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化學平衡
教學目標
知識目標
使學生建立化學平衡的觀點；理解化學平衡的特征；理解濃度、壓強和溫度等條件對化學平衡的影響；理解平衡移動的原理。
能力目標
培養(yǎng)學生對知識的理解能力，通過對變化規(guī)律本質的認識，培養(yǎng)學生分析、推理、歸納、總結的能力。
情感目標
培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度及從微觀到宏觀，從現(xiàn)象到本質的科學的研究方法。
教學建議
“影響化學平衡的條件”教材分析
本節(jié)教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學反應速率的條件和化學平衡等知識的基礎上進行本節(jié)的教學，系統(tǒng)性較好，有利于啟發(fā)學生思考，便于學生接受。
本節(jié)重點：濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響。難點：平衡移動原理的應用。
因濃度、溫度等外界條件對化學反應速率的影響等內(nèi)容，不僅在知識上為本節(jié)的教學奠定了基礎，而且其探討問題的思路和方法，也可遷移用來指導學生進行本書的學習。所以本節(jié)教材在前言中就明確指出，當濃度、溫度等外界條件改變時，化學平衡就會發(fā)生移動。同時指出，研究化學平衡的目的，并不是為了保持平衡狀態(tài)不變，而是為了利用外界條件的改變，使化學平衡向有利的方向移動，如向提高反應物轉化率的方向移動，由此說明學習本節(jié)的實際意義。
教材重視由實驗引入教學，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，引導學生得出增大反應物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學平衡向正反應方向移動的結論。反之，則化學平衡向逆反應方向移動。并在溫度對化學平衡影響后通過對實驗現(xiàn)象的分析，歸納出平衡移動原理。
壓強對化學平衡的影響，教材中采用對合成氨反應實驗數(shù)據(jù)的分析，引導學生得出壓強對化學平衡移動的影響。
教材在充分肯定平衡移動原理的同時，也指出該原理的局限性，以教育學生在應用原理時，應注意原理的適用范圍，對學生進行科學態(tài)度的熏陶和科學方法的訓練。
“影響化學平衡的條件”教學建議
本節(jié)教學可從演示實驗入手，采用邊演示實驗邊講解的方法，引導學生認真觀察實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學生充分討論，由師生共同歸納出平衡移動原理。
新課的引入：
①復習上一節(jié)講過的“化學平衡狀態(tài)”的概念，強調化學平衡狀態(tài)是建立在一定條件基礎上的，當濃度、壓強、溫度等反應條件改變時，原平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態(tài)。
②給出“化學平衡的移動”概念，強調化學平衡的移動是可逆反應中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程，在這個過程中，反應混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學習和研究化學平衡的實際意義正是利用外界條件的改變，使舊的化學平衡破壞并建立新的較理想的化學平衡。
具體的教學建議如下：
1．重點講解濃度對化學平衡的影響
（1）觀察上一節(jié)教材中的表3－l，對比第1和第4組數(shù)據(jù)，讓學生思考：可從中得出什么結論？
（2）從演示實驗或學生實驗入手，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，引導學生得出結論。這里應明確，溶液顏色的深淺變化，實質是 濃度的增大與減小而造成的。
（3）引導學生運用濃度對化學反應速率的影響展開討論，說明濃度的改變?yōu)槭裁磿够瘜W平衡發(fā)生移動。討論時，應研究一個具體的可逆反應。討論后，應明確濃度的改變使正、逆反應速率不再相等，使化學平衡發(fā)生移動；增加某一反應物的濃度，會使反應混合物中各組分的濃度進行調整；新平衡建立時，生成物的濃度要較原平衡時增加，該反應物的濃度較剛增加時減小，但較原平衡時增加。
2．壓強和溫度對化學平衡的影響：應引導學生分析實驗數(shù)據(jù)，并從中得出正確的結論。溫度對化學平衡影響也是從實驗入手。要引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象，歸納出壓強和溫度的改變對化學平衡的影響。
3．勒夏特列原理的教學：在明確了濃度、壓強、溫度的改變對化學平衡的影響以后，可采用歸納法，突破對勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難：
其他幾個問題：
1．關于催化劑問題，應明確：①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應速率，因此它對化學平衡的移動沒有影響；②使用催化劑，能改變達到平衡所需要的時間。
2．關于化學平衡移動原理的應用范圍和局限性，應明確：①平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，為后面將要學習的電離平衡、水解平衡作鋪墊；②平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向，但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。教育學生在應用原理時應注意原理的適用范圍，對學生進行科學態(tài)度的熏陶和科學方法的訓練。
3．對本節(jié)設置的討論題，可在學生思考的基礎上，提問學生回答，這是對本節(jié)教學內(nèi)容較全面的復習和鞏固。
4．對于本節(jié)編入的資料，可結合勒夏特列原理的教學，讓學生當堂閱讀，以了解勒夏特列的研究成果和對人類的貢獻；可回顧第二節(jié)“工程師的設想”的討論，明確：欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量，這屬于化學平衡的移動問題，而利用增加高爐高度以增加 CO和鐵礦石的接觸時間的做法并未改變可逆反應的條件，因而是徒勞的。
化學平衡教材分析
本節(jié)教材分為兩部分。第一部分為化學平衡的建立，這是本章教學的重點。第二部分為化學平衡常數(shù)，在最新的高中化學教學大綱（2002年版）中，該部分沒有要求。
化學平衡觀點的建立是很重要的，也具有一定的難度。教材注意精心設置知識臺階，采用圖畫和聯(lián)想等方法，幫助學生建立化學平衡的觀點。
教材以合成氨工業(yè)為例，指出在化學研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學反應速率是不夠的，還需要考慮化學反應進行的程度，即化學平衡。建立化學平衡觀點的關鍵，是幫助學生理解在一定條件下的可逆反應中，正、逆反應速率會趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中，當蔗糖溶解的速率與結晶速率相等時，處于溶解平衡狀態(tài)，并進而以（）的可逆反應為例，說明在上述可逆反應中，當正反應速率與逆反應速率相等時，就處于化學平衡狀態(tài)。這樣層層引導，通過圖畫等幫助學生聯(lián)想，借以在一定程度上突破化學平衡狀態(tài)建立的教學難點 。
教材接著通過對19世紀后期，在英國曾出現(xiàn)的用建造高大高爐的方法來減少高爐氣中 含量的錯誤做法展開討論。通過對該史實的討論，使學生對化學平衡的建立和特征有更深刻的理解，培養(yǎng)學生分析實際問題的能力，并訓練學生的科學方法。
化學平衡教學建議
教學中應注意精心設置知識臺階，充分利用教材的章圖、本節(jié)內(nèi)的圖畫等啟發(fā)學生聯(lián)想，借以建立化學平衡的觀點。
教學可采取以下步驟：
1．以合成氨工業(yè)為例，引入新課，明確化學平衡研究的課題。
（1）復習提問，工業(yè)上合成氨的化學方程式
（2）明確合成氨的反應是一個可逆反應，并提問可逆反應的定義，強調“二同”——即正反應、逆反應在同一條件下，同時進行；強調可逆反應不能進行到底，所以對任一可逆反應來講，都有一個化學反應進行的程度問題。
（3）由以上得出合成氨工業(yè)中要考慮的兩個問題，一是化學反應速率問題，即如何在單位時間里提高合成氨的產(chǎn)量；一是如何使 和 盡可能多地轉變?yōu)?，即可逆反應進行的程度以及各種條件對反應進行程度的影響——化學平衡研究的問題。
2．從具體的化學反應入手，層層引導，建立化學平衡的觀點。
如蔗糖飽和溶液中，蔗糖溶解的速率與結晶的速率相等時，處于溶解平衡狀態(tài)。
又如 ，說明一定溫度下，正、逆反應速率相等時，可逆反應就處于化學平衡狀態(tài)，反應無論進行多長時間，反應混合物中各氣體的濃度都不再發(fā)生變化。
通過向學生提出問題：達到化學平衡狀態(tài)時有何特征？讓學生討論。最后得出：化學平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)（此時化學反應進行到最大限度）。并指出某一化學平衡狀態(tài)是在一定條件下建立的。
3．為進一步深刻理解化學平衡的建立和特征，可以書中的史實為例引導學生討論分析。得出在一定條件下當達到化學平衡狀態(tài)時，增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時間，并沒有改變化學平衡建立時的條件，所以平衡狀態(tài)不變，即CO的濃度是相同的。關于CO濃度的變化是一個化學平衡移動的問題，將在下一節(jié)教學中主要討論。從而使學生明白本節(jié)的討論題的涵義。
教學設計示例
第一課時 化學平衡的概念與計算
知識目標：掌握化學平衡的概念極其特點；掌握化學平衡的有關計算。
能力目標：培養(yǎng)學生分析、歸納，語言表達與綜合計算能力。
情感目標：結合化學平衡是相對的、有條件的、動態(tài)的等特點對學生進行辯證唯物主義教育；培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和思維習慣。
教學過程 設計
【復習提問】什么是可逆反應？在一定條件下2molSO2與1molO2反應能否得到2molSO3？
【引入】得不到2molSO3，能得到多少摩SO3？也就是說反應到底進行到什么程度？這就是化學平衡所研究的問題。
思考并作答：在相同條件下既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應叫做可逆反應。SO2與O2的反應為可逆反應不能進行完全，因此得不到2molSO3。
提出反應程度的問題，引入化學平衡的概念。
結合所學過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學平衡的概念的實質。
【分析】在一定條件下，2molSO2與1molO2反應體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶，思考并作答。
【板書】一、化學平衡狀態(tài)
1．定義：見課本P38頁
【分析】引導學生從化學平衡研究的范圍，達到平衡的原因與結果進行分析、歸納。
研究對象：可逆反應
平衡前提：溫度、壓強、濃度一定
原因：v正=v逆（同一種物質）
結果：各組成成分的質量分數(shù)保持不變。
準確掌握化學平衡的概念，弄清概念的內(nèi)涵和外延。
【提問】化學平衡有什么特點？
【引導】引導學生討論并和學生一起小結。
討論并小結。
平衡特點：
等（正逆反應速率相等）
定（濃度與質量分數(shù)恒定）
動（動態(tài)平衡）
變（條件改變，平衡發(fā)生變化）
培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力，并進行辯證唯物主義觀點的教育。加深對平衡概念的理解。
討論題：在一定溫度下，反應達平衡的標志是（）。
（A）混合氣顏色不隨時間的變化
（B）數(shù)值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）
（C）單位時間內(nèi)反應物減少的分子數(shù)等于生成物增加的分子數(shù)
（D）壓強不隨時間的變化而變化
（E）混合氣的平均分子量不變
討論結果：因為該反應如果達平衡，混合物體系中各組分的濃度與總物質的量均保持不變，即顏色不變，壓強、平均分子量也不變。因此可作為達平衡的標志（A）、（D）、（E）。
加深對平衡概念的理解，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學平衡狀態(tài)代表了化學反應進行達到了最大程度，如何定量的表示化學反應進行的程度呢？
2．轉化率：在一定條件下，可逆反應達化學平衡狀態(tài)時，某一反應物消耗量占該反應物起始量的質量分數(shù)，叫該反應物的轉化率。
公式：a=△c／c始×100％
通過討論明確由于反應可逆，達平衡時反應物的轉化率小于100％。
通過掌握轉化率的概念，公式進一步理解化學平衡的意義。
3．平衡的有關計算
（1）起始濃度，變化濃度，平衡濃度。
例1 445℃時，將0.1mol I2與0.02mol H2通入2L密閉容器中，達平衡后有0.03molHI生成。求：①各物質的起始濃度與平衡濃度。
②平衡混合氣中氫氣的體積分數(shù)。
引導學生分析：
c始／mol／L 0.01 0.05 0
c變／mol／L x x 2x
c平／mol／L 0.015
0+2x=0.015 mol／L
x=0.0075mol／L
平衡濃度：
c（I2）平=C（I2）始-△C（I2）
=0.05 mol／L -0.0075 mol／L
=0．0425mol／L
c（H2）平=0.01-0.0075=0.0025mol／L
c（HI）平=c（HI）始+△c（HI）
＝0.015mol／L
w（H2）=0.0025／（0.05+0.01）
通過具體計算弄清起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者之間的關系，掌握有關化學平衡的計算。
【小結】①起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者的關系，只有變化濃度才與方程式前面的系數(shù)成比例。
②可逆反應中任一組分的平衡濃度不可能為0。
（2）轉化率的有關計算
例2 02molCO與0.02×100％=4.2％mol水蒸氣在2L密閉容器里加熱至1200℃經(jīng)2min達平衡，生成CO2和H2，已知V（CO）=0.003mol／（L·min），求平衡時各物質的濃度及CO的轉化率。
△c（CO）＝V（CO）·t
=0.003mol／（L·min）×2min
=0.006mol／L
a=△c／c（始）×100％
=0.006／0.01×100％
=60％
【小結】變化濃度是聯(lián)系化學方程式，平衡濃度與起始濃度，轉化率，化學反應速率的橋梁。因此，抓變化濃度是解題的關鍵。
（3）綜合計算
例3 一定條件下，在密閉容器內(nèi)將N2和H2以體積比為1∶3混合，當反應達平衡時，混合氣中氨占25％（體積比），若混合前有100mol N2，求平衡后N2、H2、NH3的物質的量及N2的轉化率。
思考分析：
方法一：
設反應消耗xmolN2
△n（始） 100 300 0
△n x 3x 2x
n（平） 100-x 300-3x 2x
（mol）
x＝40mol
n（N2）平＝100mol-xmol＝100mol-40mol
=60mol
n（N2）平=300mol-3xmol=180mol
a=40／100×100％=40％
方法二：設有xmolN2反應
△n
1 2 2
x 2x 2x
【小結】方法一是結合新學的起始量與平衡量之間的關系從每種物質入手來考慮，方法二是根據(jù)以前學過的差量從總效應列式，方法二有時更簡單。
鞏固轉化率的概念并弄清轉化率與變化濃度，速率化學方程式之間的關系。
通過一題多解將不同過程的差量計算與平衡計算聯(lián)系起來加深對平衡的理解，加強對所學知識（如差量的計算，阿伏加德羅定律的計算）的運用，培養(yǎng)學生綜合思維能力和計算能力。
強調重點，加強學法指導。
【課堂小結】今天我們重點學習了化學平衡的概念及有關計算，比較抽象，希望大家加強練習，以便熟練地掌握平衡的概念。
【隨堂檢測】1．對于一定溫度下的密閉容器中，可逆反應達平衡的標志是（）。
（A）壓強不隨時間的變化而變化
（B）混合氣的平均分子量一定
（C）生成n mol H2同時生成2n mol HI
（D）v（H2）=v（I2）
2．合成氨生產(chǎn)中，進入塔內(nèi)的氮氣和氫氣體積比為1∶3，p=1.52×107Pa（150atm），從合成塔出來的氨占平衡混合氣體積的16％，求合成塔出來的氣體的壓強。
平衡時NH3的體積分數(shù)為：
n（平NH3）／n（平總）×100％
=n（平NH3）／（n始-△n）
=2x／（400-2x）×100％
=25％
x=40mol
（以下計算與上面相同）
鞏固課堂所學內(nèi)容。
附：隨堂檢測答案1．（C）2．1.31×107Pa（129.4atm）
探究活動
活動內(nèi)容
一、濃度對化學平衡的影響。
讓同學復述勒沙特里原理，然后提出并演示，鉻酸根 呈黃色，重鉻酸根 呈橙色。在水溶液中，鉻酸根離子和重鉻酸根離子存在下列平衡：
提問：
（1）若往鉻酸鉀溶液里加入硫酸，溶液顏色有什么變化？
（2）再加氫氧化鈉溶液，顏色又有什么變化？
（3）若又加酸溶液，顏色將怎樣變化？
（1）含 溶液中加入硫酸，由于 濃度增加，上述平衡向生成 的方向移動， 濃度增加，溶液顏色由黃色變橙色。此時溶液顏色與 溶液的顏色相同。
（2）再加入 溶液，由于 中和溶液中的 ，使溶液中 濃度降低，上述平衡向生成 的方向移動， 濃度減少、 濃度增加，溶液顏色由橙色變成黃色。
（3）又加硫酸，溶液由黃色變橙色，理由同上。
按照下表操作欄實驗，觀察現(xiàn)象。解釋顏色變化原因。
操 作
現(xiàn) 象
解 釋
二、溫度對化學平衡的影響
硫酸銅溶液中加入溴化鉀，發(fā)生下列反應：
藍色 綠色
將上述平衡體系加熱，使溶液溫度升高，顏色怎樣變化？冷卻后，顏色又怎樣改變？做實驗檢驗你的答案。
在試管中加入0.1 M的 溶液5毫升，再加1 M 溶液2毫升，觀察所得溶液的顏色。倒出3毫升于另一試管，然后在酒精燈上加熱，觀察顏色變化（與沒加熱的溶液對比）。等加熱的試管稍稍冷卻后，把試管浸入冷水中，觀察顏色變化。
平衡體系溫度升高，溶液的綠色加深；冷卻后，顏色又變淺。
[儀器和藥品]
1．學生用：燒杯（50毫升）、滴定管2支、量筒（10毫升）、攪拌棒、試管、石棉網(wǎng)、鐵架臺（附鐵杯）、保溫瓶（貯開水）、酒精燈、火柴。
3 M氫氧化鈉溶液、3 M硫酸溶液、0.5 M氯化鐵溶液、0.1 M硫酸銅、1 M溴化鉀溶液。
2．講臺上公用：1 M鉻酸鉀溶液0.5升、1 M重鉻酸鉀溶液0.1升。
化學平衡
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