选修4化学平衡教案

2-3化学平衡【教学目标】之知识与技能1、了解可逆反应和不可逆反应的概念2、描述化学平衡建立的过程，建立起化学平衡的概念3、通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响4、掌握平衡移动原理（勒夏特列原理）并能运用其解决平衡问题【教学目标】之过程与方法1、从学生已有的关于饱和溶液的溶解平衡，导入化学平衡，通过对溶液节平衡的理解和迁移，让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念2、通过边讲边实验的形式引导学生认真观察实验现象，启发学生充分讨论。师生共同归纳出平衡移动原理，达到既激发学生兴趣又启发思维的目的【教学目标】之情感态度与价值观1、化学平衡是宇宙中各种平衡的一个小小分支，它和日常生活中的溶解、环境、生态等平衡问题都与生活息息相关；27中“生命元素”在人体中为此着平衡，其含量由生命活动需要而定，既不可多，也不可少，否则就会破坏平衡，影响人体健康——化学与生命息息相关【教学重点】1、化学平衡概念的建立2、温度、浓度、压强对化学平衡的影响3、化学平衡移动原理的应用【教学难点】1、化学平衡概念的建立2、温度、浓度、压强对化学平衡的影响3、化学平衡移动原理的应用【教学方法】实验探究、推理、讨论【课时安排】10课时【教学过程】第一课时【知识回顾】什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？一、可逆反应1、定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应2、表示方法：用“”表示。如：H2+I22HI【讲解】可逆反应中所谓的正反应、逆反应是相对的，一般把向右进行的反应叫做正反应，向左进行的反应叫做逆反应。【学与问】反应2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑是否是可逆反应？【讲解】可逆反应是在同一个条件下，同时向两个方向发生的反应才叫可逆反应。这两个反应是在不同条件下进行的反应，因此不是可逆反应【讲解】由于可逆反应同时向两个方向发生反应，因此无论反应多长时间，都不能向任何一个方向进行到底，如3H2+2N22NH3，只能尽可能多地将氮气和氢气转化为氨气，反应最终能进行到什么程度，这就是我们今天要研究的问题——化学平衡3、特点：参加反应的物质不能完全转化二、化学平衡1、化学平衡状态的建立⑴溶解平衡的建立催化剂高温高压电解点燃反思：本节知识较难理解，概念少讲，在练习过程中逐步融会贯通【实验探究】将CuSO4粉末逐渐加入到20mL水的烧杯中到烧杯底部有适量晶体出现起始：υ(溶)最大υ(析)＝0中间：υ(溶)逐渐减小，υ(析)逐渐增大，但υ(溶)＞υ(析)最终：υ(溶)＝υ(析)＞0，即达到溶解平衡状态【讲解】若不改变条件，υ(溶)＝υ(析)＞0将一直进行下去，也即溶解平衡是一个动态平衡。比如将晶形不完整的晶体放入到其饱和溶液中一段时间后，晶体会变得完整、有规则，但晶体的质量并不发生变化溶解平衡图像化学平衡图像：从反应物达到平衡⑵化学平衡的状态建立【讲解】以可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为例，若反应开始时只有CO和H2O，没有CO2和H2，此时c(CO)、c(H2O)最大，因此υ(正)最大，c(CO2)＝c(H2)＝0mol/L，因此υ(逆)＝0。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物逐渐增加，υ(正)逐渐减小，υ(逆)逐渐增大，当反应进行到某一时刻，υ(正)＝υ(逆)，此时，反应达到了其“限度”，反应体系中各物质的物质的量、浓度等都不再发生变化，但反应仍然在进行着，只是υ(正)＝υ(逆)，我们把这样的状态叫作化学平衡状态，简称化学平衡⑶定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡【思考与交流】根据前面的分析，请大家思考：化学平衡研究的对象是什么？2、化学平衡的特征⑴逆：化学平衡研究的对象是可逆反应【思考与交流】当反应达到平衡时，有什么特点？⑵等：化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：υ(正)＝υ(逆)＞0【思考与交流】反应是否还在进行？为什么？⑶动：化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停【思考与交流】平衡状态下的反应体系中各成分的量是否发生变化？⑷定：化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定【思考与交流】平衡能否一直保持不变？⑸变：化学平衡是有条件的平衡状态，当外界条件变化，原有的化学平衡被破坏，直到建立新的化学平衡。3、化学平衡的标志⑴微观标志：υ(A正)＝υ(A逆)＞0——实质【讲解】υ(正)＝υ(逆)指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等⑵宏观标志：反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变【练习】在一定温度下，反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是（C）A．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolABB．容器内总压不随时间变化C．单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolB2催化剂加热υυ(正)υ(正)＝υ(逆)＞0υ(逆0tυυ(溶)υ(溶)＝υ(析)＞0υ(析0t第二课时4、化学平衡状态的判断⑴基本依据：①υ(A正)==υ(A逆)＞0，只要能证明此即可②反应混合物中各组成成分的质量分数保持不变⑵常见方法：以xA+yBzC为例①直接的Ⅰ、速率：a、υ(A正)==υ(A逆)b、υ(A耗)==υ(A生)c、υ(A耗)∶υ(A生)==x∶yd、υ(B耗)∶υ(C耗)==y∶z【练习】《红对勾——讲义手册》P33：例3、P34：2Ⅱ、各物质的质量分数保持不变【讲解】根据理想气体状态方程：pV＝nRT我们还可以推导出下列结论：②间接：a、混合气体的总压、总体积、总物质的量不随时间改变而改变（x+y≠z）b、各物质的浓度、物质的量、质量不随时间改变而改变c、各气体的压强、体积不随时间改变而改变d、混合气密度、平均分子量、压强不随时间改变而改变（x+y≠z）【问题探究】当外界条件改变时，已经建立的化学平衡会不会发生什么变化？【讲解】我们知道，化学平衡是有条件的平衡，在一定条件下才能保持平衡状态，当平衡的条件发生改变时，原平衡就会被破坏，反应混合物里各组分的含量会随之改变，然后在新的条件下重新建立平衡，我们把这样的过程叫作化学平衡的移动三、化学平衡的移动1、定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动2、化学平衡移动的原因化学平衡移动的原因是反应条件的改变引起反应速率的变化，使υ(正)≠υ(逆)，平衡混合物中各组分的含量也发生相应的变化3、化学平衡移动的标志⑴微观：外界条件的改变使原平衡体系υ(正)＝υ(逆)的关系被破坏，使υ(正)≠υ(逆)，然后在新的条件下，重新建立υ(正)＝υ(逆)的关系，才能表明化学平衡发生了移动【学与问】如果外界条件的改变使得υ(正)、υ(逆)同等程度地改变，平衡是否发生移动？【讲解】如果外界条件的改变使υ(正)、υ(逆)变化的倍数相同，那么对反应中任何一种物质而言：消耗了多少就会生成多少，因此体系中各物质的浓度不发生改变，所有此时平衡不移动⑵宏观：反应混合物中各组分的体积分数发生了改变，才能说明化学平衡发生了移动【思考与交流】当外界条件发生改变时，我们如何才能判断平衡移动的方向？4、化学平衡移动方向的判定【讲解】外界条件的改变，首先影响的是化学反应速率，因此要判断平衡的移动方向，我们首先必须知道条件改变对υ(正)、υ(逆)的影响哪个大些υυ'(正)υ'(正)＝υ'(逆)υ(正)υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ(正)0t⑴υ(正)＞υ(逆)：化学平衡向正反应方向（右）移动⑵υ(正)＜υ(逆)：化学平衡向逆反应方向（左）移动⑶υ(正)＝υ(逆)：化学平衡不移动【小结】1、化学平衡状态的判断依据：①υ(A正)==υ(A逆)＞0，只要能证明此即可②反应混合物中各组成成分的质量分数保持不变2、平衡移动方向的判断：⑴υ(正)＞υ(逆)：化学平衡向正反应方向（右）移动⑵υ(正)＜υ(逆)：化学平衡向逆反应方向（左）移动⑶υ(正)＝υ(逆)：化学平衡不移动【作业】υυ(正)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ''(正)=υ''(逆)υ(正)0tυυ(正)υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)υ''(逆)υ''(正)=υ''(逆)υ(正)υ''(正)0tυυ(正)υ'(正)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(逆)υ''(正)υ''(正)=υ''(逆)υ(正)υ''(逆)0t第三课时【引言】上节课我们学习了化学平衡移动方向的判断方法，那么，外界条件的改变化学平衡将向哪个方向移动呢？这节课我们就来具体研究外界条件对化学平衡的影响四、外界条件对化学平衡的影响1、浓度【实验探究】演示实验2－5【现象】1号试管橙红色变深，2号试管黄色变深【结论】增大产物浓度时平衡向逆反应方向移动减小产物浓度时平衡向正反应方向移动【实验探究】演示实验2－5编号12步骤1滴加饱和FeCl3滴加1mol/LKSCN溶液现象溶液变得更红溶液变得更红步骤2滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液现象红色变浅红色变浅【结论】⑴增大反应物浓度时平衡向正反应方向移动减小反应物浓度时平衡向逆反应方向移动【思考与交流】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？【讲解】当增大反应物浓度时，正反应速率增大，随之生成物浓度也逐渐增大，逆反应速率也增大，但逆反应速率增大量不及正反应速率增大量，所以平衡向正反应方向（右）移动，如图⑴。若减少生成物浓度，则逆反应速率减小，随之反应物浓度降低，正反应速率也减小，但正反应速率减小的程度不及逆反应速率减小程度，所以平衡向正反应方向（右）移动，如图⑵。反之亦然，如图⑶⑷①增大反应物浓度②减少生成物浓度③增大生成物浓度④减少反应物浓度【思考与交流】是否增加反应物或减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动；增加生成物或减少反应物的量都能使平衡向逆反应方向移动？【结论】否。增大固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动【思考与交流】对反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，若增大反应物A的浓度，平衡将向哪个方向移动？反应物A．B的转化率将怎样变化？【结论】对反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，若增大反应物A的浓度，平衡将向正反υυ(正)υ'(正)=υ'(逆)υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ(逆)υ'(正)0tυυ(正)υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)υ(逆)0tυυ(正)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)υ'(正)=υ'(逆)υ(逆)υ'(逆)0tυυ(正)υ'(正)υ'(正)=υ'(逆)υ'(正)=υ'(逆)υ'(逆)υ(逆)0t应方向移动。反应物B的转化率将增大，而A则减小【思考与交流】本规律在化工生产上有何利用价值？【讲解】在化工生产上，往往采用增大容易取得或成本较低的反应物的浓度的方法，使成本较高的原料得到充分的利用⑵速率－时间图（见上，从图像分析可得以下结论）①改变反应物的浓度，只能使正反应的速率瞬间增大或减小；改变生成物的浓度，只能使逆反应的速率瞬间增大或减小②只要υ(正)在上面，υ(逆)在下面，即υ(正)＞υ(逆)，化学平衡一定向正反应方向移动，反之亦然③只要增大浓度，不论增大的是反应物还是生成物的浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态；减少浓度，新平衡条件下的反应速率一定小于原平衡状态2、温度【学与问】温度的变化对化学反应速率有何影响？υ(正)和υ(逆)将如何变化？【讲解】升高温度，将增大化学反应速率，υ(正)和υ(逆)都将增大；降低温度，将减小化学反应速率，υ(正)和υ(逆)都将减小【学与问】温度的变化如何改变同一反应的υ(正)和υ(逆)的倍数？【实验探究】演示实验2－7【实验现象】温度升高，混合气体颜色加深，NO2浓度增大温度降低，混合气体颜色变浅，NO2浓度减小【思考与交流】如何解释这样的现象