《化学反应的方向与限度第3课时》示范课教学设计【化学苏教版高中选修1(新课标】.docx
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1、第二单元 化学反应的方向与限度第3课时u 教材分析通过本节课的学习了解如何定量描述化学反应进行的限度,引导学生从化学平衡状态的定义来理解化学平衡常数,学会利用数据分析和解决化学平衡中出现的问题,进而总结规律。本节课先介绍了化学平衡常数的定义、公式、表达时的注意事项、意义以及相关的计算方法。“平衡转化率”作为描述化学反应进行限度的另一种方式,是对化学平衡常数的一种补充。通过本节课的学习,学生可以更好地理解化学反应的限度问题,同时能更好地完成平衡转化率与化学平衡常数之间的计算。u 教学目标证据推理与模型认知:构建化学平衡常数、平衡转化率的相关计算思维模型(三段式法),理清计算的思路,灵活解答各类问
2、题,培养模型认知的核心素养。u 教学重难点【教学重点】1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量,知道化学平衡常数的含义。2.能书写平衡常数表达式,能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。【教学难点】化学平衡常数、转化率的相关计算。u 教学过程一、导入新课【讲述】研究表明,可逆反应在适当条件下进行一段时间后一定会达到化学平衡状态。给定条件下,可逆反应达到化学平衡状态是反应所能达到的最大程度,即该反应的限度。 在研究化学反应的限度时,我们需要知道可逆反应达到化学平衡状态,有多少反应物转化成了生成物,以及它们浓度间关系。二、讲授新课【交流讨论】二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应:2NO2(
3、g) N2O4(g),如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应,平衡后得到表中实验数据。根据表中已知数据填写空格,并总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的关系。 二氧化氮、四氧化二氮体系中各物质的物质的量浓度(25)起始浓度/(molL-1)平衡浓度/(molL-1)平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)c2(NO2)2.0010-206.3210-36.8410-31.081.711023.0010-208.0010-31.1010-21.381.7210202.0010-29.4610-31.5210-21
4、.611.7010200.1002.2810-28.8610-23.891.70102【结论】25,不同起始浓度反应平衡后的c(N2O4)c2(NO2)近似相等。【新课讲解】化学平衡常数【讲解】1.定义在一定温度时,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数,这个常数称为化学平衡常数(简称平衡常数),用符号 K 表示。【讲解】2.表达式对于可逆反应:a A(g)b B(g) c C(g)d D(g)K=【注意】对于有纯固体或纯液体参与的反应,纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中。【讲解】3.化学平衡常数的意义K的大小反映了化学反应进行的程
5、度。K值越大,表示反应正向进行得越完全;K值越小,表示反应进行得越不完全。【思考】根据表格中卤化烃生成反应的平衡常数(25)数据你能得出什么结论?化学方程式平衡常数KF2+H22HF6.51095Cl2+H22HCl2.571033Br2+H22HBr1.911019I2+H22HI8.67102【结论】根据表中数据可知,生成卤代烃的平衡常数K值从上到下依次减小,反应进行的程度也依次减小。生成氟化氢的反应进行得最为完全。【观察思考】1.结合表中数据,思考可逆反应平衡常数的特点和使用条件。N2 +3H22NH3 H0合成氨反应的平衡常数与温度的关系T / K373473573673773K3.3
6、51091.001072.451051.881042.99103结论:化学平衡常数随反应温度的变化而变化,在使用平衡常数时应注明温度。2.写出下表中各反应的平衡常数表达式化学方程式平衡常数表达式2NO2N2O4NO2N2O42Fe3+Fe3Fe2+Br2+H2OH+Br-+HBrO结论:K与化学方程式的书写形式有关固体浓度可看作1,不代入公式纯液体浓度可看作1,不代入公式【归纳总结】化学平衡常数的书写规则(1)在平衡常数表达式中,物质的浓度是指平衡时的浓度,而不是任意时刻物质的浓度。(2)对于有纯液体或纯固体参与的反应,纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。如C(s)+H2O(l) CO(g)
7、+H2(g),K=。(3)对于在稀溶液中进行的反应,如果有水参与,水一般也不列入平衡常数表达式中。如Cr2O72-(aq)+H2O(l) 2CrO42-(aq)+2H+(g),K=。(4)对于在非水溶液中进行的反应,若有水参与或生成,则水应列入平衡常数表达式中。如CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l), K=。【注意】使用化学平衡常数应注意的问题(1)平衡常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即速率大,K值不一定大。(2) K值与浓度、压强无关,只随温度的变化而变化。计算K值必须指明温度,反应必须达到平衡状态。(3)固体和纯液体的浓度可看作
8、“1”,不代入公式。(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则新的K值与原K值互为倒数关系。如:N2(g)+H2(g)2NH3(g) K1;2NH3(g) N2(g)+H2(g) K2;则K1 K2 =1若方程式中各物质的化学计量数均扩大n倍,平衡常数变为原来的n次方倍,即K2=K1n【学科提炼】化学平衡化学反应研究的“参照系” 在一定温度下,化学反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等,平衡混合物各组分的物质的量或浓度不在随时间发生变化,此时由反应物转化为生成物的量达到最大值,可用化学平衡常数K表示反应的限度。 以化学平衡为“参照系”,可以判断某温度下该反应的限度,通过改变
9、温度来改变平衡状态,提高或降低反应物转化为产物的程度。【新课讲解】平衡转化率【讲解】除化学平衡常数外,平衡转化率也可以表示一定温度下某反应的限度。某一反应转化率等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值,可表示为:【例1】某温度下,向10L真空容器中注入1.00mol H2(g)和1.00mol I2(g),反应达平衡状态后I2(g)的浓度为0.020 0molL-1。试求该温度下H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数。【解题步骤】第一步,根据题目信息列出初始浓度和部分平衡浓度;第二步,根据反应物或生成物的转化浓度按比例列出其他的转化浓度,接着把所
10、有的初始浓度、转化浓度、平衡浓度全部列出来;第三步,根据公式进行相关计算【解题过程】解:依据题意可知,起始时c(H2)=c(I2) =0.100 molL-1,平衡时c(I2) = 0.0200molL-1 H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始时各物质的浓度(molL-1) 0.100 0.100 0转化的各物质的浓度(molL-1) 0.0800 0.0800 0.160平衡时各物质的浓度(molL-1) 0.0200 0.0200 0.160答:平衡常数为64.0。【例2】在一密闭容器中,CO与H2O混合加热到800达到下列平衡:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
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