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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡教学设计
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第二节 化学平衡
第3课时
【教学目标】
1.了解化学平衡移动的含义。
2.了解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,并能判断平衡移动的方向。
3.学会识别平衡移动的图像,培养从图像中挖掘信息的能力。
4.了解勒夏特列原理在生产生活和科学研究领域中的重要作用。
【教学重难点】
1.重点
了解化学平衡的影响因素。
2.难点
了解勒夏特列原理,培养分析、推理、归纳、总结的能力。
【教学过程】
1.新课导入
[引入]科学家勒夏特列、哈伯的重要贡献——化学平衡移动原理的发现及其应用。
[设计意图]通过科学史话,激发学生学习化学的兴趣。
2.新课讲授
[板书] 2.2.3 影响化学平衡的因素
一、化学平衡的移动
[讲解]当一个可逆反应达到平衡状态后,如果改变浓度、压强、温度等反应条件,原来的平衡状态会被破坏(正、逆反应速率不再相等),直至正、逆反应速率再次相等,在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。其实质就是在改变条件后,v正v逆,各组分的百分含量发生改变。以上过程可用图示展示如下:
[投影]
[师]我们应该如何判断平衡移动的方向呢?同学们思考一下。
[学生活动]学生思考并回答:若v正>v逆:平衡向正反应方向移动;若v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡不移动。若v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。
[补充]是的,我们可以根据反应速率判断,还可以根据化学平衡常数进行判断。当条件改变时,若Q>K:平衡向逆反应方向移动;若Q=K:反应达到平衡状态,平衡不移动。若Q<K:平衡向正反应方向移动。
[师]在封闭体系中,如果只改变影响平衡体系的一个条件(如浓度、温度、压强),平衡将向减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理。
[板书] 二、勒夏特列原理
[讲解]它只适用于已经达到平衡状态的可逆反应,未达到平衡状态的体系不能用此原理来分析解释。对所有动态平衡(如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)均适用。只改变影响平衡的一个条件,如温度、浓度或压强等。
[强调]平衡移动原理中的“减弱”具有双重含义:
a.从过程看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的正反应方向移动;增大压强,平衡就向减弱这种改变即气体体积缩小、气体物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度平衡就向吸热反应方向移动。
b.从结果看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全消除外界条件的改变。如平衡体系的压强为p,若其他条件不变,将体系的压强增大到2p,平衡将向气态物质体积减小的方向移动,达到新平衡时体系的压强介于p~2p之间。
[过渡]在一定条件下,当一个可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变浓度、压强、温度等条件,化学平衡状态是否会发生变化?如何变化?
[板书]三、影响化学平衡的因素
[投影]1.浓度对化学平衡的影响
化学平衡 | aA+bBcC+dD(A、B、C、D为非固体) | |||
浓度变化 | 增大反应物浓度 | 增大生成物浓度 | 减小反应物浓度 | 减小生成物浓度 |
速率变化 | v(正)增大, v(逆)瞬间不变、 随后增大, v(正)′>v(逆)′ | v(正)瞬间不变、 随后增大, v(逆)增大, v(正)′<v(逆)′ | v(正)减小, v(逆)瞬间不变, 随后减小, v(正)′<v(逆)′ | v(正)瞬间不变、随后减小, v(逆)减小,v(正)′>v(逆)′ |
平衡移动方向 | 正反应方向 | 逆反应方向 | 逆反应方向 | 正反应方向 |
v-t图像 | ||||
规律 | 在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动 |
[强调]增加固体或纯液体的量,因浓度为一常数,变化量为0,所以化学平衡不移动。在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v(正)、v(逆)的量减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。作为离子反应,只有改变实际参加反应的离子浓度才对平衡有影响,像FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,增加KCl固体量平衡不移动,因为KCl不参与该离子反应。
[师]在工业生产中,适当增大廉价的反应物的浓度,是化学平衡向正反应方向移动,可提高另一价格较高的反应物的转化率,以降低生产成本。
[过渡]对于有气体参加的可逆反应,当达到平衡时,在其他条件不变的情况下,增大压强(减小容器的容积)会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强(增大容器的容积),会使平衡向气体体积增大的方向移动。反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。
[投影]2.压强对化学平衡的影响
化学平衡 | aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b>c+d | aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b<c+d | aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b=c+d | |||
体系压强 的变化 | 增大压强 | 减小压强 | 增大压强 | 减小压强 | 增大压强 | 减小压强 |
速率变化 | v正、v逆 同时增大,且v正′> v逆′ | v正、v逆 同时减小, 且v逆′>v正′ | v正、v逆 同时增大, 且v逆′>v正′ | v正、v逆 同时减小, 且v正′>v逆′ | v正、v逆 同时增大, 且v正′=v逆′ | v正、v逆 同时减小, 且v正′= v逆′ |
平衡移动方向 | 正反应方向 | 逆反应方向 | 逆反应方向 | 正反应方向 | 不移动 | 不移动 |
v-t图像 | ||||||
规律 | 在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气态物质体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气态物质体积增大的方向移动;反应物与生成物的气体分子数相等时,改变压强平衡不移动 |
[强调](1)无气体参与的化学反应,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使无气体物质存在的化学平衡发生移动。
(2)对于反应前后气体体积相等的可逆反应,改变压强后,正、逆反应速率同时、同等程度地改变,因此增大或减小压强不能使其化学平衡发生移动。
(3)“惰性气体”(不参加反应的气体)对化学平衡的影响:恒温、恒容时,原平衡体系充入情性气体体系总压强增大;恒温、恒压时原平衡体系充入情性气体,容器容积增大,体系中各反应组分的浓度减小。
[过渡]对于放热或吸热的可逆反应,当反应达到平衡后,改变温度也会使化学平衡发生移动。
[投影]3.温度对化学平衡的影响
化学平衡 | aA+bB cC+dD ΔH>0 | aA+bB cC+dD ΔH>0 | aA+bB cC+dD ΔH<0 | aA+bB cC+dD ΔH<0 |
体系温度改变 | 升温 | 升温 | 降温 | 降温 |
速率变化 | v(正)、v(逆) 同时增大, v′(正)>v′(逆) | v(正)、v(逆) 同时增大, v′(逆)>v′(正) | v(正)、v(逆) 同时减小, v′(正)>v′(逆) | v(正)、v(逆) 同时减小, v′(逆)>v′(正) |
平衡移动方向 | 正反应方向 | 逆反应方向 | 正反应方向 | 逆反应方向 |
v-t图像 | ||||
规律 | 在其他条件不变的情况下,升高温度平衡向吸热方向移动,降低温度平衡向放热方向移动 |
[讲解]使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。但应注意,虽然催化剂不使化学平衡移动,但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。
【课堂小结】
1.增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动。
2.升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。 3.对于有气体参与的反应,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
4.催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡移动没有影响。
【板书】
2.2.3影响化学平衡的因素
一、化学平衡状态的移动
二、勒夏特列原理
三、影响化学平衡的因素
浓度、压强、温度
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