2022年高中化學(xué) 第三節(jié) 化學(xué)平衡教案 新人教版選修4

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1、2022年高中化學(xué) 第三節(jié) 化學(xué)平衡教案 新人教版選修4 教學(xué)目標(biāo)： 知識(shí)與技能： ①理解化學(xué)反應(yīng)的可逆性； ②掌握化學(xué)平衡的涵義，理解化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率之間的內(nèi)在聯(lián)系； ③理解勒夏特列原理的涵義，掌握濃度、壓強(qiáng)、溫度等條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響； ④掌握化學(xué)平衡常數(shù)的含義及其簡(jiǎn)單計(jì)算； ⑤掌握化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，如平衡濃度轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化，平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等。 過程與方法： ①在理解化學(xué)平衡時(shí)，初步掌握將化學(xué)問題以及內(nèi)在規(guī)律抽象為數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題的能力； ②培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、歸納、概括和總結(jié)的能力； ③以平衡移

2、動(dòng)定律為主線，結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行串聯(lián)、延伸培養(yǎng)分析問題的能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過對(duì)動(dòng)態(tài)平衡的學(xué)習(xí)，加深理解“對(duì)立統(tǒng)一”這一辯證唯物主義觀點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 化學(xué)平衡的特征 濃度、壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 教學(xué)難點(diǎn)： 化學(xué)平衡的建立 平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用 課時(shí)安排：2課時(shí) 教學(xué)方法：?jiǎn)栴}探究、實(shí)驗(yàn)觀察、啟發(fā)討論、歸納推理 教學(xué)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(xué)過程： 　　　　　　　　 第一課時(shí) 【引入】化學(xué)反應(yīng)速率

3、討論的是化學(xué)反應(yīng)快慢的問題，但是在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中只考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢是不夠的，因?yàn)槲覀兗认Ｍ磻?yīng)物盡可能快地轉(zhuǎn)化為生成物，同時(shí)又希望反應(yīng)物盡可能多地轉(zhuǎn)化為生成物。前者是化學(xué)反應(yīng)速率問題，后者即是化學(xué)平衡要研究的內(nèi)容。這一節(jié)我們就來研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問題。 【板書】第三節(jié) 化學(xué)平衡 【講解】如果對(duì)于一個(gè)能順利進(jìn)行的、徹底的化學(xué)反應(yīng)來說，由于反應(yīng)物已全部轉(zhuǎn)化為生成物，如酸與堿的中和反應(yīng)就不存在什么進(jìn)行程度的問題。所以，化學(xué)平衡的研究對(duì)象是可逆反應(yīng)。 【閱讀】閱讀教材25頁了解什么是可逆反應(yīng)？可逆反應(yīng)有什么特點(diǎn)？什么是正反應(yīng)、逆反應(yīng)？ 【學(xué)生回答】在同一條件下，能同時(shí)向正、逆兩

4、個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)為可逆反應(yīng)。 【設(shè)問】在一密閉容器中通入2molSO2和1mol18O2（加入V2O5并加熱），若隔一段時(shí)間后做同位素示蹤檢測(cè)18O原子，在哪些物質(zhì)中存在18O原子？經(jīng)過足夠長的時(shí)間，最終能否得到2mol SO３？ 【討論后回答】可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：在正反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)逆反應(yīng)也在進(jìn)行；可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底。 【板書】一、可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng) １、 可逆反應(yīng)： ２、 可逆反應(yīng)的特點(diǎn)： 【過渡】大家來考慮這樣一個(gè)問題，我現(xiàn)在在一個(gè)盛水的水杯中加入蔗糖，當(dāng)加入一定量之后，憑大家的經(jīng)驗(yàn)，你們覺得會(huì)怎么樣呢？ 【學(xué)生回答】開始加進(jìn)去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。

5、【設(shè)問】不溶了是否就意味著停止溶解呢？ 【學(xué)生回答】回憶所學(xué)過的溶解原理，閱讀教材自學(xué)思考后回答：沒有停止。因?yàn)楫?dāng)蔗糖溶于水時(shí)，一方面蔗糖分子不斷地離開蔗糖表面，擴(kuò)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(dāng)這兩個(gè)相反的過程的速率相等時(shí)，蔗糖的溶解達(dá)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(dāng)?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(dòng)畫演示一定量蔗糖分子在水中的溶解過程。 【學(xué)生】觀看動(dòng)畫效果，進(jìn)一步理解溶解過程。 【講解】這時(shí)候我們就說，蔗糖的溶解達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)，溶解速率等于結(jié)晶速率是一個(gè)動(dòng)態(tài)

6、平衡。 【板書】3、溶解平衡的建立 開始時(shí)：v(溶解)>v(結(jié)晶) 平衡時(shí)：v(溶解)=v(結(jié)晶) 固體溶質(zhì) 溶液中的溶質(zhì) 結(jié)論：溶解平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡 【過渡】那么對(duì)于可逆反應(yīng)來說，又是怎樣的情形呢？我們以CO和H2O（g）的反應(yīng)為例來說明化學(xué)平衡的建立過程。 【板書】二、化學(xué)平衡狀態(tài) 1、化學(xué)平衡的建立 【討論】可逆反應(yīng)CO+H2O(g)CO2+H2，在1L密閉容器中進(jìn)行，已知起始時(shí)，CO和H2O（g）的物質(zhì)的量均為0.05mol，請(qǐng)你畫出反應(yīng)物濃度和生成物濃度隨時(shí)間變化的圖形（c—t圖）及反應(yīng)速率（v正、v逆）隨時(shí)間變化的圖形（v—t圖）并總結(jié)規(guī)律。 【學(xué)生討論

7、后畫出】 由以上分析，總結(jié)什么是化學(xué)平衡狀態(tài)？ 【板書】化學(xué)平衡狀態(tài)： 化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對(duì)象：一定條件下的可逆反應(yīng) 【討論】1、反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物CO、H2O(g)的濃度和生成物CO2、H2的濃度如何？正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率如何？ ２、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物的濃度怎樣變化？正、逆反應(yīng)速率怎樣變化？ ３、當(dāng)ｖ正＞ｖ逆時(shí)，反應(yīng)物的濃度和生成物濃度會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？為什么？ 【講解】一定條件下，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間變化而變化的狀態(tài)。平衡狀態(tài)也就是該可逆反應(yīng)在該條件下反應(yīng)進(jìn)行的最大程度。 【討論】１、當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)

8、達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持不變，這時(shí)反應(yīng)是否停止了？（強(qiáng)調(diào)ｖ正＝ｖ逆≠０；平衡是動(dòng)態(tài)的，而不是靜止的） ２、為什么達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變？（強(qiáng)調(diào)動(dòng)和靜以及現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系） 3、化學(xué)平衡狀態(tài)是不是永恒不變的？（強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡是有條件的、暫時(shí)的、相對(duì)的平衡，強(qiáng)調(diào)內(nèi)因和外因的關(guān)系） 【通過討論，閱讀教材后總結(jié)回答，板書】 【板書】2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征： （1） 動(dòng)：動(dòng)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(xué)平衡狀態(tài)將被破壞 【講解】在具體的學(xué)習(xí)過程中，要判斷一個(gè)可逆化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡

9、狀態(tài)，必須充分地利用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，去靈活地尋找在問題中描述的各種標(biāo)志，最根本的原則就是看這些標(biāo)志能否表明ｖ正=ｖ逆，或反應(yīng)物的各組分的濃度一定，就可知化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)了。 【練習(xí)】在一定條件下，密閉容器中進(jìn)行如下的可逆反應(yīng)：N2+3H22NH3請(qǐng)判斷下列情況是否說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)： （1） 反應(yīng)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(shí)間內(nèi)生成nmolN2同時(shí)生成3nmolH2； （4） 反應(yīng)物混合體系的壓強(qiáng)不隨時(shí)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(nèi)混合其體

10、的密度不再變化。 教學(xué)說明： 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡知識(shí)都是很抽象的，在教學(xué)中只能以學(xué)生所熟悉的蔗糖溶解平衡的建立入手，逐步設(shè)置知識(shí)臺(tái)階，應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)，對(duì)可逆反應(yīng)CO+H2O(g)CO2+H2的數(shù)據(jù)作圖形分析，慢慢地導(dǎo)入化學(xué)平衡的建立?；瘜W(xué)平衡的觀點(diǎn)建立了，化學(xué)平衡的特征就順理成章地總結(jié)出來了。 第二課時(shí) 【復(fù)習(xí)引入】化學(xué)平衡的特征是什么？ 當(dāng)外界條件改變時(shí)，化學(xué)平衡將會(huì)發(fā)生移動(dòng)，直到達(dá)到新的平衡。下面我們著重學(xué)習(xí)影響化學(xué)平衡的外界條件及影響結(jié)果。 【板書】外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響 1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 【實(shí)驗(yàn)探究】仔細(xì)觀察教材[實(shí)驗(yàn)2—5]和[實(shí)驗(yàn)

11、2—6]可以得出什么結(jié)論？ 結(jié)論：增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)； 增大生成物濃度，逆反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)； 減小反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)； 減小生成物濃度，逆反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)。 【學(xué)生總結(jié)，教師板書】 （1）規(guī)律：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，都使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度都使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 【討論】在v—t圖中表示出增加

12、FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反應(yīng)速率的變化情況。 【練習(xí)】畫出以下幾種情況的速率—時(shí)間圖 減小生成物濃度 減小反應(yīng)物濃度 增大生成物濃度 增大反應(yīng)物濃度 （由四個(gè)學(xué)生板演后，不完善或不正確的地方由其他學(xué)生修改、補(bǔ)充，由教師總結(jié)得出以下結(jié)論） 【分組討論】以上平衡移動(dòng)的v—t圖有何特點(diǎn)？ （討論后每組選出一個(gè)代表回答） a、 改變反應(yīng)物濃度，只能使正反應(yīng)速率瞬間增大或減??；改變生成物濃度，只能使逆反應(yīng)速率瞬間增大或減小。 b、 只要正反應(yīng)速率在上面，逆反應(yīng)速率在下面，即v正>v逆化學(xué)平衡一定向正反應(yīng)方向

13、移動(dòng)；反之向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 c、 只要是增大濃度，不論增大的是反應(yīng)物濃度，還是生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)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(xí)】可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，改變下列條件，能否引起平衡的移動(dòng)?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(shè)問】加入更多的碳為什么平衡不移動(dòng)？ 【學(xué)生回答】因?yàn)樵黾犹嫉挠昧坎⒉荒芨淖兤錆舛龋荒芨淖兎磻?yīng)速率。 【講解】對(duì)，增加固體或純液體的量不能改變其濃度，也不能改變反應(yīng)速率。所以v正仍等于v逆平衡不移動(dòng)。 以

14、上我們研究了濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，下面我們?cè)賮硌芯坑绊懟瘜W(xué)平衡的其他因素。 【板書】2、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響 下表是450℃時(shí)，N2和H2反應(yīng)生成NH3（N2+3 H22 NH3）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 壓強(qiáng) /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(jié)論： 在其他條件不變的情況下，增大壓強(qiáng)，平衡向 移動(dòng)，減小壓強(qiáng)，平衡向 移動(dòng)。 【討論】1、對(duì)于H2(g)+I2(g)2HI反應(yīng)，若改變壓強(qiáng)，平衡有何變化？為什么？ 2、對(duì)于平衡混合物

15、都是固體或液體的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡怎樣移動(dòng)？ 【學(xué)生討論后，回答】 1、平衡不移動(dòng)，因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體體積不變； 2、壓強(qiáng)對(duì)固體和液體幾乎無影響。 【板書】對(duì)有氣體參加且反應(yīng)前后氣體體積有變化的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，使化學(xué)平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)；減小壓強(qiáng)使化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積無變化的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)化學(xué)平衡不移動(dòng)。 【練習(xí)】下列反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡是否移動(dòng)？向哪個(gè)方向移動(dòng)？ ①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) ③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(

16、g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ⑤H2S(g) H2(g)+S(s) 答案：①正向移動(dòng)；②不移動(dòng)；③逆向移動(dòng)；④逆向移動(dòng)；⑤不移動(dòng) 【過渡】從上面的分析可知，改變一種反應(yīng)物或生成物的濃度，一定會(huì)引起平衡移動(dòng)，而改變壓強(qiáng)卻不一定能引起平衡移動(dòng)。若是改變溫度是否會(huì)引起平衡移動(dòng)呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來得出結(jié)論。 【板書】3、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 【實(shí)驗(yàn)探究】觀察[實(shí)驗(yàn)2—7] NO2為 色氣體，N2O4為 色氣體 對(duì)于反應(yīng)2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/mol，升高溫度，混合氣體的顏色 ，

17、降低溫度，混合氣體顏色 。 升高溫度，化學(xué)平衡向 方向移動(dòng) 降低溫度，化學(xué)平衡向 方向移動(dòng) 【學(xué)生討論后，得出結(jié)論】 【板書】結(jié)論：在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng)；降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)的方向移動(dòng)。 【引導(dǎo)】升高溫度，正逆反應(yīng)速率均會(huì)增大，但從平衡移動(dòng)方向來看，誰增大幅度大？ 【學(xué)生回答】逆反應(yīng)速率 【引導(dǎo)】降低溫度，誰降低幅度大？ 【學(xué)生回答】逆反應(yīng)速率 請(qǐng)大家根據(jù)改變我的時(shí)，正逆反應(yīng)速率的變化，畫出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)和正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)兩種情況下，升高和降低溫度時(shí)，平衡移動(dòng)過程的速率

18、—時(shí)間圖。 （學(xué)生在練習(xí)本上畫出，個(gè)別同學(xué)上黑板板演，由其他同學(xué)評(píng)價(jià)、修改，最后得出正確的結(jié)論） 【講解】我們知道影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素除濃度、壓強(qiáng)、溫度外，還有催化劑，但大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，催化劑只能同等程度地加快正逆反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需時(shí)間，卻不能引起平衡移動(dòng)。 【板書】4、催化劑對(duì)平衡無影響 【討論】根據(jù)以上外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？ 【學(xué)生討論后、回答、教師板書】 勒夏特列原理：如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一（如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。 【過渡】當(dāng)外界條件改變時(shí)，平衡將發(fā)生改變，但平

19、衡的移動(dòng)前后是否還有關(guān)系呢？下面我們就來研究化學(xué)平衡常數(shù)問題。 【板書】三、化學(xué)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(xué)生總結(jié)，教師板書】 化學(xué)平衡常數(shù)：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)。（用K表示） 對(duì)于反應(yīng)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(xué)生回答】只受溫度影響 閱讀教材例1、例2完成練習(xí)。 【練習(xí)】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下：FeO(s)+CO(g)

20、Fe(s)+CO2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))，其平衡常數(shù)可表示為K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃時(shí)K=0.263。 （1）溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，高爐內(nèi)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(shí)測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在這種情況下，該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài) （填是或否），此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是v正 v逆，其原因是：此時(shí)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(xué)說明： 本節(jié)教材在本章中起著承上啟下的作用，學(xué)好本節(jié)的知識(shí)不僅有利于學(xué)生更好地掌握前兩節(jié)所學(xué)知識(shí)，也為下一章的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。因濃度、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響等內(nèi)容在前幾節(jié)課已介紹過，故采用遷移來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本節(jié)的學(xué)習(xí)。首先，講述化學(xué)平衡移動(dòng)的概念及其研究它的實(shí)踐意義，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)目的性。然后，結(jié)合前幾節(jié)課內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生推測(cè)哪些條件可能會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。最后，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推測(cè)。最后的勒夏特列原理是通過學(xué)生總結(jié)學(xué)過的知識(shí)自己進(jìn)行總結(jié)得出，這樣有利于學(xué)生對(duì)這個(gè)較為抽象的理論有一個(gè)更加深入的認(rèn)識(shí)。