理，通过解勒夏特列原 理中的对立统一规律，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。在教学过 程中，充分调动学生学习的参与度和主动性，引导学生科学思维，培养学生积极 的思辨能力。 （3）在学习实践中学生能够主动进行反思，并能在反思中改进学习方法、 提高学习效果

四、教学案例4-一“缓冲溶液”《无机化学》典型教学案例设计一一缓冲溶液无机化学课程是我系化学、材料化学、材料科学与工程专业必修的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生了解无机化学的研究对象和发展趋势；掌握化学基本概念、化学反应原理、物质结构基础及元素化学等内容；培养学生具备综合运用所学知识独立完成化学实验和化学计算的能力，以及分析问题和解决问题的能力，为学生学习后续课程以及今后在化学及其相关领域从事工作打下良好的基础。“缓冲溶液”是无机化学课程中很重要的一节内容，在生命科学、自然界、科学研究、工业生产、医药等领域中都有着广泛应用。本文设计了以学生为中心的缓冲溶液教学方案，采用了案例教学法、问题驱动法、讨论法、实验法、任务驱动法等教学方式，充分调动学生的主观能动性，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，落实立德树人根本任务。为广大教师践行无机化学课程思政提供参考。1学情分析无机化学课程的教学对象是大学一年级学生，学生在高中时已经对弱电解质的电离平衡有一定认识。在学习本节内容前，学生已经学习了一元弱酸、多元弱酸的解离平衡，会根据平衡常数计算平衡时溶液中各离子的浓度，溶液pH值，为缓冲溶液的学习打下基础。但学生学习的主观能动性一般，往往需要教师下达任务驱动学生学习。此外，学生的计算能力比较薄弱，上课专注度一般。鉴于此，本文设计了以学生为中心的教学方案，将“缓冲溶液”知识点与案例充分融合，驱动学生结合案例自主探究出缓冲溶液的组成、原理及其pH的计算。通过实验论证，提高学生独立思考、举一反三、解决问题的能力。通过“人体酸碱体质”、海绵城市等案例挖掘缓冲溶液中的课程思政元素。2教学目标2.1价值塑造（1）通过探究人体血液缓冲体系，培养学生崇尚科学，善于思考的科学态17

17 四、教学案例 4-“缓冲溶液” 《无机化学》典型教学案例设计——缓冲溶液 无机化学课程是我系化学、材料化学、材料科学与工程专业必修的一门专业 基础课。通过本课程的学习，使学生了解无机化学的研究对象和发展趋势；掌握 化学基本概念、化学反应原理、物质结构基础及元素化学等内容；培养学生具备 综合运用所学知识独立完成化学实验和化学计算的能力，以及分析问题和解决问 题的能力，为学生学习后续课程以及今后在化学及其相关领域从事工作打下良好 的基础。 “缓冲溶液”是无机化学课程中很重要的一节内容，在生命科学、自然界、 科学研究、工业生产、医药等领域中都有着广泛应用。本文设计了以学生为中心 的缓冲溶液教学方案，采用了案例教学法、问题驱动法、讨论法、实验法、任务 驱动法等教学方式，充分调动学生的主观能动性，将价值塑造、知识传授和能力 培养三者融为一体，落实立德树人根本任务。为广大教师践行无机化学课程思政 提供参考。 1 学情分析 无机化学课程的教学对象是大学一年级学生，学生在高中时已经对弱电解质 的电离平衡有一定认识。在学习本节内容前，学生已经学习了一元弱酸、多元弱 酸的解离平衡，会根据平衡常数计算平衡时溶液中各离子的浓度，溶液 pH 值， 为缓冲溶液的学习打下基础。但学生学习的主观能动性一般，往往需要教师下达 任务驱动学生学习。此外，学生的计算能力比较薄弱，上课专注度一般。鉴于此， 本文设计了以学生为中心的教学方案，将“缓冲溶液”知识点与案例充分融合， 驱动学生结合案例自主探究出缓冲溶液的组成、原理及其 pH 的计算。通过实验 论证，提高学生独立思考、举一反三、解决问题的能力。通过“人体酸碱体质”、 海绵城市等案例挖掘缓冲溶液中的课程思政元素。 2 教学目标 2.1 价值塑造 （1）通过探究人体血液缓冲体系，培养学生崇尚科学，善于思考的科学态

度。（2）通过辨析“人体酸碱体质”，培养学生辨证唯物主义科学的世界观。（3）通过讨论海绵城市的缓冲作用，使学生认识到人类要合理开发大自然用科技手段平衡人类发展与生态环境的关系。（4）通过讨论辅导员在调节学生矛盾中的缓冲作用，培养学生解决问题的能力，遇到困难学会寻求辅导员、外界的帮助。2.2知识传授（1）掌握缓冲溶液的定义、组成、作用机制。（2）会计算缓冲溶液的pH值。（3）掌握缓冲溶液的配制方法，能根据反应条件选择合适的缓冲溶液。（4）会运用缓冲溶液的作用机制，解释生产生活中的缓冲作用。2.3能力培养（1）将酸碱平衡知识应用到缓冲溶液pH计算中，提升学生知识迁移能力。（2）带领学生推导出弱酸-弱酸盐缓冲溶液pH计算公式后，让学生独立推导出弱碱-弱碱盐缓冲溶液pH计算公式，提升学生独立思考，举一反三的能力。（3）通过实验验证缓冲溶液的作用机制，培养学生实验论证的能力。（4）结合缓冲溶液在生产生活中的案例，培养学生知识应用，学以致用的能力。3教学内容设计3.1缓冲溶液的定义一一案例法导入【导入】人体各个部位pH值保持在一定范围，比如正常人体血液pH维持在7.35~7.45之间。而我们日常所吃的食物pH各异，详见表1。但是不论我们摄入酸性较强的可乐，还是偏碱性的鸡蛋，或是喝了大量水后，人体各部位pH并不会有明显变化。像血液这种“能抵抗少量强酸、强碱和大量水的稀释而保持体系pH基本不变的溶液”称为缓冲溶液。通过列举人体血液的缓冲作用，导入缓冲溶液的定义，激发学生的学习兴趣。表1常见食物的pH食物柠檬汁可口可乐醋/苹果汁啤酒咖啡牛奶纯净水鸡蛋清6.5pH2.42.54.5572.9-3.57.6~8.518

18 度。 （2）通过辨析“人体酸碱体质”，培养学生辨证唯物主义科学的世界观。 （3）通过讨论海绵城市的缓冲作用，使学生认识到人类要合理开发大自然， 用科技手段平衡人类发展与生态环境的关系。 （4）通过讨论辅导员在调节学生矛盾中的缓冲作用，培养学生解决问题的 能力，遇到困难学会寻求辅导员、外界的帮助。 2.2 知识传授 （1）掌握缓冲溶液的定义、组成、作用机制。 （2）会计算缓冲溶液的 pH 值。 （3）掌握缓冲溶液的配制方法，能根据反应条件选择合适的缓冲溶液。 （4）会运用缓冲溶液的作用机制，解释生产生活中的缓冲作用。 2.3 能力培养 （1）将酸碱平衡知识应用到缓冲溶液 pH 计算中，提升学生知识迁移能力。 （2）带领学生推导出弱酸-弱酸盐缓冲溶液 pH 计算公式后，让学生独立推 导出弱碱-弱碱盐缓冲溶液 pH 计算公式，提升学生独立思考，举一反三的能力。 （3）通过实验验证缓冲溶液的作用机制，培养学生实验论证的能力。 （4）结合缓冲溶液在生产生活中的案例，培养学生知识应用，学以致用的 能力。 3 教学内容设计 3.1 缓冲溶液的定义——案例法导入 【导入】人体各个部位 pH 值保持在一定范围，比如正常人体血液 pH 维持 在 7.35~7.45 之间。而我们日常所吃的食物 pH 各异，详见表 1。但是不论我们摄 入酸性较强的可乐，还是偏碱性的鸡蛋，或是喝了大量水后，人体各部位 pH 并 不会有明显变化。像血液这种“能抵抗少量强酸、强碱和大量水的稀释而保持体 系 pH 基本不变的溶液”称为缓冲溶液。 通过列举人体血液的缓冲作用，导入缓冲溶液的定义，激发学生的学习兴趣。 表 1 常见食物的 pH 食物 柠檬汁 可口可乐 醋/苹果汁 啤酒 咖啡 牛奶 纯净水 鸡蛋清 pH 2.4 2.5 2.9-3.5 4.5 5 6.5 7 7.6~8.5