《化学平衡状态》教案

《化学平衡状态》教案一、课标解读1．内容要求了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2．学业要求能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。二、教材分析人教版新旧教材在内容选取、概念描述、组织编排上都发生了一些变化。在内容选取上：新教材加入了“压强对化学平衡的影响”“浓度商Ｑ”以及“通过浓度商Ｑ和Ｋ判断平衡移动方向”等新知识点，这些知识点已是高考常考内容，此次重新整合，使教师教学时更加得心应手、有规可循。在编排顺序上：新选择性必修１去掉了必修部分提出的“可逆反应”，互换了“影响化学平衡的因素”和“化学平衡常数”的顺序，以“浓度对化学平衡的影响”引出“化学平衡移动”，形成了“化学平衡状态→化学平衡常数→影响化学平衡的因素→化学平衡移动→勒夏特列原理”的新顺序。在概念描述上：新教材在“化学平衡状态”概念中加入“反应达到了‘限度’”一说，为后面“化学平衡常数”的提出做了铺垫。三、学情分析学生已经在初中学过溶解平衡知识，能举例说明一些典例的可逆反应。在必修2《化学反应的速率和限度》一节中，学生对“化学平衡的建立”有了一定的了解，知道可逆反应具有一定的反应限度，了解了化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率，初步学习了化学平衡理论知识。但学生对于化学平衡状态的判断还不够清晰，存在一定的学习困难。四、素养目标【教学目标】1．能深入了解可逆反应的特点2．能理解并掌握化学平衡状态的建立及特征3．能掌握判定化学反应达到平衡状态的方法【评价目标】1．通过探讨可逆反应和化学平衡状态的过程，诊断并发展学生探究化学概念的思维水平（基于经验、基于概念理解）。2．基于化学反应速率解释化学平衡的建立过程，及探讨化学平衡状态的微观表征，诊断并发展学生对化学平衡建立的认识思路结构化水平（视角水平、内涵水平）和认识对化学反应的认识角度（单角度、多角度）。3．由对平衡状态判定模型的构建过程，诊断并发展学生问题解决能力（简单化学问题、简单实际问题）及化学价值认识水平（学科价值、社会价值）。五、教学重点、难点教学重点：化学平衡状态的建立及动态平衡的特征教学难点：化学平衡状态的判断六、教学方法七、教学思路八、教学过程环节教师活动学生活动情境引入[引入]自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？除了需要考虑使原料尽可能快地转化为产品，还需要考虑使原料尽可能多地转化为产品，这就涉及到化学反应进行的限度，即化学平衡问题。学生思考问题认识模型[旧知回顾]教师引导学生回顾化学平衡研究对象——可逆反应的基本特征，归纳整理。回顾已学知识[问题讨论]以合成氨为例，在一定条件下，容积不变的密闭容器中，充入N2和H2发生反应，反应中各物质的浓度随时间如何变化？正逆反应速率随时间如何变化？请分别作出相应的浓度-时间图和速率-时间图。[思考]如果充入NH3发生反应呢？[过渡]在一定条件下，像合成氨这样的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。分析反应开始时、过程中及平衡时反应物、生成物质浓度的变化与正、逆反应速率的变化，认识化学平衡的建立，为化学平衡状态的判定做好铺垫。[归纳整理]教师引导学生根据化学平衡的概念，归纳整理化学平衡的内在本质、外在标志、条件及特征。归纳梳理，形成概念构建模型[深入研究]教师引导学生构建化学平衡状态判断的方法模型。1.“等”→正逆相等：(1)同种物质——v正(A)=v逆(A)(2)不同物质——v正(A):v逆(B)=a:b（化学计量数之比）2.“定”→变量不变：【关键】判断某参数是否是变量分析、整理，构建化学平衡状态判断的方法模型。应用模型[学会应用]在恒温恒容的容器中，当下列物理量不再发生变化时,能判断已经达到化学平衡的是__________________①2v逆(B)＝v正(C)②各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比③某种气体的百分含量④混合气体的压强⑤混合气体的密度⑥混合气体的总物质的量⑦混合气体的平均相对分子质量⑧混合气体的颜色学以致用，完成练习。课堂小结本节课我们从化学平衡的研究对象、建立过程、基本特征、判定方法几个方面认识了化学反应的限度——化学平衡，化学平衡状态是否能被破坏，破坏之后又如何建立新的平衡状态呢？我们将在以后的课程中继续研究。九、板书设计十、课堂练习（典型性、代表性和覆盖面）1.下列反应属于可逆反应的是()AA．NH3溶于水的反应B．Na溶于水的反应C．可充电电池的反应，如H2O＋Zn＋Ag2OZn(OH)2＋2AgD．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水2.在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是（）BA．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L B．SO2、SO3均为0.15mol/LC．SO3为0.25mol/L D．SO3为0.4mol/L3.在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是（）BA．t1时刻，反应逆向进行B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率C．t3时刻，达到反应进行的限度D．t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止4.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是（）C①v(NH3)正=2v(CO2)逆②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变⑥密闭容器中CO2的体积分数不变⑦混合气体总质量不变①②⑤⑦ B．①②③⑤⑥ C．①②③⑤⑦ D．全部5.一定温度下，在2L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)反应的化学方程式为___。(2)反应达到最大限度的时间是___min，该时间内的平均反应速率v(N)=__，v(M)=__。(3)反应达到平衡状态时，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，反应放出的热量为__。①等于QkJ②小于QkJ③大于QkJ④等于2QkJ(4)判断该反应达到平衡状态的依据是__。①该条件下，正逆反应速率都为零②该条件下，混合气体的密度不再发生变化③该条件下，混合气体的压强不再发生变化④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM(5)能加快反应速率的措施是___。①升高温度②容器体积不变，充入惰性气体Ar③容器压强不变，充入惰性气体Ar④使用催化剂2N⇌M60.5mol/(L·min)0.25mol/(L·min)②③①④《化学平衡状态》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1．下列有关可逆反应的说法不正确的是()A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应B．2HI⇌H2＋I2是可逆反应C．2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O与2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑互为可逆反应D．可逆反应中反应物和生成物同时存在【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平可逆反应概念的理解A可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。L1B2HI⇌H2＋I2可在同一条件下同时向正、逆两个方向进行。L1C这是两个反应，不同条件，不同时进行。L1D可逆反应不完全，反应物和生成物同时存在。L12．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)⇌2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是()①X2为0.2mol·L－1②Y2为0.1mol·L－1③Z2为0.3mol·L－1④Y2为0.6mol·L－1A．①②B．②③C．③④D．①④【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平可逆反应概念的理解A在可逆反应中，反应物不可能完全转化为生成物，平衡时不可能出现某物质的浓度为零的情况。L1BL1CL1DL13．在1273K、100.0kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)⇌C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后()A．C2H6的浓度保持不变B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少C．C2H6的分解速率大于生成速率D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的含义A达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各种物质仍在反应。L1BL1CL1DL14．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是()A．化学方程式：2M⇌NB．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的含义A由图像可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间内变化的M、N的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是2N⇌ML1Bt2时，M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率。L1Ct3时及t3时之后，M、N的物质的量不再改变，证明已达平衡状态，此时正、逆反应速率相等。L1Dt1时，N的物质的量为6mol，M的物质的量为3mol，在相同体积下，N的浓度为M的浓度的2倍。L15．对于反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，判断下列说法正确的是()①单位时间内生成2molSO2，同时生成1molO2，则处于化学平衡状态②SO2的生成速率等于SO2的消耗速率，则处于化学平衡状态③SO2、O2、SO3的体积分数不再发生变化，则处于化学平衡状态④SO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2，则处于化学平衡状态A．①③B．②④C．②③D．③④【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的判断A生成2molSO2、生成1molO2均代表逆反应方向L1B正、逆反应速率相等，则处于平衡状态。L1CSO2、O2、SO3的体积分数不再发生变化，即各组分的浓度保持不变，处于平衡状态。L1DSO2、O2、SO3的分子数之比为2∶1∶2，并不能说明各组分的浓度保持不变，不一定处于平衡状态。L16．可逆反应：2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的判断A依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2，能说明反应已达平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡，均有此关系；④NO2为有颜色的气体(红棕色)，颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度一定，已达到平衡；⑤因ρ＝eq\f(m,V)，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；此反应是一个不等体反应，⑥、⑦均能说明反应已达平衡。L2BL2CL2DL27．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)。下列各项：①2v(NH3)＝v(CO2)；②密闭容器中总压强不变；③密闭容器中混合气体的密度不变；④密闭容器中氨气的体积分数不变；⑤密闭容器中c(NH3)不变。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是()A．②③⑤B．②③④C．①④D．全部【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的判断A2v(NH3)＝v(CO2)，没有说明是正反应速率，还是逆反应速率，也不符合化学计量数的比例关系，①错误；该反应是气体体积增大、压强增大的反应，密闭容器中总压强不变，能说明反应达到平衡，②正确；根据ρ＝eq\f(m,V容器)，气体质量增加，容器体积不变，密闭容器中混合气体的密度不变，能说明反应达到平衡，③正确；NH3(g)、CO2(g)的量始终是以2∶1增加，因此密闭容器中氨气的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡，④错误；密闭容器中c(NH3)不变，各物质的浓度不再改变能作为反应达到平衡状态的标志，⑤正确。L2BL2CL2DL2二、单项选择题=2\*ROMANII8．一定条件下，0.3molX(g)与0.3molY(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)⇌2Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1，下列说法正确的是()A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1B．达到平衡时，反应放出0.1akJ的热量C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的判断A反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1L1B达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1mol，反应放出的热量小于0.1akJL2C恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率也不变L2DX(g)＋3Y(g)2Z(g)起始/mol0.30.30变化/molx

3x2x变后/mol0.3－x0.3－3x

2xX的体积分数为eq\f(0.3－x,0.6－2x)×100%＝50%，X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡L39．某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)⇌2C(g)。若维持温度和压强不变，当达到平衡时容器的体积为VL，其中C气体的体积占10%。下列推断正确的是()A.原混合气体的体积为1.2VLB.原混合气体的体积为1.1VLC.反应达到平衡时气体A消耗掉0.15VLD.反应达到平衡时气体B消耗掉0.05VL【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平化学平衡状态的判断A根据反应A(g)＋3B(g)⇌2C(g)，各物质体积变化量为0.05V、0.15V、0.1V，则生成C的体积等于反应混合气体减少的总体积，即为0.1V，气体A所消耗的体积等于混合气体减少的总体积的一半，气体B所消耗的体积等于混合气体减少的总体积的1.5倍，由于平衡时总体积减少10%VL，则原混合气体的体积应为VL＋10%VL＝1.1VL，建立平衡时气体A的消耗为0.5×10%VL＝0.05VL，气体B的消耗为1.5×10%VL＝0.15VLL3BL3CL3DL3三、非选择题10．一定温度下，在10L密闭容器中加入5molSO2和3molO2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，10min时，反应达到平衡状态，此时有3molSO2发生了反应。(1)反应生成了________molSO3，v(SO2)＝________。(2)平衡时SO3的浓度是________，SO2的转化率是________。(3)平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。(4)物质的浓度不再改变标