高中化学 第三节 化学平衡教案 新人教版选修4

用心 爱心 专心1 第三节第三节 化学平衡化学平衡 教学目标 教学目标 知识与技能 知识与技能 理解化学反应的可逆性 掌握化学平衡的涵义 理解化学平衡和化学反应速率之间的内在联系 理解勒夏特列原理的涵义 掌握浓度 压强 温度等条件对化学反应速率的影响 掌握化学平衡常数的含义及其简单计算 掌握化学平衡的有关计算 如平衡浓度转化率 反应前后气体压强变化 平衡混合 气体的平均相对分子质量等 过程与方法 过程与方法 在理解化学平衡时 初步掌握将化学问题以及内在规律抽象为数学问题 利用数学工 具解决化学问题的能力 培养学生分析 推理 归纳 概括和总结的能力 以平衡移动定律为主线 结合实验进行串联 延伸培养分析问题的能力 情感态度与价值观 情感态度与价值观 通过对动态平衡的学习 加深理解 对立统一 这一辩证唯物主义观点 教学重点 教学重点 化学平衡的特征 浓度 压强和温度对化学平衡的影响 教学难点 教学难点 化学平衡的建立 平衡移动原理的应用 课时安排 课时安排 2 课时 教学方法 教学方法 问题探究 实验观察 启发讨论 归纳推理 教学用具 教学用具 药品 药品 0 01mol LFeCl3 0 01mol LKSCN 1mol L FeCl3 1mol LKSCN NO2和 N2O4混合气体 仪器 仪器 4 支小试管 两只小烧杯 教学过程 教学过程 第一课时第一课时 用心 爱心 专心2 引入 化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题 但是在化学研究和化工生产中只考 虑化学反应进行的快慢是不够的 因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物 同时 又希望反应物尽可能多地转化为生成物 前者是化学反应速率问题 后者即是化学平衡要 研究的内容 这一节我们就来研究化学反应进行的程度问题 板书 第三节 化学平衡 讲解 如果对于一个能顺利进行的 彻底的化学反应来说 由于反应物已全部转化为生 成物 如酸与碱的中和反应就不存在什么进行程度的问题 所以 化学平衡的研究对象是 可逆反应 阅读 阅读教材 25 页了解什么是可逆反应 可逆反应有什么特点 什么是正反应 逆反 应 学生回答 在同一条件下 能同时向正 逆两个反应方向进行的反应为可逆反应 设问 在一密闭容器中通入 2molSO2和 1mol18O2 加入 V2O5并加热 若隔一段时间后 做同位素示踪检测 18O 原子 在哪些物质中存在18O 原子 经过足够长的时间 最终能否 得到 2mol SO 讨论后回答 可逆反应的特点 在正反应进行的同时逆反应也在进行 可逆反应不能进 行到底 板书 一 可逆反应与不可逆反应 可逆反应 可逆反应的特点 过渡 大家来考虑这样一个问题 我现在在一个盛水的水杯中加入蔗糖 当加入一定量 之后 凭大家的经验 你们觉得会怎么样呢 学生回答 开始加进去的很快就溶解了 加到一定量之后就不溶了 设问 不溶了是否就意味着停止溶解呢 学生回答 回忆所学过的溶解原理 阅读教材自学思考后回答 没有停止 因为当蔗糖 溶于水时 一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面 扩散到水里去 另一方面蔗糖分子不断 地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体 当这两个相反的过程的速率相等时 蔗糖的溶解达 到了最大限度 形成蔗糖的饱和溶液 讲解 所以说刚才回答说不溶解了是不恰当的 只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了 溶解并没有停止 投影 三维动画演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程 用心 爱心 专心3 学生 观看动画效果 进一步理解溶解过程 讲解 这时候我们就说 蔗糖的溶解达到了平衡状态 此时 溶解速率等于结晶速率是 一个动态平衡 板书 3 溶解平衡的建立 开始时 v 溶解 v 结晶 平衡时 v 溶解 v 结晶 固体溶质 溶液中的溶质 结论 溶解平衡是一种动态平衡 过渡 那么对于可逆反应来说 又是怎样的情形呢 我们以 CO 和 H2O g 的反应为例 来说明化学平衡的建立过程 板书 二 化学平衡状态 1 化学平衡的建立 讨论 可逆反应 CO H2O g CO2 H2 在 1L 密闭容器中进行 已知起始时 CO 和 H2O g 的物质的量均为 0 05mol 请你画出反应物浓度和生成物浓度随时间变化的图 形 c t 图 及反应速率 v 正 v 逆 随时间变化的图形 v t 图 并总结规律 学生讨论后画出 由以上分析 总结什么是化学平衡状态 板书 化学平衡状态 化学平衡状态研究的对象 一定条件下的可逆反应 讨论 1 反应开始时 反应物 CO H2O g 的浓度和生成物 CO2 H2的浓度如何 正反 应和逆反应的速率如何 随着反应的进行 反应物和生成物的浓度怎样变化 正 逆反应速率怎样变化 当 正 逆时 反应物的浓度和生成物浓度会不会发生变化 为什么 讲解 一定条件下 正 逆反应速率相等 反应物和生成物的浓度不再随时间变化而变 用心 爱心 专心4 化的状态 平衡状态也就是该可逆反应在该条件下反应进行的最大程度 讨论 当一个可逆反应达到平衡时 各物质的浓度保持不变 这时反应是否停止了 强调 正 逆 平衡是动态的 而不 是静止的 为什么达到平衡状态时反应混合物中各物质的浓度保持不变 强调动和静以及现象 与本质的关系 3 化学平衡状态是不是永恒不变的 强调化学平衡是有条件的 暂时的 相对的平衡 强调内因和外因的关系 通过讨论 阅读教材后总结回答 板书 板书 2 化学平衡状态的特征 1 动 动态平衡 2 等 正 逆 3 定 各组分的浓度不再发生变化 4 变 如果外界条件改变 原有的化学平衡状态将被破坏 讲解 在具体的学习过程中 要判断一个可逆化学反应是否达到平衡状态 必须充分地 利用化学平衡状态的特征 去灵活地寻找在问题中描述的各种标志 最根本的原则就是看 这些标志能否表明 正 逆 或反应物的各组分的浓度一定 就可知化学反应是否达到平 衡状态了 练习 在一定条件下 密闭容器中进行如下的可逆反应 N2 3H22NH3请判断 下列情况是否说明该反应已经达到化学平衡状态 1 反应物浓度等于生成物浓度 2 容器中 N2 H2 NH3的浓度之比为 1 3 2 3 单位时间内生成 nmolN2同时生成 3nmolH2 4 反应物混合体系的压强不随时间段的变化而变化 5 H2的生成速率等于 NH3的生成速率 6 容器内混合其体的密度不再变化 教学说明 教学说明 化学反应速率及化学平衡知识都是很抽象的 在教学中只能以学生所熟悉的蔗糖溶解 平衡的建立入手 逐步设置知识台阶 应用所学的化学反应速率的知识 对可逆反应 CO H2O g CO2 H2的数据作图形分析 慢慢地导入化学平衡的建立 化学平衡的 用心 爱心 专心5 观点建立了 化学平衡的特征就顺理成章地总结出来了 第二课时第二课时 复习引入 化学平衡的特征是什么 当外界条件改变时 化学平衡将会发生移动 直到达到新的平衡 下面我们着重学习影响 化学平衡的外界条件及影响结果 板书 外界条件对化学平衡的影响 1 浓度对化学平衡的影响 实验探究 仔细观察教材 实验 2 5 和 实验 2 6 可以得出什么结论 结论 增大反应物浓度 正反应速率 平衡向 移动 增大生成物浓度 逆反应速率 平衡向 移动 减小反应物浓度 正反应速率 平衡向 移动 减小生成物浓度 逆反应速率 平衡向 移动 学生总结 教师板书 1 规律 其他条件不变时 增大反应物浓度或减小生成物浓度 都使化学平衡向正反 应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度都使化学平衡向逆反应方向移动 讨论 在 v t 图中表示出增加 FeCl3和增加 NaOH 溶液后 正 逆反应速率的变化情况 练习 画出以下几种情况的速率 时间图 减小生成物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 增大反应物浓度 由四个学生板演后 不完善或不正确的地方由其他学生修改 补充 由教师总结得出以 下结论 用心 爱心 专心6 分组讨论 以上平衡移动的 v t 图有何特点 讨论后每组选出一个代表回答 a 改变反应物浓度 只能使正反应速率瞬间增大或减小 改变生成物浓度 只能使逆反 应速率瞬间增大或减小 b 只要正反应速率在上面 逆反应速率在下面 即 v 正 v 逆化学平衡一定向正反应方向 移动 反之向逆反应方向移动 c 只要是增大浓度 不论增大的是反应物浓度 还是生成物浓度 新平衡状态下的反应 速率一定大于原平衡状态 减小浓度 新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态 练习 可逆反应 C s H2O g CO g H2 g 在一定条件下达到平衡状态 改变下列条 件 能否引起平衡的移动 CO 浓度有何变化 增大水蒸气浓度 加入更多的碳 增加氢气浓度 设问 加入更多的碳为什么平衡不移动 学生回答 因为增加碳的用量并不能改变其浓度 不能改变反应速率 讲解 对 增加固体或纯液体的量不能改变其浓度 也不能改变反应速率 所以 v 正仍 等于 v 逆平衡不移动 以上我们研究了浓度对化学平衡的影响 下面我们再来研究影响化学平衡的其他因素 板书 2 压强对化学平衡的影响 下表是 450 时 N2和 H2反应生成 NH3 N2 3 H22 NH3 的实验数据 用心 爱心 专心7 压强 MpNH3 2 09 216 435 553 669 4 分析上述数据 你可以得出什么结论 在其他条件不变的情况下 增大压强 平衡向 移动 减小压强 平衡向 移动 讨论 1 对于 H2 g I2 g 2HI 反应 若改变压强 平衡有何变化 为什么 2 对于平衡混合物都是固体或液体的反应 改变压强 平衡怎样移动 学生讨论后 回答 1 平衡不移动 因为反应前后气体体积不变 2 压强对固体和液体几乎无影响 板书 对有气体参加且反应前后气体体积有变化的可逆反应 增大压强 使化学平衡向 气体体积缩小的方向移动 减小压强使化学平衡向气体体积增大的方向移动 对于反应前 后气体体积无变化的反应 改变压强化学平衡不移动 练习 下列反应达到化学平衡时 增大压强 平衡是否移动 向哪个方向移动 2NO g O2 g 2NO2 g H2O g CO g CO2 g H2 g H2O g C s CO g H2 g CaCO3 s CaO s CO2 g H2S g H2 g S s 答案 正向移动 不移动 逆向移动 逆向移动 不移动 过渡 从上面的分析可知 改变一种反应物或生成物的浓度 一定会引起平衡移动 而 改变压强却不一定能引起平衡移动 若是改变温度是否会引起平衡移动呢 下面我们通过 实验来得出结论 板书 3 温度对化学平衡的影响 实验探究 观察 实验 2 7 NO2为 色气体 N2O4为 色气体 对于反应 2 NO2 g N2O4 g H 56 9KJ mol 升高温度 混合气体的颜色 降低温度 混合气体颜色 升高温度 化学平衡向 方向移动 降低温度 化学平衡向 方向移动 用心 爱心 专心8 学生讨论后 得出结论 板书 结论 在其他条件不变的情况下 升高温度 化学平衡向吸热反应的方向移动 降低温度 化学平衡向放热反应的方向移动 引导 升高温度 正逆反应速率均会增大 但从平衡移动方向来看 谁增大幅度大 学生回答 逆反应速率 引导 降低温度 谁降低幅度大 学生回答 逆反应速率 请大家根据改变我的时 正逆反应速率的变化 画出正反应为放热反应和正反应为吸热反 应两种情况下 升高和降低温度时 平衡移动过程的速率 时间图 学生在练习本上画出 个别同学上黑板板演 由其他同学评价 修改 最后得出正确的 结论 讲解 我们知道影响化学反应速率的因素除浓度 压强 温度外 还有催化剂 但大量 实验事实证明 催化剂只能同等程度地加快正逆反应速率 缩短达到化学平衡所需时间 却不能引起平衡移动 板书 4 催化剂对平衡无影响 讨论 根据以上外界条件对化学平衡的影响可发现什么规律 学生讨论后 回答 教师板书 勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一 如温度 压强以及参加反应的化学 物质的浓度 平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动 用心 爱心 专心9 过渡 当外界条件改变时 平衡将发生改变 但平衡的移动前后是否还有关系呢 下面 我们就来研究化学平衡常数问题 板书 三 化学平衡常数 阅读 阅读教材 28 29 页 分析 29 页表可以发现什么规律 学生总结 教师板书 化学平衡常数 在一定温度下 当一个可逆反应达到化学平衡时 生成物浓度幂之积与反 应物浓度幂之积的比值是一个常数 用 K 表示 对于反应 mA g nB g pC g qD g 则 K cp c cq D cm A cn B 讨论 K 受什么因素影响 学生回答 只受温度影响 阅读教材例 1 例 2 完成练习 练习 高炉炼铁中发生的基本反应之一如下 FeO s CO g Fe s CO2 g 正反应 为吸热反应 其平衡常数可表示为 K c CO2 c CO 已知 1100 时 K 0 263 1 温度升高 化学平衡移动后达到新的平衡 高炉内 CO2和 CO 的体积比值 平衡常数 K 值 均填增大 减小或不变 2 1100 时测得高炉中 c CO2 0 025mol L c CO 0 1mol L 在这种情况下 该反应是 否处于化学平衡状态 填是或否 此时化学反应速率是 v 正 v 逆 其原