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2019-2020年高中化學 第三節(jié) 化學平衡教案 新人教版選修4 教學目標： 知識與技能： ①理解化學反應的可逆性； ②掌握化學平衡的涵義，理解化學平衡和化學反應速率之間的內在聯(lián)系； ③理解勒夏特列原理的涵義，掌握濃度、壓強、溫度等條件對化學反應速率的影響； ④掌握化學平衡常數(shù)的含義及其簡單計算； ⑤掌握化學平衡的有關計算，如平衡濃度轉化率、反應前后氣體壓強變化，平衡混合氣體的平均相對分子質量等。 過程與方法： ①在理解化學平衡時，初步掌握將化學問題以及內在規(guī)律抽象為數(shù)學問題，利用數(shù)學工具解決化學問題的能力； ②培養(yǎng)學生分析、推理、歸納、概括和總結的能力； ③以平衡移動定律為主線，結合實驗進行串聯(lián)、延伸培養(yǎng)分析問題的能力。 情感態(tài)度與價值觀： 通過對動態(tài)平衡的學習，加深理解“對立統(tǒng)一”這一辯證唯物主義觀點 教學重點： 化學平衡的特征 濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響 教學難點： 化學平衡的建立 平衡移動原理的應用 課時安排：2課時 教學方法：問題探究、實驗觀察、啟發(fā)討論、歸納推理 教學用具： 藥品：0.01mol/LFeCl3、0.01mol/LKSCN、1mol/L FeCl3、1mol/LKSCN、NO2和N2O4混合氣體 儀器：4支小試管、兩只小燒杯 教學過程： 　　　　　　　　 第一課時 【引入】化學反應速率討論的是化學反應快慢的問題，但是在化學研究和化工生產中只考慮化學反應進行的快慢是不夠的，因為我們既希望反應物盡可能快地轉化為生成物，同時又希望反應物盡可能多地轉化為生成物。前者是化學反應速率問題，后者即是化學平衡要研究的內容。這一節(jié)我們就來研究化學反應進行的程度問題。 【板書】第三節(jié) 化學平衡 【講解】如果對于一個能順利進行的、徹底的化學反應來說，由于反應物已全部轉化為生成物，如酸與堿的中和反應就不存在什么進行程度的問題。所以，化學平衡的研究對象是可逆反應。 【閱讀】閱讀教材25頁了解什么是可逆反應？可逆反應有什么特點？什么是正反應、逆反應？ 【學生回答】在同一條件下，能同時向正、逆兩個反應方向進行的反應為可逆反應。 【設問】在一密閉容器中通入2molSO2和1mol18O2（加入V2O5并加熱），若隔一段時間后做同位素示蹤檢測18O原子，在哪些物質中存在18O原子？經過足夠長的時間，最終能否得到2mol SO３？ 【討論后回答】可逆反應的特點：在正反應進行的同時逆反應也在進行；可逆反應不能進行到底。 【板書】一、可逆反應與不可逆反應 １、 可逆反應： ２、 可逆反應的特點： 【過渡】大家來考慮這樣一個問題，我現(xiàn)在在一個盛水的水杯中加入蔗糖，當加入一定量之后，憑大家的經驗，你們覺得會怎么樣呢？ 【學生回答】開始加進去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。 【設問】不溶了是否就意味著停止溶解呢？ 【學生回答】回憶所學過的溶解原理，閱讀教材自學思考后回答：沒有停止。因為當蔗糖溶于水時，一方面蔗糖分子不斷地離開蔗糖表面，擴散到水里去；另一方面蔗糖分子不斷地在未溶解的蔗糖表面聚集成為晶體，當這兩個相反的過程的速率相等時，蔗糖的溶解達到了最大限度，形成蔗糖的飽和溶液。 【講解】所以說剛才回答說不溶解了是不恰當?shù)?，只能說從宏觀上看到蔗糖的量不變了，溶解并沒有停止。 【投影】三維動畫演示一定量蔗糖分子在水中的溶解過程。 【學生】觀看動畫效果，進一步理解溶解過程。 【講解】這時候我們就說，蔗糖的溶解達到了平衡狀態(tài)，此時，溶解速率等于結晶速率是一個動態(tài)平衡。 【板書】3、溶解平衡的建立 開始時：v(溶解)>v(結晶) 平衡時：v(溶解)=v(結晶) 固體溶質 溶液中的溶質 結論：溶解平衡是一種動態(tài)平衡 【過渡】那么對于可逆反應來說，又是怎樣的情形呢？我們以CO和H2O（g）的反應為例來說明化學平衡的建立過程。 【板書】二、化學平衡狀態(tài) 1、化學平衡的建立 【討論】可逆反應CO+H2O(g)CO2+H2，在1L密閉容器中進行，已知起始時，CO和H2O（g）的物質的量均為0.05mol，請你畫出反應物濃度和生成物濃度隨時間變化的圖形（c—t圖）及反應速率（v正、v逆）隨時間變化的圖形（v—t圖）并總結規(guī)律。 【學生討論后畫出】 由以上分析，總結什么是化學平衡狀態(tài)？ 【板書】化學平衡狀態(tài)： 化學平衡狀態(tài)研究的對象：一定條件下的可逆反應 【討論】1、反應開始時，反應物CO、H2O(g)的濃度和生成物CO2、H2的濃度如何？正反應和逆反應的速率如何？ ２、隨著反應的進行，反應物和生成物的濃度怎樣變化？正、逆反應速率怎樣變化？ ３、當ｖ正＞ｖ逆時，反應物的濃度和生成物濃度會不會發(fā)生變化？為什么？ 【講解】一定條件下，正、逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再隨時間變化而變化的狀態(tài)。平衡狀態(tài)也就是該可逆反應在該條件下反應進行的最大程度。 【討論】１、當一個可逆反應達到平衡時，各物質的濃度保持不變，這時反應是否停止了？（強調ｖ正＝ｖ逆≠０；平衡是動態(tài)的，而不是靜止的） ２、為什么達到平衡狀態(tài)時反應混合物中各物質的濃度保持不變？（強調動和靜以及現(xiàn)象與本質的關系） 3、化學平衡狀態(tài)是不是永恒不變的？（強調化學平衡是有條件的、暫時的、相對的平衡，強調內因和外因的關系） 【通過討論，閱讀教材后總結回答，板書】 【板書】2、化學平衡狀態(tài)的特征： （1） 動：動態(tài)平衡 （2） 等：ｖ正=ｖ逆 （3） 定：各組分的濃度不再發(fā)生變化 （4） 變：如果外界條件改變，原有的化學平衡狀態(tài)將被破壞 【講解】在具體的學習過程中，要判斷一個可逆化學反應是否達到平衡狀態(tài)，必須充分地利用化學平衡狀態(tài)的特征，去靈活地尋找在問題中描述的各種標志，最根本的原則就是看這些標志能否表明ｖ正=ｖ逆，或反應物的各組分的濃度一定，就可知化學反應是否達到平衡狀態(tài)了。 【練習】在一定條件下，密閉容器中進行如下的可逆反應：N2+3H22NH3請判斷下列情況是否說明該反應已經達到化學平衡狀態(tài)： （1） 反應物濃度等于生成物濃度； （2） 容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2； （3） 單位時間內生成nmolN2同時生成3nmolH2； （4） 反應物混合體系的壓強不隨時間段的變化而變化； （5） H2的生成速率等于NH3的生成速率； （6） 容器內混合其體的密度不再變化。 教學說明： 化學反應速率及化學平衡知識都是很抽象的，在教學中只能以學生所熟悉的蔗糖溶解平衡的建立入手，逐步設置知識臺階，應用所學的化學反應速率的知識，對可逆反應CO+H2O(g)CO2+H2的數(shù)據(jù)作圖形分析，慢慢地導入化學平衡的建立?；瘜W平衡的觀點建立了，化學平衡的特征就順理成章地總結出來了。 第二課時 【復習引入】化學平衡的特征是什么？ 當外界條件改變時，化學平衡將會發(fā)生移動，直到達到新的平衡。下面我們著重學習影響化學平衡的外界條件及影響結果。 【板書】外界條件對化學平衡的影響 1、濃度對化學平衡的影響 【實驗探究】仔細觀察教材[實驗2—5]和[實驗2—6]可以得出什么結論？ 結論：增大反應物濃度，正反應速率 ，平衡向 移動； 增大生成物濃度，逆反應速率 ，平衡向 移動； 減小反應物濃度，正反應速率 ，平衡向 移動； 減小生成物濃度，逆反應速率 ，平衡向 移動。 【學生總結，教師板書】 （1）規(guī)律：其他條件不變時，增大反應物濃度或減小生成物濃度，都使化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度都使化學平衡向逆反應方向移動。 【討論】在v—t圖中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反應速率的變化情況。 【練習】畫出以下幾種情況的速率—時間圖 減小生成物濃度 減小反應物濃度 增大生成物濃度 增大反應物濃度 （由四個學生板演后，不完善或不正確的地方由其他學生修改、補充，由教師總結得出以下結論） 【分組討論】以上平衡移動的v—t圖有何特點？ （討論后每組選出一個代表回答） a、 改變反應物濃度，只能使正反應速率瞬間增大或減??；改變生成物濃度，只能使逆反應速率瞬間增大或減小。 b、 只要正反應速率在上面，逆反應速率在下面，即v正>v逆化學平衡一定向正反應方向移動；反之向逆反應方向移動。 c、 只要是增大濃度，不論增大的是反應物濃度，還是生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應速率一定大于原平衡狀態(tài)；減小濃度，新平衡條件下的速率一定小于原平衡狀態(tài)。 【練習】可逆反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一定條件下達到平衡狀態(tài)，改變下列條件，能否引起平衡的移動?CO濃度有何變化？ ①增大水蒸氣濃度 ②加入更多的碳 ③增加氫氣濃度 【設問】加入更多的碳為什么平衡不移動？ 【學生回答】因為增加碳的用量并不能改變其濃度，不能改變反應速率。 【講解】對，增加固體或純液體的量不能改變其濃度，也不能改變反應速率。所以v正仍等于v逆平衡不移動。 以上我們研究了濃度對化學平衡的影響，下面我們再來研究影響化學平衡的其他因素。 【板書】2、壓強對化學平衡的影響 下表是450℃時，N2和H2反應生成NH3（N2+3 H22 NH3）的實驗數(shù)據(jù)。 壓強 /Mpa 1 5 10 30 60 100 NH3 /% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4 分析上述數(shù)據(jù)，你可以得出什么結論： 在其他條件不變的情況下，增大壓強，平衡向 移動，減小壓強，平衡向 移動。 【討論】1、對于H2(g)+I2(g)2HI反應，若改變壓強，平衡有何變化？為什么？ 2、對于平衡混合物都是固體或液體的反應，改變壓強，平衡怎樣移動？ 【學生討論后，回答】 1、平衡不移動，因為反應前后氣體體積不變； 2、壓強對固體和液體幾乎無影響。 【板書】對有氣體參加且反應前后氣體體積有變化的可逆反應，增大壓強，使化學平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強使化學平衡向氣體體積增大的方向移動；對于反應前后氣體體積無變化的反應，改變壓強化學平衡不移動。 【練習】下列反應達到化學平衡時，增大壓強，平衡是否移動？向哪個方向移動？ ①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) ③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ⑤H2S(g) H2(g)+S(s) 答案：①正向移動；②不移動；③逆向移動；④逆向移動；⑤不移動 【過渡】從上面的分析可知，改變一種反應物或生成物的濃度，一定會引起平衡移動，而改變壓強卻不一定能引起平衡移動。若是改變溫度是否會引起平衡移動呢？下面我們通過實驗來得出結論。 【板書】3、溫度對化學平衡的影響 【實驗探究】觀察[實驗2—7] NO2為 色氣體，N2O4為 色氣體 對于反應2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/mol，升高溫度，混合氣體的顏色 ， 降低溫度，混合氣體顏色 。 升高溫度，化學平衡向 方向移動 降低溫度，化學平衡向 方向移動 【學生討論后，得出結論】 【板書】結論：在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應的方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應的方向移動。 【引導】升高溫度，正逆反應速率均會增大，但從平衡移動方向來看，誰增大幅度大？ 【學生回答】逆反應速率 【引導】降低溫度，誰降低幅度大？ 【學生回答】逆反應速率 請大家根據(jù)改變我的時，正逆反應速率的變化，畫出正反應為放熱反應和正反應為吸熱反應兩種情況下，升高和降低溫度時，平衡移動過程的速率—時間圖。 （學生在練習本上畫出，個別同學上黑板板演，由其他同學評價、修改，最后得出正確的結論） 【講解】我們知道影響化學反應速率的因素除濃度、壓強、溫度外，還有催化劑，但大量實驗事實證明，催化劑只能同等程度地加快正逆反應速率，縮短達到化學平衡所需時間，卻不能引起平衡移動。 【板書】4、催化劑對平衡無影響 【討論】根據(jù)以上外界條件對化學平衡的影響可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？ 【學生討論后、回答、教師板書】 勒夏特列原理：如果改變影響化學平衡的條件之一（如溫度、壓強以及參加反應的化學物質的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。 【過渡】當外界條件改變時，平衡將發(fā)生改變，但平衡的移動前后是否還有關系呢？下面我們就來研究化學平衡常數(shù)問題。 【板書】三、化學平衡常數(shù) 【閱讀】閱讀教材28—29頁，分析29頁表可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？ 【學生總結，教師板書】 化學平衡常數(shù)：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)。（用K表示） 對于反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 則： K=cp(c).cq(D)/cm(A).cn(B) 【討論】K受什么因素影響？ 【學生回答】只受溫度影響 閱讀教材例1、例2完成練習。 【練習】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反應為吸熱反應)，其平衡常數(shù)可表示為K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃時K=0.263。 （1）溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內CO2和CO的體積比值 ，平衡常數(shù)K值 。（均填增大、減小或不變） （2）1100℃時測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態(tài) （填是或否），此時化學反應速率是v正 v逆，其原因是：此時c(CO2)/c(CO)<0.263因溫度不變，K值不變，為增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆. 教學說明： 本節(jié)教材在本章中起著承上啟下的作用，學好本節(jié)的知識不僅有利于學生更好地掌握前兩節(jié)所學知識，也為下一章的學習打好基礎。因濃度、溫度等外界條件對化學反應速率的影響等內容在前幾節(jié)課已介紹過，故采用遷移來指導學生進行本節(jié)的學習。首先，講述化學平衡移動的概念及其研究它的實踐意義，以增強學生的學習目的性。然后，結合前幾節(jié)課內容，請學生推測哪些條件可能會使平衡發(fā)生移動。最后，再用實驗驗證推測。最后的勒夏特列原理是通過學生總結學過的知識自己進行總結得出，這樣有利于學生對這個較為抽象的理論有一個更加深入的認識。