高中化学必修2 6.2.2 化学反应的限度和化学反应条件的控制 教学设计新

第六章　化学反应与能量

第二节 化学反应的限度

第二课时 化学反应限度  化学反应条件的控制

这部分内容以事实和分析推理的方式呈现。通过学生已知的反应实例说明可逆反应并不能进行到底，进而利用学生刚刚学过的可逆反应、反应速率概念进行分析，说明一个可逆反应为什么会有限度。一个反应达到限度时，处于表面静止的化学平衡状态，此时反应物的转化率最高。然后简要提及改变反应条件可以改变反应限度，这既是对化学平衡状态的必要说明，也是学习后续内容的知识基础。这部分内容的文字不多，涉及化学平衡状态的基本概念，但核心观念不少。化学平衡内容的详尽探讨将在选择性必修课程中进行。

教学目标

1.了解可逆反应。

2.理解化学平衡状态。

3.了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。

核心素养

1.变化观念与平衡思想；化学反应有一定限度。

是可以调控的。

2.证据推理与模型认知：通过分析推理认识化学平衡的特征。

重点：化学反应的限度。

难点：化学反应的限度。

查找相关资料，准备实验仪器。

学生活动：思考与交流：一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变为生成物？阅读：P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？

炼铁高炉尾气之谜：炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。

教师小结：化学反应中有可逆反应，存在化学反应限度。

设计意图：加强学生能初步学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行分析 推理，证实或证伪假设；能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和 寻找证据的途径；

一、可逆反应

教师小结：

概念：在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。

典型的可逆反应有:

2SO2+O2 2SO3

SO2 +H2OH2SO3

N2+3H22NH3

NH3 +H2O NH3 ·H2O

可逆反应的特点:

大部分化学反应都是可逆反应。完全反应是相对的，可逆反应是绝对的！

（1）同一条件下正逆反应同时进行
（2）可逆反应通常不能进行到底，有一定的限度。
（3）反应物与生成物共存(反应混合物)

学生活动：思考与交流：水的生成（H2 + O2）与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在生物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O，它们是否属于“可逆反应”？谈谈你的见解。

学生活动：交流与讨论：分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率、反应物和生成物的浓度随时间的变化情况。

教师小结：

反应开始时：

反应物浓度最大，v(正) 最大；生成物浓度为零，最小，v(逆)为零。

反应进行中：反应物减少，导致v(正) 逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多，导致v(逆) 从零逐渐增大。

反应到一定时间：v(正)＝v(逆)；各反应物和生成物的浓度不再发生变化

学生活动：思考与交流：如何判断可逆反应已达到平衡状态了呢?

提示：微观上判断：v(正)=v(逆)，v(正)=v(逆)是指指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。宏观上判断：各物质的浓度保持不变，各物质的百分含量不变。

设计意图：能认识化学现象与模型之间的联系，能运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果；能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化 学问题的思维框架。

二、化学平衡状态

教师小结：概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应物浓度不再减少，生成物浓度不再增加，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。

化学平衡状态的特征：

逆：建立化学平衡的反应是可逆反应。

等：平衡时v(正)=v(逆)。

动：化学平衡是一个动态平衡v(正)=v(逆)≠0。

定：达到平衡状态时，外界条件一定，反应速率一定，混合物中各组分的

    浓度一定，混合物中各组分的百分含量一定。

变：当外界条件改变时，平衡一般要发生改变。

同：不论从正反应开始还是从逆反应开始，在相同的反应条件下，能达到

    相同的平衡状态。

化学平衡状态标志的判断：

学生活动：【例题】 可逆反应2NO22NO+O2在体积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是(　　)

①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO

②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2

③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

A.①④ B.②④

C.①③④ D.②③⑤

设计意图：加强学生能从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步掲示各类变化的特征和规律；能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应，预测在一定条件某种物质可能发生的化学变化。

教师小结：⑴直接标志：

①       平衡的本质（V(正)=V(逆)）

a、同一物质，V消=V生(消耗速率等于生成速率)

b、在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；

c、在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。

②从组分含量来判断

达平衡时各物质的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）及各物质的浓度、质量、物质的量均不再变化。

⑵间接标志：

①       对于反应前后气体体积不等的可逆反应，反应体系总压强和混合气体的平均摩尔质量不变化。

②       对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。

学生活动：

例题

对于在一定条件下的可逆反应： N2+3H22NH3              

 判断以下哪些叙述说明V(正)＝V(逆)？

（1）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1molN2

（2）单位时间内，消耗3molH2，同时消耗2molNH3

（3）单位时间内，生成1molN2，同时有2molNH3生成

（4）单位时间内，消耗1molN2，同时有2molNH3生成

例题

反应mA(g)+nB (g)pC(g) ，达到平衡的标志为：

①、A的消耗速率与A的生成速率—————

②、A的消耗速率与C的               速率之比等于                    。

③、B的生成速率与C的               速率之比等于                    。

④、A的生成速率与B的               速率之比等于                    。

教师小结：总结学生回答

学生活动：思考与交流

现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？

•         煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？

•         空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？

•         应选用什么样的炉膛材料？

•         如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？

设计意图：关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，具有可持续发展 意识和绿色化学观念；深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会 发展的重大贡献，能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权 衡利弊，勇于承担责任，和积极参与有关化学问题的社会决策。

三、化学反应条件的控制

教师小结：

1、控制化学反应条件的意义

促进有利反应

提高原料利用率，减少少甚至消除有害物质的产1

加快反应速率，控制副反应的发生

2、影响煤燃烧效率的条件

(1)煤的状态。         (2)空气用量。

(3)炉(灶)膛材料的选择。

(4)燃烧后烟道废气中热量的利用。

3、提高燃料燃烧效率的措施

(1)尽可能使燃料           ，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能          ，且气空要         。

(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。

四、小结

引导学生自己总结归纳本节课所学知识

设计意图：透过现象引发学生深层次的思考，培养学生的归纳能力。培养学生思维的深刻性，提升对元素及其化合物知识的认知水平。