2.2化學平衡狀態(tài)（第1課時）（教學設計）高二化學高效課堂（人教版2019選擇性必修1）

第二章《化學平衡狀態(tài)》教學設計第二節(jié)第一課時化學平衡狀態(tài)課題：2.2.1化學平衡狀態(tài)課時1授課年級高二課標要求描述化學平衡建立的過程，知道化學平衡常數(shù)的涵義。掌握化學平衡的研究對象、實質(zhì)、特征。掌握判斷達到平衡狀態(tài)標志的方法。教材分析本節(jié)內(nèi)容是人教版（2019版）教材第二章第二節(jié)內(nèi)容，化學平衡狀態(tài)的教材分析可以從以下幾個方面進行：教材地位與作用：化學平衡狀態(tài)是化學反應原理的重要組成部分，是理解化學反應過程和規(guī)律的關鍵環(huán)節(jié)。通過學習化學平衡狀態(tài)，學生可以深入理解化學反應速率與反應限度的關系，掌握化學平衡的建立、特征、影響因素以及移動原理等知識，為后續(xù)學習電化學、有機化學等領域奠定基礎。化學平衡狀態(tài)的教材通常包括以下內(nèi)容：化學平衡常數(shù)的定義與計算方法、影響化學平衡的因素及平衡移動原理、化學平衡狀態(tài)的特征等。教材會通過實驗和案例分析幫助學生理解化學平衡狀態(tài)的基本概念和原理，同時也會介紹一些工業(yè)生產(chǎn)過程中的化學平衡問題，如合成氨工業(yè)、電鍍等。化學平衡狀態(tài)的重點和難點在于理解化學平衡常數(shù)的意義和應用、掌握化學平衡的計算方法以及理解化學平衡移動原理等。其中，化學平衡常數(shù)的概念和應用是學習的難點，需要學生深刻理解并掌握其計算方法?；瘜W平衡狀態(tài)的教材通常會采用圖文并茂的方式，通過實驗和案例分析幫助學生理解化學平衡狀態(tài)的基本概念和原理。同時，教材也會注重培養(yǎng)學生的思維能力和實踐能力，通過問題探究、實驗操作等方式讓學生自主探究化學平衡的規(guī)律和應用。綜上所述，化學平衡狀態(tài)的教材分析需要從多個方面入手，包括教材地位與作用、內(nèi)容與結(jié)構(gòu)、重點難點、特色以及教學目標等。通過深入分析，可以幫助學生更好地理解化學平衡的基本概念和原理，掌握相關計算方法和應用能力，同時也可以培養(yǎng)學生的思維能力和科學素養(yǎng)。教學目標1、讓學生掌握化學平衡狀態(tài)的基本概念和原理，包括化學平衡常數(shù)的定義和計算方法、影響化學平衡的因素及平衡移動原理等；2、讓學生能夠運用化學平衡原理解決實際問題，如計算化學反應限度、判斷反應方向等；3、培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學素養(yǎng)，讓學生認識到化學平衡在自然界和人類生活中的重要性和應用價值。教學重、難點重點:化學平衡狀態(tài)的概念和特征、可逆反應的特點難點:可逆反應的理解、化學平衡狀態(tài)的特征核心素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析：能從不同層次認識物質(zhì)的多樣性，并對物質(zhì)進行分類；能從元素和原子、分子水平認識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念；能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題。變化觀念與平衡思想：能認識物質(zhì)是運動和變化的，知道化學變化需要一定的條件，并遵循一定規(guī)律；認識化學變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；認識化學變化有一定限度，是可以調(diào)控的。能多角度、動態(tài)地分析化學反應，運用化學反應原理解決實際問題。證據(jù)推理與模型認知：具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽；建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關系；知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關系，建立模型；能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。學情分析在學習化學平衡狀態(tài)之前，學生已經(jīng)學習了化學反應速率和化學反應速率的影響因素等知識，這些知識為學生理解化學平衡狀態(tài)奠定了基礎。在學習化學平衡狀態(tài)時，學生可能已經(jīng)對化學反應有了一定的了解，了解了反應速率與反應條件的關系。此外，學生在日常生活中也會遇到許多化學反應的實例，例如發(fā)酵、電鍍等，這些經(jīng)驗也可以幫助學生理解化學平衡狀態(tài)。理解化學平衡常數(shù)的意義和應用：化學平衡常數(shù)是化學平衡狀態(tài)的一個重要指標，但學生對它的意義和應用可能不太清楚。掌握化學平衡的計算方法：化學平衡的計算方法相對較復雜，學生需要掌握相關的方法和公式。理解化學平衡移動原理：化學平衡移動原理是化學平衡狀態(tài)的核心概念，但這個概念相對較抽象，學生可能需要較多的時間來理解。教學過程教學環(huán)節(jié)教學活動設計意圖環(huán)節(jié)一、情景導入化學事故情境【回顧1】對于任何化學反應來說，反應速率越快，反應現(xiàn)象就越明顯。對還是錯，為什么？【學生】錯，反應速率的大小與反應現(xiàn)象是否明顯沒有直接關系【回顧2】決定化學反應速率快慢的根本因素是溫度、濃度和催化劑。對還是錯？為什么？【學生1】錯【學生2】根本因素是反應物本身的性質(zhì)?！绢A習1】氨氣與水反應原理，并寫出反應的化學方程式。【學生】N2＋3H2高溫高壓催化劑2NH【預習2】將1molN2和3molH2進行反應會產(chǎn)生2molNH3嗎？你有哪些認識。【學生1】不會，因為合成氨反應是可逆反應【學生2】板書：合成氨大概曲線【導入】自1784年氨被發(fā)現(xiàn)以來，人們一直在研究如何利用化學方法由氮氣和氫氣合成氨，直到1913年才實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。反應N2＋3H2高溫高壓催化劑2NH看起來十分簡單，合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)卻經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程?；どa(chǎn)中，我們需要考慮哪些因素呢?除了需要考慮使原料盡可能快地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，還需要我們 考慮使原料盡可能多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，這就涉及到化學反應進行的限度，即化學平衡問題。認識化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學領域中的重要作用。（3）重視培養(yǎng)學生合作學習的能力，通過實驗方案設計的交流提高學生表達能力和篩選、優(yōu)化實驗方案的能力回顧舊知，預習新知，創(chuàng)設化學事故情境，激發(fā)學習興趣和探究的欲望。環(huán)節(jié)二、氧平衡狀態(tài)的建立活動一、平衡狀態(tài)特點引入【過渡】通過預習，我們知道合成氨是可逆反應，那么可逆反應是不是會一直進行呢？它什么時候停止呢？【問題1】閱讀教材，思考可逆反應停下來的原因和本質(zhì)是什么？【學生1】達到了平衡狀態(tài)【學生2】：V正=V逆（≠0）【教師】平衡狀態(tài)的特征是什么？【學生3】1.逆：可逆反應2.等：正反應速率等于逆反應速率3.動：正逆反應均未停止，只是速率相等，是動態(tài)平衡4.變：條件改變，原平衡被打破，在新的條件下建立新的平衡即平衡移動活動二、建立化學平衡的過程【過渡】通過了解化學平衡的本質(zhì)，我們初步認識到化學平衡的特點，那么在可逆反應中，建立化學平衡狀態(tài)的過程是怎么樣的呢？【問題1】結(jié)合上述材料，思考化學平衡狀態(tài)的建立過程。具有哪些特點？并嘗試畫出反應物隨時間變化的圖像?！窘處煛繌娬{(diào)：注意正逆反應【學生1】(1)反應剛開始時:反應物濃度最大，正反應速率最大，生成物濃度為0，逆反應速率為0。(2)反應過程中:反應物濃度逐漸減小,正反應速率逐漸減小,生成物濃度逐漸增大，逆反應速率逐漸增大。(3)反應到某一時刻，必然出現(xiàn)V正=v逆，即正反應消耗反應物的量與逆反應生成反應物的量相等，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，此時就達到化學平衡狀態(tài)?！緦W生2板書】【對應訓練1】下列關于化學平衡狀態(tài)的理解正確的是()A.所有反應都存在平衡狀態(tài)B.反應物與生成物的濃度相等，這化學牛衡時反C.正反應與逆反應停止進行D.正反應和逆反應的速率相等【答案】D【詳解】A項,只有可逆反應存在化學平衡狀態(tài);B項，反應物濃度和生成物濃度不變，而不是相等;C項,正逆反應仍在繼續(xù),沒有停止,化學平衡是一種動態(tài)平衡。故選:D【對應訓練2】在一定條件下，使SO2和O2在一密閉容器中進行反應，下列說法中不正確的是()A．隨著反應的進行，正反應速率逐漸減小，最后為零B．隨著反應的進行，正反應速率逐漸減小，最后不變C．隨著反應的進行，逆反應速率逐漸增大，最后不變D．反應開始時，正反應速率最大，逆反應速率為零【答案】A【分析】反應物濃度不會減小為0，故正反應速率不會減小為0。答案選A。描述化學平衡建立的過程，知道化學平衡常數(shù)的涵義，能利用化學平衡常數(shù)計算反應物的轉(zhuǎn)化率進對科學研究的深度理解。鞏固與評價，發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)控課堂，提高效率。環(huán)節(jié)三、判斷化學平衡狀態(tài)的特點活活動一、判斷平衡狀態(tài)的特點【過渡】請大家根據(jù)預習的內(nèi)容結(jié)合上述材料，思考什么時候反應到平衡狀態(tài)呢？【問題1】如何判斷什么時候反應到平衡狀態(tài)？【學生1】V正=V逆≠0【問題2】結(jié)合這點請大家具體講講怎么樣判斷？【學生1】1、用同一種物質(zhì)來表示反應速率時：該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。即單位時間內(nèi)生成與消耗某反應物(生成物)的量相等?！緦W生2】2、用不同種物質(zhì)來表示反應速率時，必須符合兩方面：①表示兩個不同的方向。②速率之比化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比。【教師】強調(diào)：注意他們之間的關系【問題3】還有什么特點呢？【學生1】標志二:變量不變1、各組分濃度保持不變(注意不是相等，也不是成一定的比值)①各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分數(shù)保持不變②各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分數(shù)保持不變③各氣體的體積或體積分數(shù)保持不變特例:只有生成物有氣體時，體積分數(shù)始終不變，不是變量2、氣體的平均相對分子質(zhì)M①M=m/n總，m取決于有無非氣體n取決于氣體系數(shù)差。若各物質(zhì)均為氣體，m總為定值以mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+qn總為變量、M為變量，若M不變時，即為平衡狀態(tài)若m+n=p+qn總為定值M為定值M不變時，不一定為平衡狀態(tài)②若有非氣體參與m總為變量即M為變量，M不變時，即為平衡狀態(tài)。若各物質(zhì)均為氣體且m+n≠p+q，M不變時，即為平衡狀態(tài)若各物質(zhì)均為氣體，且m+n=p+q，M不變時，不一定為平衡狀態(tài)若有非氣體參與，M不變時，即為平衡狀態(tài)3、氣體密度ρρ=m/V總?cè)萜魅舾魑镔|(zhì)均為氣體則m總為定值以mA(g)+nB(g)=ρC(g)+qD(g)為例①恒容ρ為定值，ρ不變時，不一定為平衡狀態(tài)②恒壓若m+n≠p+q，V容器為變量，即ρ為變量ρ不變時，一定為平衡狀態(tài)若m+n=ρ+qV容器為定值即ρ為定值量ρ不變時，不一定為平衡狀態(tài)③若有非氣體參與則m總為變量恒壓或是恒容時ρ都為變量，ρ不變時，一定為平衡狀態(tài)4、混合氣體總壓強PV=nRT因為恒容、恒溫條件下，n(g)越大則壓強P就越大，則無論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。當△n(g)=0，則P為恒值，不一定是化學平衡狀態(tài)。當△n(g)≠0，則P一定時，一定是化學平衡狀態(tài)。5、體系的顏色和溫度不變【對應訓練1】1.一定溫度下，在固定容積的密閉容器中，可逆反應:mA(s)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，當m、n、p、q為任意正整數(shù)時，下列狀態(tài):①體系的壓強不再發(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)的量濃度不再改變④各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變⑤反應速VB:VC:VD=n:p:q其中，能說明反應已達到平衡的是()A.只有③④B.只有②③④C.只有①②③④D.①②③④⑤【答案】B【詳解】B．①恒溫恒容條件下，氣體壓強與氣體的物質(zhì)的量成正比，如果n=p+q,則體系的壓強始終不變，所以體系的壓強不再發(fā)生變化時，反應沒有達到平衡狀態(tài)，故①錯誤;②反應前后氣體的總質(zhì)量增大，容器體積不變，則體系的密度逐漸增大，當容器內(nèi)體系的密度不再發(fā)生變化，反應達到平衡狀態(tài)，故②正確:③各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故③正確;④各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故④正確;⑤無論反應是否達到平衡狀態(tài)都存在“反應速率VB:Vc:VD=n:p:q”,不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故⑤錯誤;故選:B?！緦柧?】可逆反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是()A.3V正(N2)=V正(H2)B.V正(N2)=V逆(NH3)C.2V正(H2)=3V逆(NH3)D.V正(N2)=3V逆(H2)【答案】C【分析】因化學反應達到平衡時，正逆反應速率相等(同種物質(zhì))或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比(不同物質(zhì))。A、無論該反應是否達到平衡狀態(tài)，都有3V正(N2)=V正(H2)，故A錯誤;B、反應達到平衡狀態(tài)時，V正(N2)與V逆(NH3)之比等于1:2，故B錯誤;C、反應達到平衡狀態(tài)時，V正(H2):V逆(NH3)=3:2，故C正確;D、反應達到平衡狀態(tài)時，V正(N2):V逆(H2)=1:3，且沒有注明正逆速率，故D錯誤;故選C.答案選C。鞏固“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想。發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)控課堂，提高效率?；罨罨罨?．（易）逆反應4NH3(g)+5O2(g)催化劑△4NO(g)+6H2A.達到化學平衡時4V正(O2)=5V逆(NO)B.若單位時間內(nèi)生成xmolNO的同時,消耗xmolNH?,則反應達到平衡狀態(tài)C.達到化學平衡時,若增大容器容積,則正反應速率減小,逆反應速率增大D.化學反應速率關系:2V正(NH3)=3V正(H2O)【答案】A【分析】根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比可知,4V正(O2)=5V逆(NO),該反應達到化學平衡狀態(tài)時V正(NO)=V逆(NO)，即4V正(O2)=5V逆(NO),A正確;若單位時間內(nèi)生成xmolNO的同時，消耗xmolNH,表示同方向的反應,不能說明正、逆反應速率相等，反應不一定達到化學平衡狀態(tài),B錯誤:達到化學平衡時,若增大容器容積，則各物質(zhì)的濃度減小,正、逆反應速率均減小,C錯誤;根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比可知，3V正(NH3)=2V正(H2O)，D錯誤。[答案]A2．（易）可逆反應N2+3H2?2NH3在密閉容器中進行一段時間后，達到平衡狀態(tài)。則下列環(huán)節(jié)四、課后鞏固作業(yè)設計說法中正確的是()A.N2、H2不再化合B.N2、H2，NH3;濃度不再變化C．N2H2、NH3的速率之比為1:3:2D，改變條件，N2、H2、NH3的濃度也不再變化【答案】B【詳解】A.達到平衡時，正，逆反應仍在進行，只是正，逆反應速率相等，故A不選:B.達到平衡時，各組分的質(zhì)量或濃度不再發(fā)生變化，故選B:C.速率之比等于化學計量數(shù)之比，不能說明正反應速率等于道反應速率，因此不能說明反應是否達到平衡狀態(tài)，故C不選:D.化學平衡是動態(tài)平衡，若條件改變引起平衡移動時，N:、H、NH的濃度會隨之改變，故D不選:故選:B。3.（中）一個不傳熱的固定容積的密閉容器中發(fā)生可逆反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)(m、n、p、q為任意整數(shù))。下列不能作為達到平衡狀態(tài)的標志的是（）A．單位時間內(nèi)有mmolA消耗，同時有pmolC生成B．體系的溫度不再改變C．各組分的濃度不再改變D．各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變【答案】A【詳解】A．單位時間內(nèi)有mmolA消耗同時有pmolC生成均指正反應速率，不能作為達到平衡狀態(tài)的標志，故符合題意；B．體系的溫度隨反應而變化，體系的溫度不再改變時，達到平衡，不符合題意；C．平衡狀態(tài)的直接標志是各組分的濃度不再改變，達到了平衡，不符合題意；D．各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變，達到了平衡不符合題意；故選A。4.（中）在某恒壓密閉容器中充入1molCO和2molH2，發(fā)生反應：CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)，下列說法中能夠判斷該反應一定處于平衡狀態(tài)的是（）A．單位時間內(nèi)生成1molCH3OH的同時消耗2molH2B．容器中CO與H2的體積之比恒定不變C．容器中CO與CH3OH物質(zhì)的之比為1:1D．容器中混合氣體的密度不隨時間變化【答案】D【詳解】A．單位時間內(nèi)生成1molCH3OH的同時消耗2molH2，反應進行的方向相同，不一定達平衡狀態(tài)，A不正確；B．反應前，容器中充入1molCO和2molH2，其物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，不管反應進行到何種程度，CO與H2的體積之比始終為1:2，B不正確；C．容器中CO與CH3OH物質(zhì)的之比為1:1，可能是反應進行過程中的某個階段，不一定是平衡狀態(tài)，C不正確；D．反應在恒壓條件下進行，反應前后氣體的分子數(shù)不等，則反應過程中氣體的體積在不斷發(fā)生改變，而混合氣的總質(zhì)量不變，所以平衡前混合氣體的密度不斷發(fā)生改變，當氣體的密度不隨時間變化時，反應達平衡狀態(tài)，故D正確；5．（中）溫度下，在容積為VL的密閉容器中進行反應：aN(g)?bM(g)，M、N的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示：(1)此反應的化學方程式中=。(2)t1到t2時刻，以M的濃度變化表示的平均反應速率為。(3)下列敘述中能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是___________。A．反應中M與N的物質(zhì)的量之比為1∶1B．混合氣體的總質(zhì)量不隨時間的變化而變化C．混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時間的變化而變化D．單位時間內(nèi)每消耗amolN，同時生成bmolM【答案】(1)2(2)1（t2-t1）(3)C【解析】（1）t2時，ab=?n(N)?n(M)=(8-4)molv(M)=(4-3)mol（t2-t1）min×VL=1（3）該反應反應前后氣體體積發(fā)生改變，因此其總物質(zhì)的量會發(fā)生改變，當總物質(zhì)的量不變時達到平衡狀態(tài)。6.硫代硫酸鈉是重要的化工原料，易溶于水。實驗室中探究與某些金屬陽離子的氧化還原反應情況。資料：i.(紫黑色)；ii.為白色沉淀，；?；卮鹣铝袉栴}：探究一裝置編號試劑X實驗現(xiàn)象

①溶液混合后溶液先變成紫黑色，后溶液幾乎變?yōu)闊o色②溶液一段時間后，生成白色沉淀，振蕩后，沉淀溶解，得到無色溶液(1)根據(jù)實驗①的現(xiàn)象，初步判斷最終被還原為，通過(填操作、試劑和現(xiàn)象)，進一步證實生成了。進一步實驗證明最終被氧化為，該過程總反應的化學方程式為。(2)氧化性：(同濃度)。但實驗②中未發(fā)生氧化還原反應的原因是。探究二裝置編號試劑X實驗現(xiàn)象

③溶液立即生成白色絮狀沉淀，沉淀很快變?yōu)楹谏恋怼?3)實驗③中黑色沉淀可能為或。通過(填操作、試劑和現(xiàn)象)，進一步證實生成了。白色絮狀沉淀變?yōu)楹谏恋淼幕瘜W方程式為。(4)將溶液逐滴滴入溶液中至過量，該過程可觀察到的實驗現(xiàn)象為?！敬鸢浮?1)取反應后的混合液少量并加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，則有Fe2+生成2Fe(NO3)3+2Na2S2O3=2Fe(NO3)2+2NaNO3+Na2S4O6(2)Ag+與S2O23生成穩(wěn)定的配合物，濃度降低，Ag+的氧化性和S2O23的還原性減弱(3)取少量固體于試管中，加入稀硝酸，固體溶解，產(chǎn)生無色氣體，在試管口變?yōu)榧t色gS2O3+H2O=Ag2S+H2SO4(4)開始滴加一段時間后，生成白色沉淀，白色沉淀最終變?yōu)楹谏恋怼窘馕觥繉嶒灑倩旌虾笕芤合茸兂勺虾谏?0s后溶液幾乎變?yōu)闊o色，說明Fe3++3S2O23fFe(S2O3)33反應速率快于Fe3+和S2O23之間的氧化還原反應，且氧化還原反應促進平衡逆向移動；先變成紫黑色后變無色，說明生成紫色配合物的反應速率快，氧化還原反應速率慢；另外Fe3+與S2O23氧化還原反應的程度大，導致Fe3++3S2O23fFe(S2O3)33平衡逆移，最終溶液幾乎無色；實驗②滴加AgNO3溶液，先生成白色絮狀沉淀，振蕩后，沉淀溶解，得到無色溶液，說明溶液中白色絮狀沉淀的生成使Ag+濃度較低，減少了發(fā)生氧化還原反應的可能，以此解題?！窘馕觥浚?）實驗①的現(xiàn)象是混合后溶液先變成紫黑色，30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色，取反應后的混合液少量并加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，則有Fe2+生成，可判斷為Fe3+被S2O23還原為Fe2+，S2O23最終被氧化為S4O26，該過程總反應的化學方程式為：2Fe(NO3)3+2Na2S2O3=2Fe(NO3)2+2NaNO3+Na2S4O6，答案為：取反應后的混合液少量并加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，則有Fe2+生成，2F