【優(yōu)教通】高二人教版化學(xué)選修四教案設(shè)計：2-3-1《化學(xué)平衡狀態(tài)》-

第三節(jié)化學(xué)平衡第1課時化學(xué)平衡狀態(tài)●課標(biāo)要求描述化學(xué)平衡建立的過程。●課標(biāo)解讀1.了解化學(xué)平衡過程的建立。2．把握可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡的標(biāo)志?！窠虒W(xué)地位化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與推斷，這部分學(xué)問是其他課時的基礎(chǔ)，是解釋一些平衡現(xiàn)象的基礎(chǔ)。鑒于同學(xué)的基礎(chǔ)較差，本部分學(xué)問較難理解，所以在學(xué)習(xí)時將速度放慢一些?！裥抡n導(dǎo)入建議煉鐵高爐尾氣之謎高爐煉鐵的主要反應(yīng)是：2C(焦炭)＋O2(空氣)===2CO(放出熱量)，F(xiàn)e2O3＋3CO△,2Fe＋3CO2。煉制1噸生鐵所需焦炭的實際用量遠(yuǎn)高于依據(jù)化學(xué)方程式計算所需的量，且從高爐中出來的氣體中含有沒有利用的CO氣體，開頭，煉鐵工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸不充分之故，于是設(shè)法增加高爐的高度，然而高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟沒有轉(zhuǎn)變，這是什么緣由呢？【提示】Fe2O3＋3CO△,2Fe＋3CO2是一個可逆反應(yīng)，在此條件下已達(dá)到該反應(yīng)的最大限度，即達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)了。●教學(xué)流程設(shè)計課前預(yù)習(xí)支配：(1)看教材P25頁，完成【課前自主導(dǎo)學(xué)】中“學(xué)問1，可逆反應(yīng)與不行逆反應(yīng)”，并完成【思考溝通1】；(2)看教材P26頁，完成【課前自主導(dǎo)學(xué)】中“學(xué)問2，化學(xué)平衡狀態(tài)”，并完成【思考溝通2】。?步驟1：導(dǎo)入新課、并分析本課時的教材地位。?步驟2：建議對【思考溝通】多提問同學(xué)，使80%以上的同學(xué)能把握該內(nèi)容，以利于下一步對該重點學(xué)問的探究。步驟5：在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)自主完成【變式訓(xùn)練1】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的2、3兩題，驗證同學(xué)對探究1把握的狀況。?步驟4：老師通過【例1】和教材P25頁的講解，對“探究1”進(jìn)行總結(jié)。?步驟3：師生互動完成“探究1，可逆反應(yīng)”可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題，由淺入深地進(jìn)行師生互動。步驟6：師生互動完成“探究2，化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志”，可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題由淺入深的進(jìn)行師生互動。可利用【老師備課資源】為您供應(yīng)的例題拓展同學(xué)思路。?步驟7：老師通過【例2】和教材P26頁的講解，對探究2進(jìn)行總結(jié)。?步驟8：在老師指導(dǎo)下，同學(xué)自主完成【變式訓(xùn)練2】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的1、4兩題，驗證同學(xué)對探究2把握狀況。步驟9：先讓同學(xué)自主總結(jié)本課時學(xué)習(xí)的主要學(xué)問，然后對比【課堂小結(jié)】以明確把握已學(xué)的內(nèi)容，并課下完成【課后知能檢測】。課標(biāo)解讀重點難點1.了解可逆反應(yīng)的概念。2.了解化學(xué)平衡的建立。3.理解化學(xué)平衡的特征。1.通過圖像分析化學(xué)平衡的建立過程。(重難點)2.把握可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡的標(biāo)志。(重點)可逆反應(yīng)與不行逆反應(yīng)1.飽和溶液中的可逆過程在確定條件下的飽和溶液中，溶液中的固體溶質(zhì)溶解和溶液中的溶質(zhì)分子回到固體溶質(zhì)表面的結(jié)晶過程始終進(jìn)行，而且兩種過程的速率相等，于是飽和溶液中的濃度和固體溶質(zhì)的質(zhì)量都保持不變，由此可知，固體物質(zhì)的溶解過程是可逆過程?？杀硎緸楣腆w溶質(zhì)eq\o(,\s\up7(溶解),\s\do5(結(jié)晶))溶液中的溶質(zhì)。2．可逆反應(yīng)與不行逆反應(yīng)(1)可逆反應(yīng)在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。(2)不行逆反應(yīng)有些反應(yīng)的逆反應(yīng)進(jìn)行程度太小因而可忽視，把幾乎完全進(jìn)行的反應(yīng)叫不行逆反應(yīng)，用“===”號表示。例如：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)===BaSO4↓。1．以下幾個反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？(1)2H2＋O2eq\o(,\s\up7(點燃),\s\do5(通電))2H2O(2)6CO2＋6H2Oeq\o(,\s\up7(光合作用),\s\do5(氧化作用))6O2＋C6H12O6(3)H2＋I(xiàn)22HI【提示】(1)(2)不是可逆反應(yīng)，由于條件不同。(3)是可逆反應(yīng)?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)1.化學(xué)平衡的建立假如把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物裝入密閉容器，其反應(yīng)過程如下：過程開頭：v正最大，v逆為0進(jìn)行中反應(yīng)物濃度減小→v正漸漸減小生成物濃度增大→v逆漸漸增大平衡時：v正＝v逆，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變以上過程可用下圖表示：2．概念：在確定條件下的可逆反應(yīng)里，當(dāng)正、逆兩個方向的反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中全部參與反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定的狀態(tài)。3．特征逆——爭辯對象必需是可逆反應(yīng)。動——化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，即當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在連續(xù)進(jìn)行。等——正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。定——在平衡體系中，各組成成分的含量保持不變。變——轉(zhuǎn)變影響平衡的條件，平衡可能會發(fā)生移動，達(dá)到新的平衡。2．(1)當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，各物質(zhì)的濃度保持不變，這時反應(yīng)停止了嗎？(2)達(dá)化學(xué)平衡的反應(yīng)中，如何理解正逆反應(yīng)速率相等？(以N2＋3H22NH3為例)【提示】(1)沒有停止，此時v正＝v逆≠0。(2)正、逆反應(yīng)速率相等針對同一物質(zhì)來說：如N2，正反應(yīng)消耗N2的速率與逆反應(yīng)生成N2的速率相等?？赡娣磻?yīng)【問題導(dǎo)思】①如何推斷一個反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)？【提示】同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。②在一個可逆反應(yīng)中，各物質(zhì)轉(zhuǎn)化率有沒有可能達(dá)到100%?【提示】不能?？茖W(xué)爭辯表明，不少化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，即正向反應(yīng)(反應(yīng)物―→生成物)和逆向反應(yīng)(生成物―→反應(yīng)物)都能同時進(jìn)行。有些反應(yīng)的可逆性很小，如Ag＋＋Cl－===AgCl↓，我們只是視作“不行逆”而已(AgCl在溶液中仍有極微量的電離：AgClAg＋＋Cl－)。1．可逆反應(yīng)：在相同條件下，要用“”代替“===”作為連接反應(yīng)物和生成物的符號，二氧化硫與水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，兩者反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為SO2＋H2OH2SO3。2．可逆反應(yīng)的特點：(1)向兩個相反的方向進(jìn)行的兩個化學(xué)反應(yīng)，在相同的條件下同時進(jìn)行、共存。兩個化學(xué)反應(yīng)構(gòu)成了一個對立的統(tǒng)一體。(2)符號“”兩邊的物質(zhì)互為反應(yīng)物、生成物。(3)在反應(yīng)體系中，與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各種物質(zhì)共存，如亞硫酸溶液中有H2O、SO2和H2SO3等分子。3．常見的可逆反應(yīng)：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3,2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，Cl2＋H2OHCl＋HClO，H2＋I(xiàn)2△,2HI，酯的水解等。在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，可能存在的數(shù)據(jù)是()A．SO2為0.4mol·L－1，O2為0.2mol·L－1B．SO2為0.25mol·L－1C．SO2、SO3均為0.15mol·L－1D．SO3為0.4mol·L－1【解析】A項數(shù)據(jù)表明，題中0.2mol·L－1的SO3完全轉(zhuǎn)化成了SO2和O2，即平衡時，c(SO3)＝0，這是不行能的；B項可能；C項數(shù)據(jù)表明SO2、SO3的濃度都在原濃度基礎(chǔ)上削減了0.05mol·L－1，這也是不行能的；D項數(shù)據(jù)表明SO2完全轉(zhuǎn)化成了SO3，即平衡時，c(SO2)＝0，c(O2)＝0，這也是不行能的。【答案】B本題易把反應(yīng)物或生成物全部轉(zhuǎn)化，忽視了可逆反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物的轉(zhuǎn)化率不行能達(dá)到100%，而錯選其他答案。1．密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L，0.4mol·L－1，當(dāng)達(dá)到平衡時，下列數(shù)據(jù)確定不正確的是()A．X2為0.4mol·L－1，Y2為1.2mol·L－1B．Y2為1.0mol·L－1C．X2為0.3mol·L－1，Z為0.2mol·L－1D．Z為1.0mol·L－1【解析】化學(xué)平衡爭辯的是可逆反應(yīng)，解這類題時要擅長利用極值法：,X2(g),＋,3Y2(g),,2Z(g),起始濃度：,0.2mol/L,,0.6mol/L,,0.4mol/L,平衡濃度1：,0,,0,,0.8mol/L,平衡濃度2：,0.4mol/L,,1.2mol/L,,0)設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行徹底，則為平衡濃度1，設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行徹底，則為平衡濃度2。依據(jù)可逆反應(yīng)的含義知：0<c(X2)<0.4mol/L；0<c(Y2)<1.2mol/L；0<c(Z)<0.8mol/L。故A、D兩項中所列的數(shù)據(jù)確定不正確?！敬鸢浮緼D【老師備課資源】下列反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)的是()A．Cl2溶于水的反應(yīng)B．NH3溶于水的反應(yīng)C．可充電電池的反應(yīng)，如H2O＋Zn＋Ag2Oeq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))Zn(OH)2＋2AgD．電解水生成H2和O2，點燃H2和O2的混合物生成水【解析】A項Cl2溶于水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，Cl2＋H2OHCl＋HClO，B項NH3溶于水的反應(yīng)也是可逆反應(yīng)，NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，C、D兩項均不是可逆反應(yīng)，故選AB?！敬鸢浮緼B化學(xué)平衡的標(biāo)志【問題導(dǎo)思】①化學(xué)平衡的基本標(biāo)志是什么？【提示】v正＝v逆與各組分的濃度保持不變。②若反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)不變，該可逆反應(yīng)確定達(dá)平衡了嗎？【提示】不愿定，對前后氣體體積相等的反應(yīng)，壓強(qiáng)不變不能作判據(jù)。③若反應(yīng)體系的氣體密度不變，該可逆反應(yīng)達(dá)平衡了嗎？【提示】不愿定，若可逆反應(yīng)前后都是氣體，且體系容積不變不能作判據(jù)。1．直接推斷法(1)v正＝v逆>0(即同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等)。(2)各物質(zhì)的濃度保持不變。2．間接推斷法(1)各物質(zhì)的百分含量保持不變。(2)各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時間的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。(3)各氣體的體積不隨時間的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。以反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例來說明：混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量、質(zhì)量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定平衡②各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)確定平衡③總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量確定不愿定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系①在單位時間內(nèi)消耗了mmolA，同時也生成了mmolA，即v正＝v逆平衡②在單位時間內(nèi)消耗了nmolB的同時也消耗了pmolC，即v正＝v逆平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不愿定等于v逆(平衡與否該式都成立)不愿定平衡④在單位時間內(nèi)生成了nmolB的同時消耗了qmolD，v正不愿定等于v逆不愿定平衡壓強(qiáng)①m＋n≠p＋q時，總壓強(qiáng)確定(其他條件確定)平衡②m＋n＝p＋q時，總壓強(qiáng)確定(其他條件確定)不愿定平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量(eq\x\to(M)r)①當(dāng)m＋n≠p＋q時，eq\x\to(M)r確定平衡②當(dāng)m＋n＝p＋q時，eq\x\to(M)r確定不愿定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，當(dāng)體系溫度確定時(其他條件不變)平衡氣體的密度(ρ)密度(ρ＝eq\f(m,V))確定不愿定平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變平衡1．推斷可逆反應(yīng)是否達(dá)平衡的間接判據(jù)還有很多，可把間接判據(jù)推至直接判據(jù)。2．表格中的“不愿定平衡”是指在現(xiàn)有條件下無法推斷反應(yīng)是否達(dá)平衡。如想進(jìn)一步推斷，必需供應(yīng)其他附加條件。(2022·安慶高二月考)在確定條件下，反應(yīng)：2NO＋O22NO2在定容容器中發(fā)生，對該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志的描述中，錯誤的是()①混合氣體的總分子數(shù)不再變化②混合氣體的顏色不再變化③容器的總壓強(qiáng)不再變化④混合氣體的總質(zhì)量不再變化⑤混合氣體的密度不再變化⑥單位時間內(nèi)生成nmol的NO，同時消耗nmol的NO2⑦反應(yīng)的溫度不再發(fā)生變化(絕熱條件)A．①②③⑦B．④⑤⑥C．①②④D．③⑦⑤⑥【解析】由于該反應(yīng)前后都是氣體，故氣體的總質(zhì)量不能作為達(dá)平衡的判據(jù)；混合氣體的密度始終不變，也不能做判據(jù)；不論什么時候，總是消耗nmolNO2，生成nmolNO，也不能作達(dá)平衡的判據(jù)?！敬鸢浮緽快速推斷某可逆反應(yīng)是否達(dá)平衡狀態(tài)的方法(1)正、逆反應(yīng)速率：①若在方程式兩邊，都生成或都消耗且各自的量與化學(xué)計量數(shù)成正比。②若在方程式同側(cè)，一個生成，則另一個消耗且各自的量與化學(xué)計量數(shù)成正比。(2)①像H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，氣體化學(xué)計量數(shù)前后相等的反應(yīng)，混合氣體的總物質(zhì)的量，壓強(qiáng)、總體積密度不變不能作為達(dá)平衡的判據(jù)。②像A(s)＋2B(g)2C(g)，密度可作判據(jù)，但氣體總體積，氣體總物質(zhì)的量，氣體總壓強(qiáng)仍不能作判據(jù)。2．確定溫度下，在固定容積的密閉容器中，可逆反應(yīng)：mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當(dāng)m、n、p、q為任意正整數(shù)時，下列狀態(tài)：①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，②體系的密度不再發(fā)生變化，③各組分的物質(zhì)的量濃度不再轉(zhuǎn)變，④各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再轉(zhuǎn)變，⑤反應(yīng)速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q，其中，能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡的是()A．只有③④B．只有②③④C．只有①②③④D．①②③④⑤【解析】若n＝p＋q，則①不能作判據(jù)，而⑤任何時候反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計量數(shù)之比，也不能作判據(jù)?！敬鸢浮緽【老師備課資源】利用平均相對分子質(zhì)量(eq\x\to(M)r)，推斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時，要明確eq\x\to(M)r的含義，即eq\x\to(M)r＝eq\f(m總,n總)，分析n(總)反應(yīng)前后是否轉(zhuǎn)變，m(總)反應(yīng)前后是否會發(fā)生變化。若反應(yīng)前后始終兩者不變，則eq\x\to(M)r不變，無法推斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，反之則能判定。在體積固定的密閉容器中，對于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的反應(yīng)，達(dá)到平衡的標(biāo)志是________。A．生成NH3的速率與NH3的分解速率相等B．?dāng)嚅_一個NN鍵的同時有6個N—H鍵生成C．N2、H2、NH3百分含量不再變化D．總壓強(qiáng)不變E．N2、H2、NH3分子數(shù)之比為1∶3∶2的狀態(tài)F．N2、H2、NH3的濃度相等G．N2、H2不再起反應(yīng)H．v(N2)＝eq\f(1,3)v(H2)I．混合氣體密度不變J．混合氣平均相對分子質(zhì)量不變K．反應(yīng)放出的熱量等于反應(yīng)吸取的熱量【解析】推斷一個可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，要從兩個方面來考慮，①v(正)＝v(逆)≠0，②混合物各成分濃度不變，只要符合其一，則達(dá)平衡狀態(tài)。B選項只知正反應(yīng)速率，不知逆反應(yīng)速率，無法推斷是否平衡；E、F也無法推斷是否平衡，因N2、H2、NH3分子數(shù)之比為1∶3∶2及濃度相等，不能說明各成分濃度不變；G選項違反了化學(xué)平衡的特征；H選項正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率都滿足這種關(guān)系，不能說明v(正)＝v(逆)；氣體總質(zhì)量不變，體積不變時密度始終不變，混合氣體密度不變不能說明是否達(dá)到了平衡狀態(tài)。A、K選項體現(xiàn)了v(正)＝v(逆)≠0，C、D、J體現(xiàn)了混合物中各成分濃度不變?！敬鸢浮緼CDJK化學(xué)平衡←爭辯對象建立過程根本特征：v正＝v逆具體表現(xiàn)：各組分濃度(或質(zhì)量)保持不變1．模型法是化學(xué)中把微觀問題宏觀化的最常見方法，對于2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)反應(yīng)，下列四個圖中可以表示該反應(yīng)在確定條件下為可逆反應(yīng)的是()【解析】可逆反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物同時存在?！敬鸢浮緾2．對于可逆反應(yīng)2SO2＋O22SO3，在混合氣體中充入確定量的18O2，足夠長時間后，18O原子存在于()A．只