第三节 化学平衡教案(新人教版选修4)

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：

①理解化学反应的可逆性；

②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；

③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；

④掌握化学平衡常数的含义及其简单计算；

⑤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：

①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；

②培养学生分析、推理、归纳、概括和总结的能力；

③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/L FeCl3、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2mol SO３？

【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+3H22NH3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？

①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③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+3 H2 2 NH3）的实验数据。

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？

①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)

③H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

⑤H2S(g) H2(g)+S(s)

答案：①正向移动；②不移动；③逆向移动；④逆向移动；⑤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2 NO2(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、催化剂对平衡无影响

【讨论】根据以上外界条件对化学平衡的影响可发现什么规律？

【学生讨论后、回答、教师板书】

勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

【过渡】当外界条件改变时，平衡将发生改变，但平衡的移动前后是否还有关系呢？下面我

们就来研究化学平衡常数问题。

【板书】三、化学平衡常数

【阅读】阅读教材28—29页，分析29页表可以发现什么规律？

【学生总结，教师板书】

化学平衡常数：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。（用K表示）

对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 则：

K=c p(c).c q(D)/c m(A).c n(B)

【讨论】K受什么因素影响？

【学生回答】只受温度影响

阅读教材例1、例2完成练习。

【练习】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应)，其平衡常数可表示为K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃时K=0.263。

（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值，平衡常数K值。（均填增大、减小或不变）

（2）1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态（填是或否），此时化学反应速率是v正 v逆，其原因是：此时c(CO2)/c(CO)<0.263因温度不变，K值不变，为增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v 逆.

教学说明：

本节教材在本章中起着承上启下的作用，学好本节的知识不仅有利于学生更好地掌握前两节所学知识，也为下一章的学习打好基础。因浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响等内容在前几节课已介绍过，故采用迁移来指导学生进行本节的学习。首先，讲述化学平衡移动的概念及其研究它的实践意义，以增强学生的学习目的性。然后，结合前几节课内容，请学生推测哪些条件可能会使平衡发生移动。最后，再用实验验证推测。最后的勒夏特列原理是通过学生总结学过的知识自己进行总结得出，这样有利于学生对这个较为抽象的理论有一个更加深入的认识。