2.2.4化學(xué)平衡圖像（教學(xué)設(shè)計）高二化學(xué)（人教版2019選擇性必修一）

第二章《化學(xué)平衡》教學(xué)設(shè)計第二節(jié)第四課時化學(xué)平衡圖像課題：2.2.4化學(xué)平衡圖像課時1授課年級高二課標(biāo)要求能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律，推測平衡移動方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化，能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。教材分析化學(xué)平衡圖像是描述化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)濃度隨時間變化的一種圖形表示方法。在教材中，化學(xué)平衡圖像通常包括以下幾種類型：1.反應(yīng)速率與時間的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定條件下，反應(yīng)物濃度隨時間的變化情況。通過觀察圖像，可以了解反應(yīng)的快慢以及達(dá)到平衡所需的時間。2.反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定壓力下，反應(yīng)速率隨溫度的變化情況。通過觀察圖像，可以了解反應(yīng)速率對溫度的敏感性，以及反應(yīng)的活化能。3.反應(yīng)物濃度與時間的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定條件下，反應(yīng)物濃度隨時間的變化情況。通過觀察圖像，可以了解反應(yīng)物的消耗速度以及達(dá)到平衡所需的時間。4.生成物濃度與時間的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定條件下，生成物濃度隨時間的變化情況。通過觀察圖像，可以了解生成物的生成速度以及達(dá)到平衡所需的時間。5.反應(yīng)物濃度與壓力的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定溫度下，反應(yīng)物濃度隨壓力的變化情況。通過觀察圖像，可以了解反應(yīng)物濃度對壓力的敏感性，以及反應(yīng)的K值（平衡常數(shù)）。6.生成物濃度與壓力的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定溫度下，生成物濃度隨壓力的變化情況。通過觀察圖像，可以了解生成物濃度對壓力的敏感性，以及反應(yīng)的K值（平衡常數(shù)）。7.反應(yīng)物濃度與溫度的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定壓力下，反應(yīng)物濃度隨溫度的變化情況。通過觀察圖像，可以了解反應(yīng)物濃度對溫度的敏感性，以及反應(yīng)的K值（平衡常數(shù)）。8.生成物濃度與溫度的關(guān)系圖：這種圖像表示了在一定壓力下，生成物濃度隨溫度的變化情況。通過觀察圖像，可以了解生成物濃度對溫度的敏感性，以及反應(yīng)的K值（平衡常數(shù)）。通過對這些化學(xué)平衡圖像的分析，學(xué)生可以更好地理解化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程，掌握化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)平衡計算等知識打下基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)會分析化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像2.由定性和定量結(jié)合的方式揭示化學(xué)平衡及移動的本質(zhì)特征。3.能運(yùn)用相關(guān)的圖像解答化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)問題。教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：化學(xué)平衡圖像難點(diǎn)：分析化學(xué)平衡圖像核心素養(yǎng)化學(xué)平衡圖像的核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)在學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的深入理解和把握上。這包括以下幾個方面：1.變化觀念與平衡思想：學(xué)習(xí)理解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像，需要掌握物質(zhì)濃度、反應(yīng)速率、溫度、壓強(qiáng)等因素對反應(yīng)進(jìn)程的影響，以及如何通過這些因素的變化來預(yù)測反應(yīng)的進(jìn)行狀態(tài)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能夠根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或理論推導(dǎo)，建立相應(yīng)的化學(xué)平衡模型，并通過對這些模型的分析，解決實際問題。3.知識運(yùn)用能力：具備利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的知識，分析解決實際問題的能力。例如，能夠分析和解釋恒壓(溫)曲線圖象中物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率隨溫度或壓強(qiáng)變化的情況。以上核心素養(yǎng)有助于學(xué)生養(yǎng)成化學(xué)學(xué)科觀念，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)平衡計算等知識打下堅實的基礎(chǔ)。學(xué)情分析在化學(xué)平衡圖像的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的情況各有不同。接觸化學(xué)平衡及圖像分析前，學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率、可逆反應(yīng)以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素已有一定的認(rèn)識，并且已經(jīng)具備一定的圖像分析能力。然而，盡管他們可以解析和處理一些基本的圖像信息，但他們?nèi)匀蝗狈σ粋€完整和系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)來全面理解和掌握化學(xué)平衡圖像分析這一復(fù)雜問題。例如，他們可能對如何解讀恒壓(溫)曲線圖象中物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率隨溫度或壓強(qiáng)變化的情況感到困惑。為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握化學(xué)平衡圖像分析，教師需要采取有效的教學(xué)策略。首先，可以通過復(fù)習(xí)基本要點(diǎn)讓學(xué)生對平衡圖像有個知識回顧；然后，系統(tǒng)復(fù)習(xí)圖像分析的一般方法，通過四種常見的化學(xué)平衡圖像，給出具體的示例分析，從而幫助學(xué)生理解并掌握化學(xué)平衡圖像的意義，以及化學(xué)平衡圖像題的一般解題方法?？偟膩碚f，化學(xué)平衡圖像的學(xué)習(xí)不僅需要學(xué)生具備一定的基礎(chǔ)知識和技能，更需要他們發(fā)展出系統(tǒng)的分析能力和深層次的理解。只有這樣，他們才能真正把握化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的本質(zhì)，進(jìn)一步提升他們的科學(xué)素養(yǎng)教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)一、情景導(dǎo)入復(fù)習(xí)情境【回顧導(dǎo)入1】濃度、壓強(qiáng)變化對化學(xué)平衡的影響規(guī)律化學(xué)反應(yīng)aA＋bBcC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體)濃度的變化增大反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)物濃度增大生成物濃度減小生成物濃度反應(yīng)速率變化v正瞬間增大，v逆瞬間不變，v正′>v逆′v正瞬間減小，v逆瞬間不變，v逆′>v正′v逆瞬間增大，v正瞬間不變，v逆′>v正′v逆瞬間減小，v正瞬間不變，v正′>v逆′平衡移動方向正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向正反應(yīng)方向v-t圖像規(guī)律總結(jié)在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，都可以使平衡向正反應(yīng)方向移動；增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，都可以使平衡向逆反應(yīng)方向移動化學(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)a＋b>c＋daA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)a＋b<c＋daA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)a＋b＝c＋d體系壓強(qiáng)的變化增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)反應(yīng)速率的變化v正、v逆同時增大，且v正′>v逆′v正、v逆同時減小，且v逆′>v正′v正、v逆同時增大，且v逆′>v正′v正、v逆同時減小，且v正′>v逆′v正、v逆同時增大，且v正′＝v逆′v正、v逆同時減小，且v正′＝v逆′平衡移動方向正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向正反應(yīng)方向不移動不移動v-t圖像規(guī)律總結(jié)在其他條件不變的情況下，增大壓強(qiáng)，平衡向氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)減小的反應(yīng)方向移動；減小壓強(qiáng)，平衡向氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)增大的反應(yīng)方向移動；反應(yīng)物與生成物的氣體分子數(shù)相等時，改變壓強(qiáng)平衡不移動【回顧導(dǎo)入1】溫度對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律1.任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)，所以任意可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)都受溫度的影響。2.升高溫度，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降低溫度，v放、v吸均減小，但v吸減小程度大。3.當(dāng)其他條件不變時溫度升高，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；溫度降低，平衡向放熱反應(yīng)方向移動。4.由圖像分析溫度對化學(xué)平衡移動的影響已知反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)ΔH<0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡后，若溫度改變，其反應(yīng)速率的變化曲線分別如下圖所示：回顧舊知，預(yù)習(xí)新知，創(chuàng)設(shè)化學(xué)事故情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究的欲望。環(huán)節(jié)二、氧平衡圖像活動一、化學(xué)反應(yīng)速率圖像(v-t圖)【問題1】vt圖像規(guī)律總結(jié)【講解】解題策略：當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率－時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點(diǎn)”。根據(jù)“斷點(diǎn)”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷?！緦W(xué)生】結(jié)論：如果圖中有一個速率出現(xiàn)連續(xù)性，則改變的條件一定是濃度；對于一個反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說，如果正逆反應(yīng)速率變化程度相等，改變的條件一定是催化劑；對于一個反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)來說，如果正逆反應(yīng)速率變化程度相等，改變的條件可能是壓強(qiáng)，也可能是催化劑。1.“斷點(diǎn)”的vt圖像圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)壓強(qiáng)增大減小增大減小正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)2.“連續(xù)”的vt圖像圖像分析結(jié)論t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減?。籿′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減?。籿′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度3.“平臺”的vt圖像圖像分析結(jié)論t1時v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移動t1時其他條件不變使用催化劑t1時其他條件不變增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化)t1時v′正、v′逆均突然減小且v′正＝v′逆，平衡不移動t1時其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化)4.全程速率—時間圖像例如：Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。原因：（1）AB段(v增大)，反應(yīng)放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大。（2）BC段(v減小)，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。（3）B是（是或否）平衡點(diǎn)【例題1】根據(jù)vt圖分析外界條件改變對可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)ΔH<0的影響。該反應(yīng)的反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示:可見在t1、t3、t5、t7時反應(yīng)都處于平衡狀態(tài),如果t2、t4、t6、t8時都只改變了一個反應(yīng)條件,則下列對t2、t4、t6、t8時改變條件的判斷正確的是()A.使用了催化劑、增大壓強(qiáng)、減小反應(yīng)物濃度、降低溫度B.升高溫度、減小壓強(qiáng)、增大生成物濃度、使用了催化劑C.增大反應(yīng)物濃度、使用了催化劑、減小壓強(qiáng)、升高溫度D.升高溫度、減小壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度、使用了催化劑【學(xué)生】討論完成【解釋】t2時正、逆反應(yīng)速率都增大,且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,平衡向逆反應(yīng)方向移動,可能是升高溫度;t4時正、逆反應(yīng)速率都減小,且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,平衡向逆反應(yīng)方向移動,可能是減小壓強(qiáng);t6時逆反應(yīng)速率在原有基礎(chǔ)上逐漸增大,而正反應(yīng)速率立即增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,可能是增大反應(yīng)物的濃度;t8時正、逆反應(yīng)速率都增大且相等,平衡不移動,可能是加入催化劑;故選D?；貧w教材，抓綱悟本，認(rèn)識化學(xué)平衡常數(shù)的重要性。通過學(xué)習(xí)平衡表達(dá)式為之后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?；顒佣?、某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(或壓強(qiáng))圖像【問題2】大家討論某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(或壓強(qiáng))圖像是怎樣？【學(xué)生】看圖要領(lǐng)：（1）先從拐點(diǎn)向橫軸作垂線：先拐先平，溫度、壓強(qiáng)均高（2）再從拐點(diǎn)向縱軸作垂線：①分析溫度、壓強(qiáng)升高時，轉(zhuǎn)化率或含量的變化，②判斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)或物質(zhì)計量數(shù)【講解】1．含量—時間—溫度(壓強(qiáng))圖像C%指生成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B%指反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。【方法技巧】“先拐先平，數(shù)值大”，即曲線先出現(xiàn)拐點(diǎn)的首先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率快，以此判斷溫度或壓強(qiáng)的高低。再依據(jù)外界條件對平衡的影響分析判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。2.轉(zhuǎn)化率(或濃度)—壓強(qiáng)—溫度圖像α表示某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，c表示某反應(yīng)物的平衡濃度。圖①，若p1>p2>p3，則正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，ΔHeq\a\vs4\al(＜)0；圖②，若T1>T2，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。[技法解讀]“定一議二”，即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量，討論另外兩個變量的關(guān)系?！纠?】有一化學(xué)平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()A．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n>p＋qB．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n<p＋qC．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n<p＋qD．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n>p＋q【答案】D【解析】同一壓強(qiáng)下，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；同一溫度下，壓強(qiáng)越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，即m＋n>p＋q。通過觀察、思考，歸納平衡常數(shù)的注意事項進(jìn)一步鞏固對平衡常數(shù)的理解創(chuàng)設(shè)問題情境，促進(jìn)對科學(xué)研究的深度理解。鞏固與評價，發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)控課堂，提高效率?；罨顒尤俾蕢簭?qiáng)(或溫度)（vT/P）圖像1.vT圖像以mA＋nB?pC＋qD；△Ｈ＝ＱkJ/mol為例Ｑ>0Ｑ<0Ｑ>0Ｑ<0m+n>p+qm+n<p+qm+n>p+qm+n<p+qm+n=p+q用來表示可逆反應(yīng)2A(g)+B(g)?2C(g)ΔH<0的正確圖像為A． B．C． D．【答案】A【詳解】A．該反應(yīng)焓變小于0，為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，且溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需時間越短，A正確；B．升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，B錯誤；C．正逆反應(yīng)速率相等時反應(yīng)達(dá)到平衡，該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，繼續(xù)增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，正反應(yīng)速率應(yīng)該大于逆反應(yīng)速率，C錯誤；D．升高溫度平衡逆向移動，相同壓強(qiáng)下溫度越高A的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該越小，D錯誤；綜上所述答案為A。鞏固“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想。通過認(rèn)識可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系為計算化學(xué)平衡常數(shù)打下基鞏固與評價，發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)控課堂，提高效率。課堂總結(jié)考點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率圖像(v-t圖)1.“斷點(diǎn)”的vt圖像2.“連續(xù)”的vt圖像3.“平臺”的vt圖像4.全程速率—時間圖像考點(diǎn)2某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(或壓強(qiáng))圖像含量—時間—溫度(壓強(qiáng))圖像2.轉(zhuǎn)化率(或濃度)—壓強(qiáng)—溫度圖像考點(diǎn)3速率壓強(qiáng)(或溫度)（vT/P）圖像板書設(shè)計考點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率圖像(v-t圖)考點(diǎn)2某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(或壓強(qiáng))圖像考點(diǎn)3速率壓強(qiáng)(或溫度)（vT/P）圖像教學(xué)反思在化學(xué)平衡圖像教學(xué)中，我們通常會遇到以下幾個問題和挑戰(zhàn)：1.學(xué)生對化學(xué)平衡概念的理解不夠深入：許多學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡時，往往只停留在表面層次，對化學(xué)平衡的概念、特點(diǎn)和影響因素等方面的理解不夠深入。這會導(dǎo)致他們在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡圖像時，難以理解和掌握圖像所反映的化學(xué)平衡狀態(tài)和過程。2.學(xué)生對化學(xué)平衡圖像的解讀能力較弱：化學(xué)平衡圖像是一種直觀的表達(dá)方式，可以有效地幫助學(xué)生理解化學(xué)平衡的概念和過程。然而，許多學(xué)生在面對復(fù)雜的化學(xué)平衡圖像時，往往感到無從下手，難以準(zhǔn)確地解讀