教学设计 完整版：化学反应的速率与反应限度

化学反应的限度[引入]通过前面的学习，我们知道化学反应中，反应物之间是按照方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？[生]……[师]请同学们阅读课本P29页[板书]1-2化学反应的限度[师]Cl2溶于水得到的氯水中既含有Cl2分子，H2O分子，也含有H+，Cl-，HClO分子等微粒，这是由于Cl2能与H2O发生可逆反应。反应。[板书]Cl2+H2OHCl+HClO[问]什么叫做可逆反应呢？[生]……[板书]可逆反应：在同一反应条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。[师]这里需要注意的是要在同一个反应当中，中间用的是“”号。我们今天要学习的化学反应的限度就是研究可逆反应所能达到的最大限度。[问]化学反应的可逆性是普遍存在的吗？[生]……[师]我们一起来看课本30页的[活动与探究]，FeCl3溶液与KI溶液能发生反应，离子反应式是：[板书]2Fe3++2I-＝2Fe2++I2[师]这是一个氧化还原反应，Fe3+化合价降低被还原成Fe2+，I-化合价升高被氧化成I2。请同学们试者猜想一下这个反应是不是可逆反应？[生]……[师]我们要来验证一下才能确定。这个反应的反应物的系数比为1：1，如果我用相同浓度、相同体积的FeCl3溶液和KI溶液进行反应，假设这个反应的反应物能按照系数比完全转化为生成物，那产物中是不是只有Fe2+和I2？[生]是[师]那如果假设这是个可逆反应，反应不能进行到底，同学们想一下，产物中含有哪些物质？[生]Fe2+、I2、Fe3+、I-[师]很好，这两种假设的产物区别在于可逆反应还含有Fe3+、I-，在这里我们是不是选一种试剂能简单方便地检验产物中是否含有Fe3+、I-中的一种，然后从产物推知反应类型，同学们想一想可以选什么？[生]KSCN[师]很好，KSCN会与Fe3+发生络合反应[板书]KSCN+Fe3+→血红色[师]这个反应非常迅速而且现象非常明显，所以可以用KSCN来检验Fe3+的存在。好，有了这个方案，FeCl3溶液与KI溶液的反应在用量上就不一定要用同浓度、同体积，KI溶液可以过量，因为我们是选KSCN来检验Fe3+的存在。过量的KI溶液可以保证Fe3+充分进行反应，如果反应物完全转化为生成物，产物当中就没有Fe3+，如果这是个可逆反应，KI溶液即使过量，产物当中还是会有Fe3+存在的。所以KI溶液过量是不会影响我们检验的，下面我给大家演示这个实验。[演示]这瓶无色的溶液是KI溶液，而这瓶黄色的溶液是Fe3+溶液，现在我取5mLKI溶液放到试管中，再取少量的Fe3+溶液滴加到试管中，同学们看到了什么现象？[生]溶液变成红棕色。[师]溶液变成红棕色说明了什么？[生]有I2生成。[问]现在我直接加KSCN溶液可不可以？[生]不可以。[师]因为KSCN遇到Fe3+会变成血红色，在这里因为有I2生成使溶液变成红棕色，会干扰我们对这个现象的观察，所以我们必须想办法消除I2的干扰，那要怎么做呢？[生]加CCl4[师]很好，CCl4是一种很好的萃取液，I2很容易溶解到CCl4当中，现在我加入2mL的CCl4，振荡一下，静置，同学们观察到了什么实验现象？[生]溶液分成两层[师]下层颜色深的是溶解有I2的CCl4溶液，上层是含有Fe2+、I-还可能有Fe3+的清夜。现在我取一些上层清夜出来检验，加几滴KSCN，颜色有什么变化？[生]溶液变成血红色。[师]说明了什么呢？[生]说明了有Fe3+的存在，这个反应没有进行到底是可逆反应。[师]很好，请同学们根据你们刚才所看到的实验现象填写课本上的表格。[生]……[板书]AgNO3+Cu→[问]AgNO3和Cu会不会发生反应？[生]会。因为Cu的金属活动性顺序排在Ag的前面，所以可以把Ag从它的盐溶液中置换出来。[师]请一位同学上来写一下这个反应的离子方程式[生]2Ag++Cu＝2Ag+Cu2+[师]这也是个氧化还原反应，Ag+化合价降低被还原成Ag单质，Cu单质化合价升高被氧化成Cu2+，那同学们也是试着猜想一下这是不是个可逆反应？同样的我们要通过实验才能来确定，请同学们参照老师刚才的思路再设计一个方案来检验这个反应是否为可逆反应。现在各小组进行交流讨论。[生]……[师]时间差不多了，请同学们推荐一位同学来汇报一下你们设计的方案。[生]①加稍过量的铜粉②取上层清夜③用KBr溶液来检验[师]很好，首先，用稍过量的铜粉是保证这个反应进行得充分，如果这个反应是按照系数比完全转化为生成物，产物当中就只有Cu2+、Ag、Cu；如果这个反应是可逆反应，Cu粉即使过量也还是有Ag+存在。再来，取上层清夜用KBr溶液来检验，是因为Ag+比较特殊，它可以跟卤素离子发生反应生成有色沉淀。[板书]Ag++Br-＝AgBr↓（黄）[师]好，根据这个方案，同学们自己动手操作来验证一下这个反应是不是可逆反应。要用到的试剂都在你们桌面上，等下做完实验，残留液不能乱倒，要放入回收瓶里，因为Cu和Ag是重金属对人体有害。现在可以开始实验了[问]同学们实验都做完了，告诉我这个反应是可逆反应吗？[生]是。因为有黄色沉淀，说明有Ag+存在。[师]实验证明：绝大多数反应都是可逆反应，在一定条件下，可逆反应是有限度的，反应物不能完全转化为生成物。[板书]可逆反应是有限度的[问]可逆反应达到它的限度就停止了吗？[生]……[师]前面我们已经学习了，有化学反应发生就一定有化学反应速率存在，我们今天学习的可逆反应中既有正反应又有逆反应，对应的它既有正反应速率又有逆反应速率V正[板书]A+BABV逆[师]那V正、V逆随时间变化的情况是怎样的呢？我们可以用一个坐标图来表示，横坐标表示反应时间，纵坐标表示反应速率，我们已经知道反应速率跟浓度有关。v反应开始时，也就是t=0时，C反最大，C生=0V正即V正最大，V逆=0，在坐标图上标出。随着反应的进行，也就是t＞0时，C反↓，C生↑V正↓，V逆↑，在坐标图上表示为V逆当可逆反应进行到一定程度时，也就是t=a时，0atC反、C生不再发生改变，即V正=V逆，我们就说反应达到化学平衡状态。[板书]化学平衡（动态）[师]在坐标图上，我们可以看出V正和V逆交点所对应的值是一个大于0的值，说明这个化学平衡不是停止的，而是一个动态的平衡。[板书]特点：V正=V逆＞0[师]下面请同学们看课本P30-31页的交流与讨论，请一位同学上来写一下合成氨反应的方程式高温、高压[生]N2+3H22NH3催化剂[师]写得很好，请同学们结合