化学反应的限度教学案.docx

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化学反应的限度教学案

《化学反应的限度教学案》教学案

【课标研读】

1．描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

2．通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。

3．认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

【考纲解读】

1、了解化学反应的可逆性。

2、了解化学平衡建立的过程。

3、理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

4、理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律。

【教材分析】

本节教材在研究了“如何判断化学反应能否向某个方向自发进行”这一问题后，引领学生从“化学反应向某方向进行的限度”这一角度继续深入了解化学反应，即研究化学反应的限度。

化学反应的限度是认识化学反应的一个必不可少的维度，在本章中起着承上启下的作用。

教材紧抓平衡常数概念，将平衡常数作为讨论的总线索，用其定量描述平衡状态，依据其来分析平衡移动，并将平衡转化率阿作为定量描述平衡状态的补充，对于平衡移动问题的讨论，在建立浓度商Q概念的基础上，提出普遍适用的Q与K的比较判据;同时也介绍了适用于密闭体系的平衡移动的定性判据。

学生通过必修2的学习已经知道可逆反应进行到一定程度后即达到化学平衡状态，但不知道如何定量描述化学反应进行的限度;知道温度、压强、浓度等反应条件将使化学平衡状态发生移动，但不知道外界条件改变时化学平衡将如何移动。

本节教材在化学必修课程的基础上从化学反应的限度的定量描述和外界条件对化学平衡的影响这两个方面对化学平衡的有关问题进行深入的探讨。

【学情分析】

【教学策略】

本节内容无论是化学平衡常数、反应条件对化学平衡的影响，还是平衡的图像问题和等效平衡问题，理论性都非常强，且学生理解、应用的难度较大。

在教学过程中，要灵活的根据教学内容选择恰当的教学方法，充分发挥各学习小组的作用，采取自主、合作、探究的方法的同时，一定要加强对学生的引导。

建议在进行化学平衡常数的教学时，强化学习生的数据处理能力，引导学生在处理课本41页数据的过程中，体会平衡常数的涵义；在进行平衡转化率的教学时，在明确转化率涵义的基础上，通过分析典型例题，达到使学生掌握知识的目的；在进行条件对化学平衡的影响的教学时，通过实验探究的方法，变抽象为具体，引导学生归纳其中的规律。

【教学计划】

第一课时：

化学平衡常数

第二课时：

平衡转化率

第三课时：

反应条件对化学平衡的影响

第四课时：

平衡图像问题及等效平衡问题

第一课时化学平衡常数

【教学目标】

〖知识与技能〗

1、了解化学平衡常数的定义，能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。

2、理解化学平衡常数的意义，了解化学平衡常数的影响因素。

3、理解平衡转化率的涵义，能够进行平衡转化率的计算。

〖过程与方法〗

通过对各种数据资料的分析和处理，培养学生获取和处理信息的能力、分析推理能力。

〖情感态度与价值观〗

通过交流、讨论，培养学生的探究意识与合作意识。

【教学重点、难点】

重点：

化学平衡常数的意义；平衡转化率的计算

难点：

化学平衡常数的意义、温度对化学平衡常数的影响

【教学流程设计】

【知识回顾】学生根据学案要求回忆必修曾学习过的相关内容，同桌之间可以相互交流。

1、可逆反应的概念：

在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。

可逆反应的特点：

（1）不能进行到底，有一定限度

（2）正反两个方向的反应在同时进行

（3）一定条件下，正逆反应达平衡

2、化学平衡的概念

在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

它的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态。

化学平衡的本质：

同一物质V正=V逆

化学平衡特征

逆：

指可逆反应。

等：

V正=V逆

动：

V正=V逆≠0，动态平衡

定：

各组分浓度一定或物质的量一定（不是相等）

变：

外界条件改变，平衡被破坏，平衡将发生移动而建立新的平衡。

3、以可逆反应N2+3H22NH3为例说明怎样判断该反应是否达到化学平衡状态？

【引入新课】联想质疑：

可逆反应N2+3H22NH3不可能进行完全，即存在一定的限度，而反应限度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。

因此，只研究化学反应的方向是远远不够的，还学要关注化学反应的限度问题。

那么，怎样才能定量地描述化学反应的限度呢？

本节课我们就来探究这一问题。

【板书】第2节化学反应的限度

【交流研讨】学生独立完成课本42页的表格，归纳发现规律，同桌之间相互交流，然后积极阐述自己发现的“新规律”。

【归纳并板书】

一、化学平衡常数

1、涵义：

平衡体系中生成物系数次幂的乘积与反应物系数次幂的乘积之比。

2、表达式：

对于化学反应aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）

【强调】在温度一定时，K为常数。

【学生活动】阅读课本42页有关平衡常数的内容，了解书写平衡常数表达式的注意事项。

【板书】3、关于平衡常数注意事项

（1）一个确定化学方程式的化学反应的K值的大小只与温度有关。

（2）有纯固体或溶剂参加的反应，它们不列入平衡常数表达式。

【交流研讨】以学习小组为单位交流研讨课本43页相关内容并回答问题。

【引导】比较①和②，分析平衡常数表达式的书写与哪些因素有关；比较②和③，分析正、逆反应的平衡常数之间的关系。

【归纳板书】4、关于平衡常数表达式的注意事项

（1）平衡常数的表达式及单位与方程式的书写形式有关。

（2）化学反应的正逆反应的平衡常数互为倒数。

【学生活动】阅读43页倒数第二段填写学案

【强调】由于一个化学反应的某一平衡常数表达式与该反应化学方程式的一中表示形式相对应，因此不能笼统地说某一反应的平衡常数的数值是多少。

另外，平衡常数的单位也与化学方程式的表示形式相对应。

【设疑】我们研究平衡常数是为了研究化学反应的限度问题，反应的平衡常数与反应的限度之间存在怎样的关系呢？

【学生活动】以学习小组为单位，分析课本43页表2-2-1，归纳反应的平衡常数与反应的限度之间存在怎样的关系。

【归纳板书】5、化学平衡常数的应用

（1）判断反应的限度：

K值越大，反应进行的越完全。

【过渡】还可以应用平衡常数判别一个化学反应是否达到化学平衡状态。

【学生活动】阅读课本43页最后一段。

【知识支持】浓度商（Q）

对于化学反应：

aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）的任意状态

（2）判别化学反应是否达到化学平衡状态

K=Q可逆反应达到平衡状态

【课堂小结】

【课堂检测】1、关于C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）的平衡常数（K）书写形式，正确的是（）

2、在相同的温度下，已知反应：

①N2（g）+O2（g）

2NO（g）的平衡常K=3.84×10-31②2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）的平衡常K=3.10×1026（mol•L-1）-1则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（）

A、①>②B、①<②

C、①=②D、不能确定

第二课时平衡转化率

【教学目标】

〖知识与技能〗

1、理解平衡转化率的涵义，

2、能够进行平衡转化率的计算。

〖过程与方法〗

通过对各种数据资料的分析和处理，培养学生获取和处理信息的能力、分析推理能力。

〖情感态度与价值观〗

通过交流、讨论，培养学生的探究意识与合作意识。

【教学重点、难点】

平衡转化率的涵义及有关计算

【教学流程设计】

【知识复习】

【引入】利用化学平衡常数只能定性的研究反应的限度，有时不够直观，不能定量的分析某个反应进行到了什么程度。

【板书】二、平衡转化率（α）

1、表达式：

对于化学反应aA+bBcC+dD，反应物A的平衡转化率可表示为：

2、平衡转化率的有关计算

【引导】关于平衡常数和平衡转化率的计算主要有以下两种类型

（1）已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率

例1：

对于反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）,若在一定温度下，将0.1mol的SO2（g）和0.06molO2（g）注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.088mol的SO3（g）试求在该温度下

（1）此反应的平衡常数。

（2）求SO2（g）和O2（g）的平衡转化率

【师生互动】带领学生分析例题，展示解题过程与格式。

小结解题步骤。

【小结】由例1可知，一个已标明化学方程式的化学反应，在温度一定时虽然只有一个平衡常数，但是不同反应物的平衡转化率可能不同。

因此，脱离具体的平衡的反应物谈化学平衡转化率是没有意义的。

【练习】1、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：

2NO2

2NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：

[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,

[O2]=0.12mol/L.试求：

（1）该温度下反应的平衡常数。

（2）开始时NO2的浓度。

（3）NO2的转化率。

2、在某温度下，将H2（g）和I2（g）各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：

（1）反应的平衡常数

（2）其它条件不变，充入的H2（g）和I2（g）各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。

【板书】2、已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数

例2:

反应SO2（g）+NO2（g）

SO3（g）+NO（g）,若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2（g）和NO2（g）注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为60%，试求：

在该温度下。

（1）此反应的浓度平衡常数。

（2）若SO2（g）的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少？

【板书】3、知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。

例3、在1200℃时测得下列反应达平衡时,k=2.25.

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）。

若反应从CO2（g）和H2（g）开始，且CO2（g）和H2（g）的初始浓度分别为A、B、C三种情况。

试计算A情况下各物质的平衡浓度及CO2（g）和H2（g）平衡转化率。

c0（H2）mol/L

0.0100

0.0120

0.0080

c0（CO2）mol/L

0.0100

将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率（α）,分析结果，得出什么结论？

【问题探究】化学平衡常数与转化率的区别和联系

由化学平衡常数K可以推断反应进行的，K越大，说明反应进行的越，反应物的转化率也越，但K只与有关；转化率也可以表示某一可逆反应进行的，α越大，反应进行的越，但是α与反应物的起始浓度等因素有关，转化率变化，K变化。

【练习】【巩固练习】1、化学反应2A+B

2C达到平衡后升高温度，C的量增加，关于此反应说法正确的是（）

A、放热反应B、没有显著热量变化

C、吸热反应D、原平衡没有移动

在2L的容器中充入1molCO和1molH2O（g）,发生反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）800℃时反应达平衡,若k=1.求：

（1）CO的平衡浓度和转化率。

（2）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和2molH2O（g），CO和H2O（g）的平衡浓度和转化率是多少？

（3）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和4molH2O（g），CO和H2O（g）的平衡浓度和转化率是多少？

（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入H2O（g）物质的量为多少？

第三课时反应条件对化学平衡的影响

【教学目标】

〖知识与技能〗

通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。

〖过程与方法〗

引导学生体验通过实验探究分析解决问题，归纳内在规律

〖情感态度与价值观〗

认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

提高学生自主、合作、探究的意识

【教学重点、难点】

温度、浓度、压强对化学平衡的影响

【教学流程设计】

【知识回顾】对于可逆反应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g），在一定条件下，当正反应速率和逆反应速率相等时，该反应就达到了平衡状态，反应进行到了最大限度。

如果改变条件，正反应速率和逆反应速率不再相等，这个平衡就要被破坏，在新的条件下建立起新的平衡。

这样由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡移动。

如果平衡移动的结果使NH3的物质的浓度变大，则称平衡正向或向右移动；反之称平衡逆向移动或向左移动。

【质疑】你知道哪些外部条件可引起化学速率的改变？

【归纳】温度、浓度、压强、催化剂等外部条件的改变可能引起化学反应速率的改变。

【新课引入】这些条件的改变会对化学平衡产生怎样的影响呢？

【板书】1、温度的影响

【活动探究】二氧化氮在密闭的烧瓶中会发生聚合反应，生成四氧化二氮：

2NO2（g）

N2O4（g）△H=_57.2kJ·mol-1

红棕色无色

分别将盛有NO2的烧瓶放在空气、冷水和热水中，持续一段时间直到颜色不再发生变化为止。

请观察实验现象，填写下表。

序号

实验内容

实验现象

实验结论

（平衡移动方向）

温度变化

混合气体颜色

c（NO2）

将充有NO2的烧瓶放入冷水中

将充有NO2的烧瓶放入热水中

【交流研讨】对反应2NO2（g）

N2O4（g）△H=－57.2kJ·mol-1来说，改变温度时平衡移动的方向与化学反应热效应（吸热或放热）有什么关系？

【归纳】从实验事实可以看出，降低温度，平衡向生成N2O4的方向即放热的方向移动；升高温度，平衡向生成NO2的方向即吸热的方向移动。

一个反应并不能说明一条普遍的规律，需要更多实验事实证明。

【思考】请根据下列实验结果和数据思考下列反应改变温度时，平衡将向哪个方向移动？

平衡移动的方向与化学热效应（吸热或放热）有什么关系？

可逆反应

原平衡状态

改变

条件

新平衡状态

移动

方向

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）

△H<0

【N2】=20mol·L-1

【H2】=40mol·L-1

【NH3】=10mol·L-1

降温

【N2】=19.5mol·L-1

【H2】=38.5mol·L-1

【NH3】=11mol·L-1

2HI（g）

H2（g）+I2（g）

△H>0

【HI】=1.20mol·L-1

【H2】=0.20mol·L-1

【I2】=0.20mol·L-1

升温

【HI】=0.80mol·L-1

【H2】=0.40mol·L-1

【I2】=0.40mol·L-1

【探究归纳】此实验的变化规律与上一实验相同。

【小结】降低温度，平衡向放热的方向移动；升高温度，平衡向吸热的方向移动。

【质疑】为什么改变温度，平衡会发生移动？

【讨论】结合反应2NO2（g）

N2O4（g）的实验现象，请观察下列实验数据你会发现怎样的规律？

【数据分析】温度对平衡常数影响的实验数据

2NO2（g）

N2O4（g）△H=_57.2kJ·mol-1

T/K

298

333

K/mol-1·L

6.8

0.601

2NH3（g）

N2（g）+3H2（g）

△H=+92.2kJ·mol-1

T/K

473

673

873

K/（mol·L-1）2

0.0015

2.0

100

【分析】对于反应2NO2（g）

N2O4（g）在一定条件下达到平衡时，升高温度，平衡常数减小，原平衡被破坏，平衡只有逆向移动，在新的条件下才能建立起与新的平衡常数相对应的平衡状态。

因此，温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数来实现的。

【概括整合板书】升高温度，平衡向吸热的方向移动；降低温度平衡向放热方向移动。

改变温度，平衡常数发生改变，温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数来实现的。

可以利用温度对化学平衡的影响来判断某反应是吸热反应还是放热反应。

【巩固练习】1、化学反应2A+B

2C达到平衡后升高温度，C的量增加，关于此反应说法正确的是（）

A、放热反应B、没有显著热量变化

C、吸热反应D、原平衡没有移动

【迁移应用】在体积一定的密闭容器中，进行化学反应CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）,其化学平衡常数和温度的关系如下表：

t/℃

700

800

830

1000

1200

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式K=。

（2）该反应为反应（填”吸热”或”放热”）.

（3）某温度下,平衡浓度符合下式：

c（CO2）c（H2）=c（CO）c（H2O），可判断此时的温度为℃；

（4）若c（CO2）c（H2）

【过渡】可通过哪些途径或方法来实现浓度对化学平衡的影响？

【探究归纳】增大反应物或生成物的浓度，减小反应物或生成物的浓度。

【板书】2、浓度的影响

【交流研讨】请根据反应Fe3++3SCN-

Fe（SCN）3的化学平衡常数表达式K与浓度商Q的关系,讨论分别增大反应物和增大生成物浓度对化学平衡的影响。

改变浓度

Q、K关系

平衡移动方向

增大反应物浓度

增大c（FeCl3）或c（KSCN）

增大生成物浓度

增大c【Fe（SCN）3】

【理论预测】增大反应物浓度或减少生成物浓度，化学平衡正向移动，减少反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡逆向移动。

这一理论预测还需实验证明。

【活动探究】请根据提供的试剂和仪器，完成实验并填表。

试剂：

0.01mol·L-1FeCl3溶液、0.03mol·L-1KSCN溶液、1mol·L-1FeCl3溶液、1mol·L-1KSCN溶液

仪器：

胶头滴管、点滴板

【实验交流】学习小组内交流研讨。

编号

实验内容

实验现象

实验结论

分别取两滴0.01mol·L-1FeCl3与0.03mol·L-1KSCN混合

向1中再加少量1mol·L-1KSCN溶液

向1中再加少量1mol·L-1FeCl3溶液

向2中再加少量1mol·L-1FeCl3溶液

【交流研讨】

（1）增大或减小反应物浓度时，化学平衡将怎样移动，为什么？

（2）增大或减小生成物浓度时，化学平衡将怎样移动，为什么？

【探究归纳】找学生汇报实验现象并启发、引导得出结论。

【概括整合板书】若增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，QK，平衡逆向移动。

【设疑】改变浓度，化学平衡发生移动，K有变化吗？

α有变化吗？

【归纳总结】温度不变，K不变；一般而言，增大一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率提高。

【强调】固体和纯液体的浓度看作常数，改变固体或纯液体的量对化学平衡的移动没有影响。

【问题思考】反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）△H=_197.8kJ·mol-1是硫酸制造工业的基本反应。

在生产中常采用将过量的空气通入反应设备中的方法。

为什么？

【学生活动】学习小组内交流研讨，并积极发言。

【反馈矫正】增大O2的浓度，提高SO2的转化率。

【质疑】假定你是一名化工生产设计师，你还可建议采取哪些措施来提高SO2的转化率？

【说明】化学工业生产中，常常通过增加某一价廉，易得的反应物浓度来提高另一昂贵、稀缺的反应物的转化率，从而降低生产成本；为了提高产量，生产过程中常将生成物及时从体系中移走，使平衡右移。

【例题分析】在一定条件下,反应CO+NO2

CO2+NO达到平衡后，降低温度，混和气体的颜色变浅。

下列判断正确的是（）

A.正反应为吸热反应B.正反应为放热反应

C.CO的平衡转化率降低D.各物质的浓度不变

【课堂练习】1.关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体，尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。

其化学机理为：

①HUr+H2O

Ur-+H3O+

尿酸尿酸根离子

②Ur-（aq）+Na+（aq）

NaUr（s）

下列对反应②叙述中正确的是（）

A．正反应的△H>0B．正反应的△H<0

C．升高温度平衡正向移动D．降低温度平衡正向移动

2.在一定条件下，反应H2（g）+Br2（g）

2HBr（g）的△H<0，达到化学平衡状态且其他条件不变时：

（1）如果升高温度,平衡混合物的颜色；

（2）如果在体积固定的容器中加入一定量的氢气，化学平衡移动，Br2（g）的平衡转化率（变大、变小或不变）。

3.铬酸钾（K2CrO4）与重铬酸钾（K2Cr2O7）有如下转化:

2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O

黄色橙红色

已知重铬酸钾的稀溶液呈橙红色。

（1）向重铬酸钾的稀溶液中加入NaOH，溶液呈色；

（2）向

（1）的溶液中再加入过量的H2SO4，溶液呈色；

（3）向重铬酸钾的稀溶液中加入Ba（NO3）2溶液（BaCrO4为黄色沉淀）,则平衡向移动（填“左”或“右”）。

【情境创设】：

氧合血红蛋白与碳氧合血红蛋白之间存在可逆反应，可以相互转化。

Hb+O2（g）

Hb（O2）Hb（O2）+CO（g）

Hb（CO）+O2（g）

【质疑】：

怎样抢救煤气中毒的病人呢？

我们带着这个问题来学习压强对化学平衡的影响。

3、压强的影响

【交流研讨】：

1、对于密闭容器中的气体来说，在保持温度不变时，把容器的体积压缩为原来的一半时，气体的压强将变成原来的多少倍？

如果把容器的体积扩大为原来的两倍呢？

2、假设下列表中的各反应已经达到平衡状态，若保持温度不变，将容器的体积压缩为原来的一半或增加到原来的两倍时，试分析化学平衡将如何移动。

【学生活动】将学生分为两部分讨论。

第一部分同学按表1讨论，第二部分同学按表2讨论，完成了本组的问题可以思考对方的问题。

（⊿Vg：

反应前后气态物质系数的变量）

表一：

编号

反应

△νg

V=1/2V0（P=2P0）

各气体的浓度变化

浓度商

（Q）

Q与K’

的关系

平衡移动

的方向

N2（g）+O2（g）

2NO（g）

C=2C0

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）

N2O4（g）

2NO2（g）

表二：

编号

反应

△νg

平衡

常数K

V=2V0（P=1/2P0）

各气体的浓度变化

浓度商

（Q）

Q与K

的关系

平衡移动

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