第二单元 化学反应的方向和限度教学设计与反思

第三节

化学平衡

第一课时

建立化学平衡的概念

教学目标

【知识与技能】

1、了解可逆反应的概念,认识化学平衡的形成过程。

2、理解化学平衡状态成立的条件、特征。

3、初步掌握判断一个体系已达到平衡的判据。

【过程与方法】

1、通过实验事实阐明可逆过程的存在,理解反应可逆性对反应程度的影响。

2、通过溶解平衡的建立过程,体会化学的类比迁移思想,并应用该思想理解化学平衡状态的建立过程。

【情感态度价值观】

从化学的基础理论出发,感受过程可逆性和化学平衡的普遍存在与指导作用,体验化学世界的矛盾和统一。

学情分析

可逆反应和化学平衡是在学习了化学反应与能量变化、化学反应速率、影响化学反应速率因素的基础上给出的高中化学阶段又一重要基础理论。通过化学平衡的学习,一方面有助于学生加深必修二相关知识的理解,同时能更为全面地理解影响化学反应速率的因素,也为后续学习的弱电解质的电离平衡、水的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡等内容做好知识铺垫,因此起到承上启下的作用。

从学生的知识构和常见的可逆成来看,通过必修二的学习,同学们对于化学平衡的概念反应如合成氨等都有了初步的认识。但囿于该微观原理的抽象性以及与学生已有经验的矛盾性等因素,使得同学们对化学平衡的微观本质缺乏明确的认识,知识内在认可度低。因而,为了让同学们能从本质上认可化学平衡的形成和可逆反应的特征,本节课程在设计之初就确定了应用微观原理外显化的思想,尽可能将相关微观过程以可视化的方式呈现给学生,便于学生理解也为后续的微观原理学习奠定研究基础,使学生能更加清晰地理解宏观表象下的微观原理。同时,本课程在设计时将设计重点放在了溶解平衡的建立过程,通过一系列问题链的设计利用学生的已有知识深化微观过程的理解并将其迁移应用到化学平衡的学习过程

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中,这种类比迁移的思想为后续学生建立整体的平衡观至关重要,也直接影响着第三章水溶液中平衡体系的学习。

重点难点

教学重点:化学平衡的建立及其特征

教学难点:化学平衡的本质,判断平衡的标志

教学过程

【导入】新课引入

首先请同学们观看一段视频，猜测一下本节课要讲的相关内容。（引入羽毛平衡和速滑视频）。

【学生】平衡

【教师】平衡是在自然界中普遍存在的规律。这些平衡都有一个重要的特征：在某种相互作用下保持着相对稳定的平衡状态。通过前两节的学习,我们基本掌握了用速率表征化学反应的快慢并探讨了影响化学反应速率的因素。而在实际生产过程中,我们除了追求较高的反应速率,更为重要的是要追求高转化率,提高利润。那么什么样的反应转化率不能达到100%呢?这类反应有何特征呢?带着这样的疑问我们进入化学的世界里的平衡—第三节化学平衡的学习……

【活动】教师提问

若想理解这类反应的特征我们首先思考这一问题——在饱和蔗糖溶液中继续加入蔗糖,蔗糖还会继续溶解吗?不要着急下定论,要想理解这一问题我们先来回忆一下什么是饱和溶液? 【活动】学生活动

学生根据自己的理解给出表述

【讲授】教师讲解

点评学生作答,给出饱和溶液的准确定义“在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。”

在了解了什么是饱和溶液后我们再来深入分析这个问题,老师做了如下实验,用冰糖配成蔗糖饱和溶液,然后取一定体积的蔗糖饱和溶液，再向其中放入一块形状规则的冰糖,一段时间后观察方糖形状的变化。(相关实验如下图所示)

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【活动】教师提问

在饱和蔗糖溶液中形状规则的冰糖还会继续溶解吗?如果能继续溶解是否有悖于饱和溶液的定义?如果不能继续溶解那么为什么冰糖的形状会缓慢发生变化?请同学们结合学案中“合作探究一”下的三个问题小组讨论出现这一现象的原因。

(1)什么是饱和溶液? (2)饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗? (3)此时的溶液有何特征?(请从溶液浓度和固体质量等角度作答) 【活动】学生活动

两分钟小组讨论后,小组代表阐述本组观点。

【讲授】教师讲解

总结学生的观点,清晰地表述出学生提到的蔗糖饱和溶液中同时存在蔗糖的溶解和结晶过程,且两者速率相同能相互抵消,从而给出溶解平衡状态。

【活动】教师提问

这样的一个平衡状态是如何达到的呢?现在我们有一定体积的水,当我们向其中加入大量蔗糖时从蔗糖加入的瞬间到形成有固体蔗糖剩余的蔗糖饱和溶液,溶液体系中溶解和结晶过程发生着怎样的变化呢?请同学们结合学案“合作探究二”下的两个问题,探讨蔗糖的溶解平衡状态是如何建立的呢? (1)溶解开始时,溶解速率和结晶速率是怎样的? (2)随着溶解的进行,蔗糖溶液浓度怎样变化?溶解和结晶的速率怎样变化?画出溶解和结晶速率随时间变化图形(v-t图)。

【活动】学生活动

两分钟小组讨论,小组代表阐述本组观点。

【讲授】教师讲解

根据学生的阐述画出溶解和结晶速率随时间变化图形(v-t图)。

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像蔗糖饱和溶液中加入蔗糖固体形成的溶解平衡体系我们就称之为可逆过程,请同学们打开课本,阅读可逆过程的相关表述并标记相关概念。

【活动】教师提问

可逆过程如何用符号表述呢?根据学生的回答给出“⇌”。教师强调可逆符号由两个反方向的半箭头组成,从左到右记为正反应,从右到左记为逆反应。当我们把溶解平衡这类物理变化类比迁移到化学反应领域就得到了可逆反应,给出可逆反应的定义。

【练习】随堂练习

如果同学们觉得概念没有问题,我们来试着完成两道相关试题

[例1]下列反应不属于可逆反应的是( ) A.Cl2溶于水 B.NH3溶于水

C.可充电电池的反应如Zn(OH)2+2Ag⇌H2O+Zn+AgO D.电解水生成H2和O2,点燃H2和O2的混合物生成水

E .硫酸铜晶体加热变成白色粉末,冷却又变蓝

【讲授】教师讲解

点评学生答案,升华试题认识。例1突出可逆反应的双同性,既同一条件、同时进行; 【活动】教师提问

类比溶解平衡的建立过程,可逆反应最终会达到怎样的状态,又是如何实现的呢?以2SO2+O2⇌2SO3为例

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【活动】学生活动

小组讨论两分钟,完成下列问题。

(1)反应开始时,反应物的浓度和生成物的浓度如何?正反应和逆反应的反应速率如何? (2)随着反应的进行,反应物和生成物的浓度怎样变化?正、逆反应的速率怎样变化?画出正、逆反应的速率随时间变化图形(v-t图)。

(3)当v正=v逆时,反应物的浓度和生成物的浓度会不会发生变化?为什么? 【活动】学生活动

请学生上黑板完成相关数据总结出的时间浓度图和时间速率图。

【讲授】教师讲解

点评学生黑板展示,并指出可逆反应达到的化学平衡状态有正逆速率相等和各组分浓度不再发生变化的特点。

【活动】教师提问

请从以下三方面总结出化学平衡状态有何特征呢? (1)为什么可逆反应达到平衡状态时,混合物中各物质的浓度保持不变? (2)当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? (3)化学平衡状态是不是一个固定不变的状态?(教师展示将二氧化氮平衡球部分浸泡在热水中的实验,展示平衡打破后的变化) 【活动】学生活动

独立思考,并完成课堂展示。

【讲授】教师讲解

根据同学们汇报的结果分别总结出“等、定、动、变”四特征,并强调这一切的前提是“可逆反应”。

【活动】教师提问

可逆反应达到平衡状态时会表现出相关特征,那么如何根据各物理量的变化表征可逆反应是否平衡了呢?带着这样的疑问我们进入化学平衡状态的判断。

【讲授】教师讲解

从可逆反应平衡状态的定义来看,其直观特征为v正=v逆,或各组分质量和浓度不再发生变化。我们首先从这两个直观判据出发探讨判断平衡的标志。

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【练习】基于直接判据一v正=v逆的理解

在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g), 下列信息能否说明该反应达到平衡状态

①v(NH3)正=v(NH3)逆

②v(N2)正:v(NH3)正为

1:2 ③v(N2)正=2v(NH3)逆

④3个H-H键生成的同时有

1个N≡N键生成

【练习】基于直接判据二：反应混合物中各组分质量和浓度保持不变

在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) 下列信息能否说明该反应达到平衡状态

①NH3的百分含量保持不变 ②N2的分子数不再发生变化

③N2、H2和NH3的物质的量之比为1:3:2 ④H2的转化率保持不变

【作业】作业布置

上述两道例题是由定义出发引申出的变式判据,那么还有哪些间接判据可以作为判定平衡的标志呢?请同学们课下完成学案，以及导学案上的课后习题。

【讲授】课堂小结

通过学习，我们知道了，可逆反应是研究化学平衡的前提，而各组分的c或m不变是平衡达到的相对稳定的直观表现，其本质是正、逆反应速率相等且不为零，是动态平衡。当然这个平衡不是一成不变的，若改变适当的条件，平衡也会向着我们希望的方向移动。逆、等、动、定、变这五个字可以很好的概括化学平衡的特征。 今天我们所学***衡状态，其实也只是大千世界中诸多平衡中的一种，平衡是自然界普遍存在的规律。比如，此时此刻，我们就身处在一个巨大的生态平衡系统中。平衡既是一种相对稳定的状态，也是一种和谐融洽的氛围；平衡既是一种为人处事的态度，也是一种谨慎理智的行为；平衡是经营治世的方略，更是人生大智慧。愿我们在座的每一个人，都能拥有平衡健康的生活，精彩美好的人生！

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【讲授】板书设计

2.3.1 可逆反应和化学平衡

【知识回顾】

1、饱和溶液

2、溶解平衡

3、溶解平衡建立过程

一、可逆反应

1、可逆过程

2、表征符号

3、可逆反应

注意事项

二、平衡定义

三、平衡特征

等、定、动、变

(前提是逆) 四、平衡判据

①直接判据:V正=V逆

②间接判据: 反应混合物各组分质量和浓度不再发生变化

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