2019-2020年高中化學(xué) 第二章 第三節(jié) 化學(xué)平衡教案 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第二章 第三節(jié) 化學(xué)平衡教案 新人教版選修4 〖教學(xué)內(nèi)容分析〗 教材的理論性較強(qiáng)，比較抽象。如濃度、溫度等外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，以及化學(xué)平衡觀點(diǎn)的建立等，對學(xué)生來說都具有一定的難度。因此，教材注意采用多種方式，將一些較抽象的知識用淺顯通俗的方式表達(dá)出來，幫助學(xué)生理解有關(guān)知識。教材注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法。例如，教材在介紹平衡移動原理時，既充分肯定它的作用，說明它適用于所有的動態(tài)平衡，又指出它亦有局限性，即不能用它來判斷建立新平衡所需要的時間，以及平衡建立過程中各物質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系等。 〖教學(xué)目標(biāo)設(shè)定〗 1．了解可逆反應(yīng)，掌握化學(xué)平衡的概念及其特點(diǎn)。 2．培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納，語言表達(dá)能力。 3．結(jié)合平衡是相對的、有條件的、動態(tài)的等特點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育。科學(xué)品質(zhì)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和思維習(xí)慣。 4．加強(qiáng)新知識的運(yùn)用，找到新舊知識的連接處是掌握新知識的關(guān)鍵。 〖教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)〗 重點(diǎn)、難點(diǎn)化學(xué)平衡的概念及其特點(diǎn)。 〖教學(xué)方法建議〗 類比，實(shí)驗(yàn)，歸納 〖教學(xué)過程設(shè)計(jì)〗 [創(chuàng)設(shè)問題情景] （由問題引入） 什么是可逆反應(yīng)？在一定條件下2molSO2與1molO2反應(yīng)能否得到2molSO3？得不到2molSO3，能得到多少摩SO3？也就是說反應(yīng)到底進(jìn)行到什么程度？這就是化學(xué)平衡所研究的問題。 [學(xué)生回答]在相同條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。SO2與O2的反應(yīng)為可逆反應(yīng)不能進(jìn)行完全，因此得不到2molSO3。 　　提出反應(yīng)程度的問題，引入化學(xué)平衡的概念。 　　結(jié)合所學(xué)過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學(xué)平衡的概念的實(shí)質(zhì)。 【分析】在一定條件下，2molSO2與1molO2反應(yīng)體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖?；貞洠伎疾⒆鞔?。 【板書】一、化學(xué)平衡狀態(tài) 1．定義：見課本P26頁 【分析】引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡研究的范圍，達(dá)到平衡的原因與結(jié)果進(jìn)行分析、歸納。 研究對象：可逆反應(yīng) 化學(xué)平衡前提：溫度、壓強(qiáng)、濃度一定 原因：v正=v逆（同一種物質(zhì)） 結(jié)果：各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變。 準(zhǔn)確掌握化學(xué)平衡的概念，弄清概念的內(nèi)涵和外延。 【提問】化學(xué)平衡有什么特點(diǎn)？ 【引導(dǎo)】引導(dǎo)學(xué)生討論并和學(xué)生一起小結(jié)。 為了使學(xué)生較好地理解動態(tài)平衡的含義，還可以引用適當(dāng)?shù)谋扔?。例如：?dāng)水槽中進(jìn)水和出水的速度相等時，槽內(nèi)水量保持不變；當(dāng)商場在一定時間里進(jìn)出人數(shù)相同時，商場內(nèi)人數(shù)保持不變等。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： 出示天平和裝了水的一個礦泉水瓶Ⅰ，等待靜止平衡，不動時稱為平衡狀態(tài)；一個空礦泉水瓶剪去上部，下部刺一個小孔； 按圖4所示向Ⅱ空瓶內(nèi)不斷倒水，使它出現(xiàn)與Ⅰ瓶水 位等高的狀態(tài)，而且保持這一水位。告訴學(xué)生這時水位不變了，也可以稱為平衡了。請思考Ⅰ與Ⅱ兩種平衡有何不同。 [學(xué)生得結(jié)論] Ⅰ為靜態(tài)平衡，Ⅱ?yàn)閯討B(tài)平衡。 　　加深對平衡概念的理解。 討論題：在一定溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是（ ） 　?。ˋ）混合氣顏色不隨時間的變化 　?。˙）數(shù)值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗） 　?。–）單位時間內(nèi)反應(yīng)物減少的分子數(shù)等于生成物增加的分子數(shù) 　　（D）壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化 　?。‥）混合氣的平均分子量不變 　　討論結(jié)果：因?yàn)樵摲磻?yīng)如果達(dá)平衡，混合物體系中各組分的濃度與總物質(zhì)的量均保持不變，即顏色不變，壓強(qiáng)、平均分子量也不變。因此可作為達(dá)平衡的標(biāo)志（A）、（D）、（E）。 　　加深對平衡概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。 【過渡】化學(xué)平衡狀態(tài)代表了一定條件下化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行達(dá)到了最大程度，如何定量的表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度呢？ 2．轉(zhuǎn)化率：在一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時，某一反應(yīng)物消耗量占該反應(yīng)物起始量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，叫該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 公式：a=△c／c始100％ 　　通過討論明確由于反應(yīng)可逆，達(dá)平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100％。 　　通過掌握轉(zhuǎn)化率的概念，公式進(jìn)一步理解化學(xué)平衡的意義。 〖教學(xué)習(xí)題補(bǔ)充〗 1．對于一定溫度下的密閉容器中，可逆反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是（ ） （A）壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化 　　（B）混合氣的平均分子量一定 　?。–）生成n mol H2同時生成2n mol HI 　?。―）v（H2）=v（I2） 2．合成氨生產(chǎn)中，進(jìn)入塔內(nèi)的氮?dú)夂蜌錃怏w積比為1∶3，p=1.52107Pa（150atm），從合成塔出來的氨占平衡混合氣體積的16％，求合成塔出來的氣體的壓強(qiáng)。 平衡時NH3的體積分?jǐn)?shù)為： 選修4化學(xué)平衡 第2課時 〖教學(xué)目標(biāo)設(shè)定〗 1．了解濃度、壓強(qiáng)、溫度等外界條件對化學(xué)平衡移動的影響。 2．掌握用化學(xué)平衡的移動原理來定性定量地分析化學(xué)平衡問題。 3．了解平衡移動原理的重要意義，學(xué)會解決問題的科學(xué)方法。 〖教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)〗 化學(xué)平衡移動原理 〖教學(xué)方法建議〗 實(shí)驗(yàn)探究法，歸納法 〖教學(xué)過程設(shè)計(jì)〗 (1)濃度對平衡移動的影響 探究活動（一）濃度對化學(xué)平衡的影響 　　讓同學(xué)復(fù)述勒沙特里原理，然后提出并演示，鉻酸根 呈黃色，重鉻酸根 呈橙色。在水溶液中，鉻酸根離子和重鉻酸根離子存在下列平衡： 　　提問： 　?。?）若往鉻酸鉀溶液里加入硫酸，溶液顏色有什么變化？ 　?。?）再加氫氧化鈉溶液，顏色又有什么變化？ 　?。?）若又加酸溶液，顏色將怎樣變化？ 　?。?）含 溶液中加入硫酸，由于 濃度增加，上述平衡向生成 的方向移動， 濃度增加，溶液顏色由黃色變橙色。此時溶液顏色與 溶液的顏色相同。 　?。?）再加入 溶液，由于 中和溶液中的 ，使溶液中 濃度降低，上述平衡向生成 的方向移動， 濃度減少、 濃度增加，溶液顏色由橙色變成黃色。 　?。?）又加硫酸，溶液由黃色變橙色，理由同上。 按照下表操作欄實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。解釋顏色變化原因。 操 作 現(xiàn) 象 解 釋 增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動。 　?。?）壓強(qiáng)對平衡移動的影響 　　學(xué)習(xí)壓強(qiáng)對平衡移動影響的時候，要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)增大平衡體系壓強(qiáng)，混合物由各氣體組分的濃度以同等倍數(shù)增加，但是，這種氣體物質(zhì)濃度的等倍數(shù)增加，不見得會使正、逆反應(yīng)速率等倍增加。例如 　　當(dāng)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)時， ；如果此時把壓強(qiáng)增大一倍，則 均為原平衡濃度的兩倍，這種濃度的變化對正逆反應(yīng)速率的影響是： 　　這就是說當(dāng)把壓強(qiáng)增大一倍時，雖然正、逆反應(yīng)速率都增加了，正反應(yīng)速率是原平衡速率的8倍，逆反應(yīng)速率是原平衡速率的4倍。 　　所以，增加壓強(qiáng)會使平衡向生成三氯化硫的方向移動，也就是向氣體體積縮小的方向移動。 　　又如下述平衡體系： 1體積 2體積 是1體積， 是2體積，當(dāng)增加壓強(qiáng)時，逆反應(yīng)速率增加的多，使 ，平衡向逆反應(yīng)方向移動。 　　反應(yīng)物與生成物的氣體分子數(shù)相等，即氣體體積相等的反應(yīng)如： 壓強(qiáng)變化，并不能使平衡發(fā)生移動。 　　壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響可以總結(jié)如下：在溫度一定的條件下，增大壓強(qiáng)，使平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強(qiáng)，使平衡向氣體體積增大的方向移動；如果反應(yīng)物與生成物的氣體分子數(shù)相等時，改變壓強(qiáng)平衡不移動；平衡混合物各組分均為液相或固相時，改變壓強(qiáng)平衡也不移動 （3）溫度對平衡移動的影響 探究活動（二）溫度對化學(xué)平衡的影響 　　硫酸銅溶液中加入溴化鉀，發(fā)生下列反應(yīng)： 　　 　　藍(lán)色　　　　 綠色 　　將上述平衡體系加熱，使溶液溫度升高，顏色怎樣變化？冷卻后，顏色又怎樣改變？做實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕拇鸢浮? 　　在試管中加入0.1 M的 溶液5毫升，再加1 M 溶液2毫升，觀察所得溶液的顏色。倒出3毫升于另一試管，然后在酒精燈上加熱，觀察顏色變化（與沒加熱的溶液對比）。等加熱的試管稍稍冷卻后，把試管浸入冷水中，觀察顏色變化。 　　平衡體系溫度升高，溶液的綠色加深；冷卻后，顏色又變淺。 　　[儀器和藥品] 　　1．學(xué)生用：燒杯（50毫升）、滴定管2支、量筒（10毫升）、攪拌棒、試管、石棉網(wǎng)、鐵架臺（附鐵杯）、保溫瓶（貯開水）、酒精燈、火柴。 　　3 M氫氧化鈉溶液、3 M硫酸溶液、0.5 M氯化鐵溶液、0.1 M硫酸銅、1 M溴化鉀溶液。 2．講臺上公用：1 M鉻酸鉀溶液0.5升、1 M重鉻酸鉀溶液0.1升。 　　溫度對平衡移動的影響，取決于化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。對于正反應(yīng)方向是放熱的平衡體系，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動；正反應(yīng)方向是吸熱的平衡體系，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動。例如： （紅棕色） （無色） 　　升高溫度，紅棕色變深，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動；降低溫度，紅棕色變淺，說明平衡向正反應(yīng)方向移動。 【總結(jié)】 化學(xué)平衡的移動是由于濃度、溫度、壓強(qiáng)的變化，使 。當(dāng) 時，平衡向正反應(yīng)方向移動；當(dāng) 時，平衡向逆反應(yīng)方向移動。 濃度，壓強(qiáng)，溫度對化學(xué)平衡的影響，可以概括為平衡移動原理——勒沙特列原理：如果改變影響平衡的一個條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動（催化劑能等倍地增加正，逆反應(yīng)的速率，不能造成平衡的移動。） 〖教學(xué)習(xí)題補(bǔ)充〗 一、選擇題 1．下列事實(shí)不能用勒沙特列原理來解釋的是（ ） 　　（A）往硫化氫水溶液中加堿有利于 增加　?。˙）加入催化劑有利于氨氧化反應(yīng) 　?。–）高壓有利于合成氨反應(yīng)　?。―）500℃左右比室溫更有利于合成氨反應(yīng) 2．下列說法正確的是（ ） 　　（A）可逆反應(yīng)的特征是正反應(yīng)速率總是和逆反應(yīng)速率相等 　?。˙）其他條件不變時，使用催化劑只改變反應(yīng)速率，而不能改變化學(xué)平衡狀態(tài)。 　　（C）在其他條件不變時，升高溫度可以使化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動 　?。―）在其他條件不變時，增大壓強(qiáng)一定會破壞氣體反應(yīng)的平衡狀態(tài) 3．在某溫度下反應(yīng) 　　 　　在密閉容器中達(dá)到平衡。下列說法正確的是（ ） （A） 溫度不變，縮小體積， 轉(zhuǎn)化率增大 （B）溫度不變，增大體積， 產(chǎn)率提高 （C）升高溫度，增大體積，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動 （D）溫度降低，體積不變， 轉(zhuǎn)化率降低 4．氙氣和氟氣按一定比例混合，在一定條件下可直接反應(yīng)達(dá)到如下平衡 　　　　 　　下列變化既能加快反應(yīng)速率又能使平衡向正反應(yīng)方向移動的是（ ） 　?。ˋ）升高溫度 （B）加壓 （C）減壓 （D）適當(dāng)降溫 5．某溫度下碳和水蒸氣在密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng)： 　　　　 　　　　　 　　當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時測得 ， ，則 的濃度為（ ） 　?。ˋ）0.1mol/L （B）0.9mol/L 　　（C）1.8mol/L （D）1.9mol/L 6．在一定溫度下，向一個容積固定的密閉容器中充入2mol X氣體，發(fā)生反應(yīng) 　　　　 　　使反應(yīng)達(dá)到平衡，這時容器中混合氣體中X氣體體積分?jǐn)?shù)是a%。若在同一容器中，最初放入的是1mol Y和1mol Z的混合氣體，并在相同的溫度下使反應(yīng)達(dá)到平衡，這時混合氣體中X氣體所占的體積分?jǐn)?shù)是b%。則a和b的關(guān)系是（ ） 　?。ˋ）a＞b （B）a＝b　　?。–）a＜b　　?。―）2a＝b 7．在一定條件下，在四個相同容積的密閉容器中分別充入表中四種配比的氣體，發(fā)生的反應(yīng)是 　　　　 　　達(dá)平衡后，兩個容器內(nèi)四種物質(zhì)的濃度均相同的是（ ） 　?。ˋ）①和③ （B）①和② （C）②和④ （D）③和④ 8．在密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡時，A的濃度為0.5mol/L若保持溫度不變，將容器的容積擴(kuò)大到原來的2倍，達(dá)新平衡時A的濃度降為0.3mol/L。下列判斷正確的是（ ） 　　　　 　?。ˋ）X＋Y＜Z　　　　　　（B）平衡向正反應(yīng)方向移動 　?。–）B的轉(zhuǎn)化率降低　　?。―）C的體積分?jǐn)?shù)下降 答案： 1．B、D 2．B、C 3．A 4．B 5．B 6．A 7．A、C 8．C、D 二、計(jì)算題 在673K， 下，有1mol某氣體A，發(fā)生如下反應(yīng)： 并達(dá)到平衡，A在混合氣中的體積分?jǐn)?shù)為58.4%，混合氣總質(zhì)量為46g，密閉0.72g/L求： 　?。?）達(dá)到平衡后混合氣體的平衡分子量。 　　（2）A的轉(zhuǎn)化率。 　?。?）B的系數(shù)x的值。 　?。?）相同條件下反應(yīng)前A氣體密度是平衡混合氣密度的多少倍？ （4）達(dá)平衡時，混合氣物質(zhì)的量總和為反應(yīng)前的1.16倍，則達(dá)平衡時混合氣總體積為反應(yīng)前的1.16倍（保持恒壓），因此反應(yīng)前氣體密度為平衡時氣體密度的1.16倍。 選修4化學(xué)平衡 第3課時 〖教學(xué)目標(biāo)設(shè)定〗 1． 了解化學(xué)平衡常數(shù)的涵義。 2．能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 3．培養(yǎng)學(xué)生探索化學(xué)反應(yīng)變化規(guī)律的興趣。 〖教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)〗 化學(xué)平衡常數(shù)的表示方法和應(yīng)用 〖教學(xué)方法建議〗 討論，講授法 〖教學(xué)過程設(shè)計(jì)〗 下面我們以H2和I2的反應(yīng)為例，研究化學(xué)平衡的性質(zhì)。 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 在457.6℃時，反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度的有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 起始時各物質(zhì)的濃度 （molL—1） 平衡時各物質(zhì)的濃度 （molL—1） 平衡常數(shù) H2 I2 HI H2 I2 HI 1.19710—2 6.94410—3 0 5.61710—3 5.93610—4 1.27010—2 48.38 1.22810—2 9.96410—3 0 3.84110—3 1.52410—4 1.68710—2 48.61 1.20110—2 8.40310—3 0 4.58010—3 9.73310—4 1.48610—2 49.54 0 0 1.52010—2 1.69610—3 1.69610—4 1.18110—2 48.48 0 0 1.28710—2 1.43310—3 1.43310—4 1.00010—2 48.71 0 0 3.77710—2 4.21310—3 4.23110—4 2.93410—2 48.81 化學(xué)平衡常數(shù)平均值 48.74 分析上表的數(shù)據(jù)，可么得出以下結(jié)論：在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)），用符號K表示。例如， =K 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對于一般的可逆反應(yīng)， mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時，可以得出 例如，在25℃時，H2+Cl2 2HCl，K=5.31016；H2+Br2 2HBr，K=2.2109。K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，它的正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。一般地說，K>105時，該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了。K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 【例1】在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c(H2)=0.008 0 mol/L。 （1）求該反應(yīng)的平衡常數(shù)。 （2）在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20 mol，試求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。 【解】（1）依題意可知，平衡時c(H2)=0.008 0 mol/L，消耗c(H2)=0.002 0 mol/L，生成 c(HI)=0.004 0 mol/L H2 + I2 2HI 起始時各物質(zhì)濃度/molL—1 0.010 0.010 0 平衡時各物質(zhì)濃度/ molL—1 0.008 0 0.008 0 0.004 0 答：平衡常數(shù)為0.25。 （2）依題意可知，c(H2)=0.020 mol/L， c(I2)=0.020 mol/L 設(shè)H2的消耗濃度為x。則： H2 + I2 2HI 平衡時各物質(zhì)濃度/ molL—1 0.020－x 0.020－x 2x 因?yàn)镵不隨濃度發(fā)生變化， 解得x=0.004 0 mol/L 平衡時c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L c(HI)=0.008 0 mol/L 答：c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 0 mol/L。 【例2】在密閉容器中，將2.0 mol CO與10 mol H2O混合加熱到800℃，達(dá)到下列平衡： CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0 求CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。 【解】設(shè)x為達(dá)到平衡時CO轉(zhuǎn)化為CO2的物質(zhì)的量，V為容器容積。 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始濃度 平衡濃度 CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為： 答：CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為83%。 〖教學(xué)習(xí)題補(bǔ)充〗 1．2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng)： PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 達(dá)到平衡時，PCl5為0.40 mol，如果此時移走1.0mol PCl3和0.50 mol Cl2，在相同溫度下 再達(dá)平衡時PCl5的物質(zhì)的量是 （ ） A．0.40 mol B．0.20 mol C．小于0.20mol D．大于0.20mol，小于0.40mol 2．已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為：CO(g)+H2(g) CO2(g)+H2(g) 在427℃時的平衡常數(shù)是9.4。如果反應(yīng)開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L， 計(jì)算一氧化碳此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。