生产中反应条件的控制教案设计范例

2.3.3化学反应条件的控制

【教学目标与核心素养】

变化观念与平衡思想

遵循“循序渐进”的原则，通过生活、生产中的实际例子来帮助学生理解可逆反应，理解可逆反应有一定的限度，从而知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态，初步建立化学平衡状态的概念。

证据推理与模型认知

通过生活、生产中的实际例子，知道在生产、生活和科研中控制反应条件，可以促进反应的完成程度以提高原料的利用率或转化率，培养学生理论联系实际的态度和勇于探索的学习热情

【教学重难点】

教学重点

了解化学平衡的特征，掌握化学平衡状态的判断。

掌握常用的控制反应条件的方法。

教学难点

化学平衡状态的判断。

【课前准备】

教学多媒体课件、实验仪器。

【教学过程】

1.化学反应的限度——化学平衡状态

（1）概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，这就是这个反应所能达到的限度。

（2）特点：

①逆：化学平衡适用的是可逆反应。

②等：化学平衡引起的原因是正、逆反应速率相等（即v(正)=v(逆)），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量相等。

③定：正反应速率和逆反应速率相等，引起的结果是各物质的浓度都不再发生变化。这种相对稳定的状态为化学平衡状态。

④动：平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率相等但不为零，平衡为动态平衡。

⑤变：由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再相等（即v(正)≠v(逆)），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。纵上所述，可知平衡建立的实质是速率相等，可用图像表示为：

2.化学平衡状态的判断

（1）任何情况下均可作为标志的是：

①v(正)=v(逆)：v(正)=v(逆)在一个反应中，其含义是指对某一物质而言v(生)=v(消)，必须包含两个方向的速率（即正反应速率和逆反应速率）；同一物质，速率相等，不同物质，速率之比等于化学计量数之比。

②各组分浓度(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化。

（2）在一定条件下可作为标志的是：

①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色不再变化。

②对于反应前后气体体积变化的反应来说，气体的总的物质的量、平均相对分子质量保持不变，以及恒压下体积不再改变，恒容下压强不再改变，都可以成为判断平衡状态的标志。

（3）不能作为判断标志的是：

①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比。

②有气态物质参加或生成的反应，若反应前后气体的体积变化为0，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)③对于均为气体参加或生成的体系，恒容时密度不发生变化。

（4）反应类型分析：对于密闭容器中的反应mA(g)+nB(g)解，判断下列各情况是否达到平衡。

混合物体系中各成分的含量

可能的情况举例

各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

各物质的质量或各物质的质量分数一定

各气体的体积或体积分数一定

总压强、总体积、总物质的量一定

是否已达平衡

平衡

平衡

平衡

不一定平衡

pC(g)+qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理正、逆反应速率的关系

在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)=v(逆) 平衡

在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q 在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD 不一定平衡

不一定平衡

不一定平衡

压强

压强不再变化，当m+n≠p+q

压强不再变化，当m+n=p+q 平衡

不一定平衡

平衡

不一定平衡

平衡

混合气体的平均相对分子质量（温度

）

一定，当m+n≠p+q

一定，当m+n=p+q 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定

气体的密度

颜色

3.化学反应条件的控制

密度一定

反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变

不一定平衡

平衡

（1）控制化学反应条件的目的：化学反应有的快、有的慢，有的进行程度大、有的进行程度小，有的对我们有利，有的对我们不利。控制反应条件，促进有利的化学反应(提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等)，抑制有害的化学反应(减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等)，使化学反应向着对我们有利的方向转化。

(2)控制化学反应条件的基本措施：

①通过改变反应物的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的使用等，改变化学反应的速率。

②通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)等，改变可逆反应进行的限度。

【问题与思考】以“提高煤的燃烧效率”为例，分析化学反应条件该如何选择。

（1）煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？

煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，燃烧的反应速率越快。

（2）空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？

①若空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；②若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量会减少。

（3）应选择什么样的炉(灶)膛材料？理由是什么？

①应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；②尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选择保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。

（4）如何充分利用煤燃烧后烟道废气中的热量？

可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。

【教学反思】

课堂上挑选了一个跟我们的生活密切联系在一起的话题“烧烤时如何让炭燃烧得更充分些？”来进行讨论。因为话题贴近生活，甚至学生都经历过，所以大家都“有话可说”，根据学生已有的经验都能够讲出一些方法来，老师再引导学生结合本节课所学的知识内容，问题很快便解决了。