化学平衡教学设计

1、化学平衡教学设计学情分析：化学平衡是中学化学的重要理论之一，是中学化学中所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。通过本章的教学，不仅仅要帮助学生理解有关知识，更重要的是要帮助学生建立化学平衡的观点，以及化学平衡是相对的、当外界条件改变时平衡会发生移动等观点，训练学生的科学方法，并着力培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生在应用化学理论解决一些简单的化工生产实际问题的同时，体会化学理论学习的重要性。教材分析：1.教材的理论性较强，比较抽象。如浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响，以及化学平衡观点的建立等，对学生来说都具有一定的难度。因此，教材注意采用

2、多种方式，将一些较抽象的知识用浅显通俗的方式表达出来，帮助学生理解有关知识。例如，以运动员投篮作比喻，形象地说明了反应物分子碰撞时需要足够的能量和合适的取向，才能发生化学反应。2教材注意培养学生的思维能力，采用图画等方式，并配以简明的图注，引导学生联想。例如，教材利用章图引导学生从容器中水量平衡状态的建立，联想到化学平衡状态的建立，以帮助学生建立化学平衡的观点，减缓知识坡度，有利于该教学难点的突破。又如在“化学反应的方向”的阅读材料中，通过图画和图注，从水总是由高处往低处流，引导学生联想到事物有趋向于最低能量状态的倾向；从有序排列的火柴撒落时成为无序排列，引导学生联想到事物有趋向于最大混乱度的

3、倾向。教学目标：1.理解化学反应中存在可逆反应，化学平衡状态的形成本质过程。2.重点掌握平衡状态成立的条件、特征。3.懂得判断一个体系已达到平衡的判据。教学模式与方法：1.通过用事实阐明可逆反应的存在，理解反应可逆性对反应程度的影响。2.探究达到平衡时体系的特征变化，学会用一般理论分析解释普遍存在现象的能力。情感态度价值观：从化学的基础理论出发，感受过程可逆性和化学平衡的普遍存在与指导作用，体验化学世界的奇妙与和谐。教学重点：化学平衡的建立及其特征教学难点：化学平衡的本质，形成过程教学过程：【新课引进】教师问：在化学工业生产中，转化率该词出现的频率很高，为什么会出现转化率呢？学生可能回答：追求

4、高利润，损失引导：（那反应物为什么不能达到100转化来追求更大利益呢？）不妨从化学的角度出发思考。这是由于并不是所有的反应都能彻底进行，反应物无法完全被利用。学生说：以前我们将化学反应按不同类型可分为置换、复分解、氧化还原等，现在我们从反应是否能够完全彻底反应将化学反应可逆反应与不可逆反应。可逆反应将是我们今天新学的内容。教师：以饱和蔗糖溶液为例，研究人员通过实验观察发现固体溶质的外形不断发生变化，这说明已溶解的蔗糖分子又重新覆盖到固体溶质表面。而我们知道在定温下饱和溶液溶质质量是一定的，因此蔗糖分子溶解在水中的过程仍在进行着。溶解和结晶过程同时进行，这就是一个可逆过程。分析800下，容积为1

5、L的密闭容器里，在有催化剂存在条件下发生的可逆反应：PPT: CO+H2O(g)CO2+H2编号起始时各物质的物质的量(mol)平衡时各物质的物质的量(mol)COH2OCO2H2COH2OCO2H2(1)0.010.01000.0050.0050.0050.005(2)000.010.010.0050.0050.0050.0005(3)0x0.01xx0.01-x0.01-x0.0050.0050.0050.005正反应速率逆反应速率正、逆反应速率相等时间在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率 随时间变化的示意图分析(1)t=0时，V(CO)=V(H2O)=最大值，V(CO2)=V

6、(H2)=0，随着反应的进行，正反应速率（V(CO)或V(H2O)）不断减小，逆反应速率（V(CO2)或V(H2)）不断增大。当反应进行到一定程度，V(CO)= V(CO)0；V(H2O)= V(H2O)0；V(CO2)= V(CO2)0；V(H2)= V(H2)0，反应达到平衡状态。此时n(CO)= n(H2O)= n(CO2)= n(CO2)=0.005mol，反应混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分数均为1/4。 (2)t=0时，V(CO2)=V(H2) =最大值， V(CO)=V(H2O)=0，随着反应的进行，正反应速率（V(CO2)或V(H2)）不断减小，逆反应速率（V(C

7、O)或V(H2O)）不断增大。当反应进行到一定程度，V(CO)= V(CO)0；V(H2O)= V(H2O)0；V(CO2)= V(CO2)0；V(H2)= V(H2)0，反应达到平衡状态。此时n(CO)= n(H2O)= n(CO2)= n(CO2)=0.005mol，反应混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分数也均为1/4。因为(3)状态下，最终达到平衡时，各物质的物质的量与(1)、(2)一样，所以可认为，(1)、(2)、(3)是等效的，即它们是等效平衡。它们要满足的条件是：1反应前后元素的种类不变，原子的物质的量比不变（等温等压条件下，C、H、O原子的物质的量不变。）2平衡状态相

8、同，各组分的浓度保持不变。故有：(3)当0x0.01时，各物质的起始物质的量有许多种组合，在相同条件下达到平衡时，得到与（1）和（2）相同的平衡，（1）和（2）只不过是（3）的一种特殊情况。讲解不论该反应从什么状态开始，要达到相同的平衡状态，起始状态有多种。当反应达到平衡状态时，正反应和逆反应都仍在进行，只是由于在同一瞬间，正反应生成CO2和H2分子数和逆反应所消耗的CO2和H2的分子数相等，亦即正逆反应速率相等。因此反应混合物中各组分的浓度不变。由此可见，化学平衡是一种动态平衡。重点指出反应物和生成物的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数比，与反应是否达到平衡没有关系。因此，不要把这

9、点做为化学平衡状态的标志！化学平衡状态的标志是：每一种物质的正反应速率等于它的逆反应速率；反应混合物中各组分的浓度保持不变状态（当然它们的物质的量之比也是不变的）。板书化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应，正、逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。举例可逆反应2SO2+O2 2SO3 达到化学平衡状态时，V(SO2)= V(SO2),V(O2)=V(O2)，V(SO3)=V(SO3)，由这些等式还可变化出许多关系式。但要注意，当V(SO2)=2V(O2)时，并不能说明该反应已达化学平衡状态！虽然化学平衡状态时这一等式成立。讨论高炉炼铁Fe2O3+3CO 2Fe+2CO2反应

10、是一个可逆的反应。在19世纪后期，人们发现高炉炼铁所排出的高炉气中含有相当量的CO，有的工程师认为，这是由于CO和铁矿石的接触时间不够长所造成的，于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的接触时间。可是后来发现，用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少。试用化学平衡的理论来分析，为什么用增加高炉高度的办法不能减少炼铁高炉CO的含量？（在一定条件下的可逆反应达到平衡后，反应混合物中各组分的浓度保持不变，因此，CO的浓度不会因高炉的增大增高而发生改变，高炉气中CO的含量当然不会减少。）教学过程第二课时引言化学平衡只有在一定条件下才能保持，当一个可逆反应达到化

11、学平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等反应条件，达到平衡的反应混合物各组分的浓度也会随着改变，从而达到新的平衡状态。我们研究化学平衡的目的，并不是希望保持某一个平衡状态不变，而是要研究如何利用外界条件的改变，使旧的化学平衡破坏，并建立新的较理想的化学平衡。例如，使转化率不高的化学平衡破坏，而建立新的转化率高的化学平衡，从而提高产量。我们把可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡移动。下面，我们着重讨论浓度、压强和温度的改变对化学平衡的影响。板书影响化学平衡的条件一、浓度对化学平衡的影响演示实验2-4引导学生观察：当加入FeCl3溶液和KSCN溶液后，试管中颜色都变深了。分

12、析反应的原理为：FeCl3+KSCN Fe(SCN)3+3KCl 实验说明增大任何一种反应物的浓度都会促使化学平衡向正反应方向移动，生成更多的红色Fe(SCN)3。讲解其它实验也证明，在达到平衡的反应里，减小任何一种生成物的浓度，平衡会向正反应方向移动；减小任何一种反应物的浓度，平衡会向逆反应方向移动。板书在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。讨论运用浓度对化学反应的影响以及化学平衡的建立等知识，解释浓度对化学平衡的影响。（增大反应物的浓度，则V正增大，而V逆增大得较慢

13、，使平衡向正反应方向移动。如果减小生成物的浓度，这时V正虽未增大，但V逆减小了，同样也使V正大于V逆，使化学平衡向正反应方向移动）讲解在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。例如，在硫酸工业里，常用过量的空气使SO2充分氧化，以生成更多的SO3。引言处于平衡状态的反应混合物里，不管是反应物还是生成物，只要有气态物质存在，那么改变压强也常常会使化学平衡移动。板书二、压强对化学平衡的影响分析我们可以合成氨反应为例来说明压强对化学平衡的影响：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在该反应中，1体积N2与3体积H2反应生成2体积NH3，即反应前后气

14、态物质的总体积发生了变化，反应后气体总体积减少了。表2-1列入的是450时N2与H2反应生成NH3的实验数据。表2-1 450时N2与H2反应生成NH3的实验数据压强/MPH3/2.09.216.435.553.569.4从上述实验数据可以看出，对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，在其它条件不变的情况下，板书增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，例如：2HI（g) H2(g) + I2(g) (2体积） （1体积）（1体积）在这种情况下，增大或减小

15、压强都不能使化学平衡移动。固态物质或液态物质的体积，受压强的影响很小，可以忽略不计。因此，如果平衡混合物都是固体或液体，改变压强不能使化学平衡移动。板书三、温度对化学平衡的影响指出在吸热或放热的可逆反应里，反应混合物达到平衡状态以后，改变温度也会化学平衡移动。演示实验2-5引导学生观察：混合气体受热颜色变深，混合气体被冷却时颜色变浅。分析在NO2生成N2O4的反应里，正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。2NO2(g) N2O4(g) (正反应为放热反应）（红棕色） （无色） 从上面的实验可知，混合气体受热颜色变深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动。混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2

16、的浓度减小，即平衡向正反应方向移动。板书在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应方向移动。总结浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理，也叫勒夏特列原理：板书如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。讲解由于催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此，它对化学平衡的移动没有影响，也就是说，催化剂不能改变化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂，能够改变反应到达平衡所需要的时间。平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如对今后将要学习的电离平衡也适用。但是，平衡移

17、动原理也有局限性，如虽然能用它来判断化学平衡移动的方向，但不能用它来判断建立新平衡所需要的时间，以及在平衡建立过程中各物质间的数量关系等。这需要进一步学习其它理论，在中学阶段不再介绍。【练习】判断【例】在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气)=2C(气)达到平衡的标志是（）A.C的生成速率与C分解的速率相等 B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为1:3:2【例2】 下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态的是（） A. 反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化【例3】下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( )A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键