化學平衡教案
知識技能:掌握化學平衡的概念極其特點;掌握化學平衡的有關計算。
能力培養:培養學生分析、歸納,語言表達與綜合計算能力。
科學思想:結合平衡是相對的、有條件的、動態的等特點對學生進行辯證唯物主義教育。科學品質:培養學生嚴謹的學習態度和思維習慣。
科學方法:加強新知識的運用,找到新舊知識的連接處是掌握新知識的關鍵。重點、難點化學平衡的概念極其特點。
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SO4?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
1.定義:見課本第9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。 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保持不變。 準確掌握化學平衡的概念,弄清概念的內涵和外延。
教師活動 學生活動 設計意圖
【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(濃度與質量分數恒定)
動(動態平衡)
變(條件改變,平衡發生變化) 培養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
2NO2 N2O4達平衡的標志是()。
(A)混合氣顏色不隨時間的變化
(B)數值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)單位時間內反應物減少的分子數等于生成物增加的分子數
(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,培養學生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學平衡狀態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時,某一反應物消耗量占該反應物起始量的質量分數,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。
【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 引導學生分析:
I2+H2(氣) 2HI
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
x=0.0075mol/L
平衡濃度:
c(I2)平=C(I2)始-△C(I2)
=0.05-0.0075
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075 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。
教師活動 學生活動 設計意圖
才與方程式前面的系數成比例。
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。
【小結】變化濃度是聯系化學方程式,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。
【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,方法二是根據以前學過的差量從總效應列式,方法二有時更簡單。 =0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+△c(HI)
=0.015mol/L
w(H2)=0.0025/(0.05+0.01)
思考并分析:
CO+H2O CO2+H2
△c(CO)=V(CO)·t
=0.003mol/(L·min)×2min
=0.006mol/L
a=△c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
分析
方法一:
設反應消耗xmolN2
N2+3H2 2NH3
△n(始)100 300 0
△n x 3x2 x
n(平)100-x300-3x 2x
(mol)
x=40mol
n(N2)平=100-x=100-40
=60mol
n(N2)平=300-3x=180mol
a=40/100×100%=40%
方法二:設有xmolN2反應
N2+3H2 2NH3 △n
1 2 2
x 2x 2x
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H2+I2 2HI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.合成氨生產中,進入塔內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) 鞏固課堂所學內容。
附:隨堂檢測答案1.(C)2.1.31×107Pa(129.4atm
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