化学平衡常数素材

化学平衡常数化学平衡常数 教学设计教学设计 博兴一中博兴一中 高丽虹高丽虹 1576211366815762113668 一 教学内容分析一 教学内容分析 化学平衡常数 位于鲁科版 化学反应原理 第二章第二节 起着承上启下的作用 必修阶段学生主要建立 可逆反应 化学平衡状态 和 化学平衡移动 三个概念 发展至选修化学反应原理阶段 学习化学平衡常数具有两个重要意义 其一 弄清其概念 能增进对化学反应限度和化学平衡移动规律的理解 其二 掌握其计算 比较其与浓度商 Q 的关系 能帮助学生建立好利用 K Q 关系分析平衡移动的思路 进而能够以 K 为工具对 后续溶液中的各类离子平衡进行分析 在这过程中 学生对化学反应限度的认识由定性认 识上升到定量认识 由孤立认识发展到受环境影响的系统认识 由静态认识上身到动态认 识 化学平衡常数本身是基于实验数据的分析得出的概念 反映化学研究的基本方法与思 想 体现了新课程中化学教育提升学生科学素养的宗旨 化学平衡常数是热力学常数 用 于定量表征化学反应限度 揭示平衡本质 利于学生科学分析化学平衡及其移动规律 2 2 学情分析学情分析 知识基础 通过对化学平衡状态的学习 学生已经知道化学平衡具有 逆 等 动 定 变 五 个基本特征 对于达到平衡状态的化学反应而言 各组分浓度不再变化 但是 经过测量 发现 学生容易形成 各组分浓度相等 等相异构想 表面上是学生对化学平衡认识不够 深刻 实则是缺乏衡量化学平衡本质标准的工具 在科学探寻过程中 人们致力于发现衡 量某一现象的本质规律或标准 因此在此基础上 学生需要通过对具体反应不同阶段过程 中各组分浓度的分析 归纳 总结出化学平衡的本质衡量标准 即化学平衡常数K 能力基础 进入选修阶段的学生 其思维方式从具体发展至抽象 从简单描述发展至逻辑分析 经过必修阶段的学习 学会了科学探究的程序和方法 能够对大量数据所揭示的规律作出 预测 并设计实验进行验证 这些科学素养奠定了本课学习的能力基础 天之道 损有余而补不足 就是这个道理 人体血液中的酸碱平衡 人体血液的 pH 是一个稳定的数值 正常值是 7 4 0 05 这一数值保证了在血 液中进行的各种生化反应 人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液 但血液的 pH 仍会保持稳定 这是什么原因呢 原来血液中有两对电离平衡 一对是 HCO3 碱性 和 H2CO3 酸性 的平衡 另 一对是 HPO42 碱性 和 H2PO42 酸性 的平衡 下面以 HCO3 和 H2CO3 的 电离为例说明血液 pH 稳定的原因 人体血液中 H2CO3 和 HCO3 物质的量之比为 1 20 维持血液的 pH 为 7 4 平衡如下 当酸性物质进入血液时 电离平衡向生成碳酸的方向进行 过多的碳酸由肺部 加重呼吸排出二氧化碳 减少的 HCO3 由肾脏调节补充 使血液中 HCO3 与 H2CO3 仍维持正常的比值 使 pH 保持稳定 当有碱性物质进入人体血液 跟 H2CO3 作用 上述平衡向逆反应方向移动 过多的 HCO3 由肾脏吸收 同时 肺部呼吸变浅 减少二氧化碳的排出 血液的 pH 仍保持稳定 然而 当发生肾功能障碍 肺功能衰退或腹泻 高烧等疾病时 血液中的 HCO3 和 H2CO3 比例失调 就会造成酸中毒或碱中毒 临床指标 血液 pH 7 35 为碱中毒 血液 pH 7 35 为酸中毒 一 生活中的化学 性质决定用途 古时候 人们从草木灰中提取物质洗涤衣物 明矾净水原理 明矾 KAl SO4 2 12H2O 酸碱式灭火机原理 灭火机里装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液 化学平衡移动的规律及盐类水解在日常生活中的应用 日常生活中的应用 用热浓的 Na2CO3 溶液除油污 用 ZnCl2 溶液作焊药 生活中的化学平衡之一 怎样吃菠菜 动画片 大力水手 中 每当大力水手吃下一罐菠菜后就会变得力大无穷 菠菜有这样大 的作用 这是影片的夸张手法 但菠菜的确含有一定的营养成分 如维生素 铁质等 然 而 大力水手大量地吃菠菜是错误的 因为过量食用菠菜 会造成人体缺钙 这个道理要 从食用菠菜中存在的电离平衡说起 菠菜中含有一种叫草酸的物质 其学名是乙二酸 结构简式为 HOOC COOH 味苦涩 溶 于水 是二元弱酸 HOOC COOH HOOC COO H HOOC COO OOC COO H 草酸进入人体后 在胃酸作用下 电离平衡向左移动 以分子形式存在的草酸 从药理上 看 是一种有毒的物质 过量的草酸会腐蚀胃黏膜 还会对肾脏造成伤害 另外 草酸会 跟人体内的 Ca2 形成草酸钙沉淀 使摄入的钙质不易被利用 造成人体缺钙 那怎样才能 吸收菠菜中的营养 又不被草酸伤害呢 一种方法是除去草酸 即在油炒前 先将菠菜用热水烫一烫 草酸溶于水而除去 且这样 炒的菠菜没有苦涩味 另一种方法是把草酸转化为沉淀 这就是 菠菜烧豆腐 的方法 每 100 g 菠菜中含 300 mg 草酸 每 100 g 豆腐约含 240 mg 钙 因此 每 70 g 豆腐中的 Ca2 可以结合 100 g 菠菜 中的草酸 不含菠菜自身的钙 当大部分草酸跟钙结合 可使涩味大大降低 菜肴更加美 味可口 草酸钙进入人体 部分被胃酸溶解 溶解后形成的 Ca2 仍能被人体吸收 未溶解 的部分则排出体外 因此 食物中的 Ca2 正好是草酸的解毒剂 豆腐中损失的钙可以由其 他食物补充 生活中的化学平衡之二 酒精测定仪中的化学平衡 在公路上 常能见到交警拦下可疑车辆检查 请司机向一仪器中吹一口气 如果测定仪中 橙红色的物质变为绿色 司机就要受到处罚 因为他饮酒后驾车 违反道路交通管理条例 酒精仪中的橙红色物质是重铬酸钾 人饮酒后 血液中酒精含量增多 人呼出的气体中有 乙醇的蒸气 遇到测定仪中的重铬酸钾 便发生如下的反应 Cr2O72 3C2H5OH 8H 2Cr3 3CH3CHO 7H2O 橙红色 绿色 橙红色的 Cr2O72 转化为绿色的 Cr3 便能测出人呼出的气体中有乙醇成分 然而酒精测定仪中还要加入硫酸 一方面上述反应要在酸性溶液中进行 同时要防止 Cr2O72 转化为 CrO42 即 2CrO42 2H Cr2O72 H2O 这就是酒精测定仪中的化学平衡 生活中的化学平衡之三 洗涤剂的有效利用 我们知道 油性污垢中的油脂成分因不溶于水而很难洗去 油脂的化学组成是高级脂肪酸 的甘油酯 如果能水解成高级脂肪酸和甘油 那就很容易洗去 油脂水解的方程式是 RCOO 3C3H5 3H2O 3RCOOH C3H5 OH 3 这是一个可逆反应 日常生活中以洗衣粉 或纯碱 作洗涤剂 其水溶液呈碱性 能与高级 脂肪酸作用 使化学平衡向正反应方向移动 高级脂肪酸转化为钠盐 在水中溶解度增大 因此油污容易被水洗去 在日常生活中 洗衣粉等洗涤剂易溶于温水 特别是加酶洗衣粉 是由于温度升高 洗衣粉溶解度增大 即 浓度较大 温水有利于酶催化蛋白质等高分子 化合物水解 同时蛋白质的水解 油脂的水解都是吸热反应 适当提高水温 会使洗涤效 果更佳 但也应该注意 一味追求高水温会降低酶的催化能力 使其失去活性 从而降低 洗涤效果 生活中的化学平衡之四 自来水消毒 近年来 某些自来水厂在用液氯消毒自来水时 还加入少量液氨 这是什么原因呢 首先 要明确液氯作自来水消毒剂的原理 氯气与水发生反应生成盐酸和次氯酸 其中次氯酸有 强氧化性 能杀灭水中细菌 其化学方程式为 Cl2 H2O HCl HClO 但是 次氯酸不稳定 受热或见光发生分解 2HClO 2HCl O2 使得消毒时间缩短 从而降低消毒的效果 当向氯水中加入液氨时 液氨与氯水中的次氯酸有如下反应 NH3 HClO H2O NH2Cl 而 NH2Cl 较 HClO 稳定 体系中的次氯酸同时满足两个平衡 其消毒杀菌后 由于浓度逐渐减小 使平衡向生成次 氯酸的方向进行 当次氯酸浓度较高时 平衡向生成 NH2Cl 的方向移动 相当于暂时 贮 存 避免其分解所带来的损失 这样就延长了液氯的消毒时间 生活中的化学平衡之五 大气臭氧层中的化学平衡 地球表面有大气层覆盖 离地面 12 km 以上的高空有一臭氧层 实际上是臭氧的浓度高些 但它是地球生命的保护屏障 我们知道 太阳辐射对生命危害极大的是紫外线 当太阳辐射通过臭氧层时 被吸收了约 90 的紫外线 或者说把这些紫外辐射的能量转变为热量 使地面生命免受伤害 这其中 的奥妙就在于臭氧层里存在着以下动态平衡的缘故 O2 O O3 现在来分析臭氧层中这一平衡是怎样建立的 又怎样把紫外辐射能转变为热能 首先 太 阳辐射把高空的氧分子分裂为 2 个氧原子 性质异常活泼的氧原子跟氧分子结合成为臭氧 O2 O O O2 O O3 然后 在紫外线作用下 臭氧转化为氧气 并放出热量 2O3 3O2 Q 这一反应被看作臭氧能吸收紫外线 即从能量角度看 相当于把紫外辐射能转变为热能 臭氧分解生成的氧气 又会被太阳辐射作用生成氧原子 氧原子又会和氧分子结合成为臭 氧 臭氧又吸收紫外线分解成为氧气 所以在臭氧层中 O3 O2 和 O 处于动态平衡 构成了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障 生活中的化学平衡之六 人体血液中的酸碱平衡 人体血液的 pH 是一个稳定的数值 正常值是 7 4 0 05 这一数值保证了在血液中进行的各 种生化反应 人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液 但血液的 pH 仍会保持 稳定 这是什么原因呢 原来血液中有两对电离平衡 一对是 HCO3 碱性 和 H2CO3 酸性 的平衡 另一对是 HPO42 碱性 和 H2PO42 酸性 的平衡 下面以 HCO3 和 H2CO3 的电离为例说明血液 pH 稳定的原因 人体血液中 H2CO3 和 HCO3 物质的量之比为 1 20 维持血液的 pH 为 7 4 平衡如下 当酸性物质进入血液时 电离平衡向生成碳酸的方向进行 过多的碳酸由肺部加重呼吸排 出二氧化碳 减少的 HCO3 由肾脏调节补充 使血液中