完成练习,熟练K的使用
小组交流,讨论
采用数据方法使学生认识到K的功能价值。
从定量的角度体会研究平衡常数的意义
预测反应进行的程度
影响化学平衡常数的因素
【提问】
通过数据,K受什么因素影响?
观察分析表中数据
对比同一反应不同温度下的K值,得出K受温度影响的结论
对比同一反应不同温度下的K值,得出K受温度影响的结论
本节课小结
【小结】本节课主要从可逆反应的化学平衡状态出发,探讨化学平衡的限度问题。
倾听、感悟
建立对化学反应限度的认识
八、板书设计
一、化学平衡的特点
二、化学平衡状态
三、化学反应限度——K
九、课后反思
在教学中要创设氛围,发挥学生主动性,体现新课标理念。
本节课内容抽象,理论强,设计中充分利用教材中有关实例,强化直观教学,引导学生循序渐进,分析讨论,归纳总结,提升理论。
让学生理解平衡常数的含义,自己归纳出应用化学平衡常数应注意的问题,能运用化学平衡常数分析解决一些实际问题,能既完成学习任务,又培养了科学思维能力,为以后化学理论学习打下基础。
由于时间紧迫,所以这节课在练习上还有些欠缺,以后应加以注意。
但总体效果良好!
第三节化学平衡
临沂高新实验中学尹克平
教学目标:
知识与技能:
理解化学反应的可逆性;
掌握化学平衡的涵义,理解化学平衡和化学反应速率之间的内在联系;
理解勒夏特列原理的涵义,掌握浓度、压强、温度等条件对化学反应速率的影响;
掌握化学平衡常数的含义及其简单计算;
掌握化学平衡的有关计算,如平衡浓度转化率、反应前后气体压强变化,平衡混合气体的平均相对分子质量等。
过程与方法:
在理解化学平衡时,初步掌握将化学问题以及内在规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的能力;
培养学生分析、推理、归纳、概括和总结的能力;
以平衡移动定律为主线,结合实验进行串联、延伸培养分析问题的能力。
情感态度与价值观:
通过对动态平衡的学习,加深理解“对立统一”这一辩证唯物主义观点
教学重点:
化学平衡的特征
浓度、压强和温度对化学平衡的影响
教学难点:
化学平衡的建立
平衡移动原理的应用
课时安排:
2课时
教学方法:
问题探究、实验观察、启发讨论、归纳推理
教学用具:
药品:
0.01mol/LFeCl3、0.01mol/LKSCN、1mol/LFeCl3、1mol/LKSCN、NO2和N2O4混合气体
仪器:
4支小试管、两只小烧杯
教学过程:
第一课时
【引入】化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题,但是在化学研究和化工生产中只考虑化学反应进行的快慢是不够的,因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物,同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。
前者是化学反应速率问题,后者即是化学平衡要研究的内容。
这一节我们就来研究化学反应进行的程度问题。
【板书】第三节化学平衡
【讲解】如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说,由于反应物已全部转化为生成物,如酸与碱的中和反应就不存在什么进行程度的问题。
所以,化学平衡的研究对象是可逆反应。
【阅读】阅读教材25页了解什么是可逆反应?
可逆反应有什么特点?
什么是正反应、逆反应?
【学生回答】在同一条件下,能同时向正、逆两个反应方向进行的反应为可逆反应。
【设问】在一密闭容器中通入2molSO2和1mol18O2(加入V2O5并加热),若隔一段时间后做同位素示踪检测18O原子,在哪些物质中存在18O原子?
经过足够长的时间,最终能否得到2molSO3?
【讨论后回答】可逆反应的特点:
在正反应进行的同时逆反应也在进行;可逆反应不能进行到底。
【板书】
一、可逆反应与不可逆反应
1、可逆反应:
2、可逆反应的特点:
【过渡】大家来考虑这样一个问题,我现在在一个盛水的水杯中加入蔗糖,当加入一定量之后,凭大家的经验,你们觉得会怎么样呢?
【学生回答】开始加进去的很快就溶解了,加到一定量之后就不溶了。
【设问】不溶了是否就意味着停止溶解呢?
【学生回答】回忆所学过的溶解原理,阅读教材自学思考后回答:
没有停止。
因为当蔗糖溶于水时,一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面,扩散到水里去;另一方面蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体,当这两个相反的过程的速率相等时,蔗糖的溶解达到了最大限度,形成蔗糖的饱和溶液。
【讲解】所以说刚才回答说不溶解了是不恰当的,只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了,溶解并没有停止。
【投影】三维动画演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。
【学生】观看动画效果,进一步理解溶解过程。
【讲解】这时候我们就说,蔗糖的溶解达到了平衡状态,此时,溶解速率等于结晶速率是一个动态平衡。
【板书】3、溶解平衡的建立
开始时:
v(溶解)>v(结晶)
平衡时:
v(溶解)=v(结晶)
固体溶质
溶液中的溶质
结论:
溶解平衡是一种动态平衡
【过渡】那么对于可逆反应来说,又是怎样的情形呢?
我们以CO和H2O(g)的反应为例来说明化学平衡的建立过程。
【板书】
二、化学平衡状态
1、化学平衡的建立
【讨论】可逆反应CO+H2O(g)
CO2+H2,在1L密闭容器中进行,已知起始时,CO和H2O(g)的物质的量均为0.05mol,请你画出反应物浓度和生成物浓度随时间变化的图形(c—t图)及反应速率(v正、v逆)随时间变化的图形(v—t图)并总结规律。
【学生讨论后画出】
由以上分析,总结什么是化学平衡状态?
【板书】化学平衡状态:
化学平衡状态研究的对象:
一定条件下的可逆反应
【讨论】1、反应开始时,反应物CO、H2O(g)的浓度和生成物CO2、H2的浓度如何?
正反应和逆反应的速率如何?
2、随着反应的进行,反应物和生成物的浓度怎样变化?
正、逆反应速率怎样变化?
3、当v正>v逆时,反应物的浓度和生成物浓度会不会发生变化?
为什么?
【讲解】一定条件下,正、逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再随时间变化而变化的状态。
平衡状态也就是该可逆反应在该条件下反应进行的最大程度。
【讨论】1、当一个可逆反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,这时反应是否停止了?
(强调v正=v逆≠0;平衡是动态的,而不是静止的)
2、为什么达到平衡状态时反应混合物中各物质的浓度保持不变?
(强调动和静以及现象与本质的关系)
3、化学平衡状态是不是永恒不变的?
(强调化学平衡是有条件的、暂时的、相对的平衡,强调内因和外因的关系)
【通过讨论,阅读教材后总结回答,板书】
【板书】2、化学平衡状态的特征:
(1)动:
动态平衡
(2)等:
v正=v逆
(3)定:
各组分的浓度不再发生变化
(4)变:
如果外界条件改变,原有的化学平衡状态将被破坏
【讲解】在具体的学习过程中,要判断一个可逆化学反应是否达到平衡状态,必须充分地利用化学平衡状态的特征,去灵活地寻找在问题中描述的各种标志,最根本的原则就是看这些标志能否表明v正=v逆,或反应物的各组分的浓度一定,就可知化学反应是否达到平衡状态了。
【练习】在一定条件下,密闭容器中进行如下的可逆反应:
N2+3H2
2NH3请判断下列情况是否说明该反应已经达到化学平衡状态:
(1)反应物浓度等于生成物浓度;
(2)容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1:
3:
2;
(3)单位时间内生成nmolN2同时生成3nmolH2;
(4)反应物混合体系的压强不随时间段的变化而变化;
(5)H2的生成速率等于NH3的生成速率;
(6)容器内混合其体的密度不再变化。
教学说明:
化学反应速率及化学平衡知识都是很抽象的,在教学中只能以学生所熟悉的蔗糖溶解平衡的建立入手,逐步设置知识台阶,应用所学的化学反应速率的知识,对可逆反应CO+H2O(g)
CO2+H2的数据作图形分析,慢慢地导入化学平衡的建立。
化学平衡的观点建立了,化学平衡的特征就顺理成章地总结出来了。
第二课时
【复习引入】化学平衡的特征是什么?
当外界条件改变时,化学平衡将会发生移动,直到达到新的平衡。
下面我们着重学习影响化学平衡的外界条件及影响结果。
【板书】外界条件对化学平衡的影响
1、浓度对化学平衡的影响
【实验探究】仔细观察教材[实验2—5]和[实验2—6]可以得出什么结论?
结论:
增大反应物浓度,正反应速率,平衡向移动;
增大生成物浓度,逆反应速率,平衡向移动;
减小反应物浓度,正反应速率,平衡向移动;
减小生成物浓度,逆反应速率,平衡向移动。
【学生总结,教师板书】
(1)规律:
其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,都使化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度都使化学平衡向逆反应方向移动。
【讨论】在v—t图中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后,正、逆反应速率的变化情况。
【练习】画出以下几种情况的速率—时间图
减小生成物浓度减小反应物浓度增大生成物浓度增大反应物浓度
(由四个学生板演后,不完善或不正确的地方由其他学生修改、补充,由教师总结得出以下结论)
【分组讨论】以上平衡移动的v—t图有何特点?
(讨论后每组选出一个代表回答)
a、改变反应物浓度,只能使正反应速率瞬间增大或减小;改变生成物浓度,只能使逆反应速率瞬间增大或减小。
b、只要正反应速率在上面,逆反应速率在下面,即v正>v逆化学平衡一定向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动。
c、只要是增大浓度,不论增大的是反应物浓度,还是生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度,新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。
【练习】可逆反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡的移动?
CO浓度有何变化?
增大水蒸气浓度
加入更多的碳
增加氢气浓度
【设问】加入更多的碳为什么平衡不移动?
【学生回答】因为增加碳的用量并不能改变其浓度,不能改变反应速率。
【讲解】对,增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变反应速率。
所以v正仍等于v逆平衡不移动。
以上我们研究了浓度对化学平衡的影响,下面我们再来研究影响化学平衡的其他因素。
【板书】2、压强对化学平衡的影响
下表是450℃时,N2和H2反应生成NH3(N2+3H2
2NH3)的实验数据。
压强/Mpa
1
5
10
30
60
100
NH3/%
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
分析上述数据,你可以得出什么结论:
在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向移动,减小压强,平衡向移动。
【讨论】1、对于H2(g)+I2(g)
2HI反应,若改变压强,平衡有何变化?
为什么?
2、对于平衡混合物都是固体或液体的反应,改变压强,平衡怎样移动?
【学生讨论后,回答】
1、平衡不移动,因为反应前后气体体积不变;
2、压强对固体和液体几乎无影响。
【板书】对有气体参加且反应前后气体体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强使化学平衡向气体体积增大的方向移动;对于反应前后气体体积无变化的反应,改变压强化学平衡不移动。
【练习】下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?
向哪个方向移动?
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g)
H2O(g)+C(s)
CO(g)+H2(g)
CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)
H2S(g)
H2(g)+S(s)
答案:
正向移动;
不移动;
逆向移动;
逆向移动;
不移动
【过渡】从上面的分析可知,改变一种反应物或生成物的浓度,一定会引起平衡移动,而改变压强却不一定能引起平衡移动。
若是改变温度是否会引起平衡移动呢?
下面我们通过实验来得出结论。
【板书】3、温度对化学平衡的影响
【实验探究】观察[实验2—7]
NO2为色气体,N2O4为色气体
对于反应2NO2(g)
N2O4(g)△H=—56.9KJ/mol,升高温度,混合气体的颜色,
降低温度,混合气体颜色。
升高温度,化学平衡向方向移动
降低温度,化学平衡向方向移动
【学生讨论后,得出结论】
【板书】结论:
在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应的方向移动。
【引导】升高温度,正逆反应速率均会增大,但从平衡移动方向来看,谁增大幅度大?
【学生回答】逆反应速率
【引导】降低温度,谁降低幅度大?
【学生回答】逆反应速率
请大家根据改变我的时,正逆反应速率的变化,画出正反应为放热反应和正反应为吸热反应两种情况下,升高和降低温度时,平衡移动过程的速率—时间图。
(学生在练习本上画出,个别同学上黑板板演,由其他同学评价、修改,最后得出正确的结论)
【讲解】我们知道影响化学反应速率的因素除浓度、压强、温度外,还有催化剂,但大量实验事实证明,催化剂只能同等程度地加快正逆反应速率,缩短达到化学平衡所需时间,却不能引起平衡移动。
【板书】4、催化剂