2.2化学平衡状态（第1课时）（教学设计）高二化学高效课堂（人教版2019选择性必修1）

第二章《化学平衡状态》教学设计第二节第一课时化学平衡状态课题：2.2.1化学平衡状态课时1授课年级高二课标要求描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义。掌握化学平衡的研究对象、实质、特征。掌握判断达到平衡状态标志的方法。教材分析本节内容是人教版（2019版）教材第二章第二节内容，化学平衡状态的教材分析可以从以下几个方面进行：教材地位与作用：化学平衡状态是化学反应原理的重要组成部分，是理解化学反应过程和规律的关键环节。通过学习化学平衡状态，学生可以深入理解化学反应速率与反应限度的关系，掌握化学平衡的建立、特征、影响因素以及移动原理等知识，为后续学习电化学、有机化学等领域奠定基础。化学平衡状态的教材通常包括以下内容：化学平衡常数的定义与计算方法、影响化学平衡的因素及平衡移动原理、化学平衡状态的特征等。教材会通过实验和案例分析帮助学生理解化学平衡状态的基本概念和原理，同时也会介绍一些工业生产过程中的化学平衡问题，如合成氨工业、电镀等。化学平衡状态的重点和难点在于理解化学平衡常数的意义和应用、掌握化学平衡的计算方法以及理解化学平衡移动原理等。其中，化学平衡常数的概念和应用是学习的难点，需要学生深刻理解并掌握其计算方法。化学平衡状态的教材通常会采用图文并茂的方式，通过实验和案例分析帮助学生理解化学平衡状态的基本概念和原理。同时，教材也会注重培养学生的思维能力和实践能力，通过问题探究、实验操作等方式让学生自主探究化学平衡的规律和应用。综上所述，化学平衡状态的教材分析需要从多个方面入手，包括教材地位与作用、内容与结构、重点难点、特色以及教学目标等。通过深入分析，可以帮助学生更好地理解化学平衡的基本概念和原理，掌握相关计算方法和应用能力，同时也可以培养学生的思维能力和科学素养。教学目标1、让学生掌握化学平衡状态的基本概念和原理，包括化学平衡常数的定义和计算方法、影响化学平衡的因素及平衡移动原理等；2、让学生能够运用化学平衡原理解决实际问题，如计算化学反应限度、判断反应方向等；3、培养学生的科学态度和科学素养，让学生认识到化学平衡在自然界和人类生活中的重要性和应用价值。教学重、难点重点:化学平衡状态的概念和特征、可逆反应的特点难点:可逆反应的理解、化学平衡状态的特征核心素养宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。变化观念与平衡思想：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型；能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。学情分析在学习化学平衡状态之前，学生已经学习了化学反应速率和化学反应速率的影响因素等知识，这些知识为学生理解化学平衡状态奠定了基础。在学习化学平衡状态时，学生可能已经对化学反应有了一定的了解，了解了反应速率与反应条件的关系。此外，学生在日常生活中也会遇到许多化学反应的实例，例如发酵、电镀等，这些经验也可以帮助学生理解化学平衡状态。理解化学平衡常数的意义和应用：化学平衡常数是化学平衡状态的一个重要指标，但学生对它的意义和应用可能不太清楚。掌握化学平衡的计算方法：化学平衡的计算方法相对较复杂，学生需要掌握相关的方法和公式。理解化学平衡移动原理：化学平衡移动原理是化学平衡状态的核心概念，但这个概念相对较抽象，学生可能需要较多的时间来理解。教学过程教学环节教学活动设计意图环节一、情景导入化学事故情境【回顾1】对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显。对还是错，为什么？【学生】错，反应速率的大小与反应现象是否明显没有直接关系【回顾2】决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。对还是错？为什么？【学生1】错【学生2】根本因素是反应物本身的性质。【预习1】氨气与水反应原理，并写出反应的化学方程式。【学生】N2＋3H2高温高压催化剂2NH【预习2】将1molN2和3molH2进行反应会产生2molNH3吗？你有哪些认识。【学生1】不会，因为合成氨反应是可逆反应【学生2】板书：合成氨大概曲线【导入】自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。反应N2＋3H2高温高压催化剂2NH看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢?除了需要考虑使原料尽可能快地转化为产品，还需要我们 考虑使原料尽可能多地转化为产品，这就涉及到化学反应进行的限度，即化学平衡问题。认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学领域中的重要作用。（3）重视培养学生合作学习的能力，通过实验方案设计的交流提高学生表达能力和筛选、优化实验方案的能力回顾旧知，预习新知，创设化学事故情境，激发学习兴趣和探究的欲望。环节二、氧平衡状态的建立活动一、平衡状态特点引入【过渡】通过预习，我们知道合成氨是可逆反应，那么可逆反应是不是会一直进行呢？它什么时候停止呢？【问题1】阅读教材，思考可逆反应停下来的原因和本质是什么？【学生1】达到了平衡状态【学生2】：V正=V逆（≠0）【教师】平衡状态的特征是什么？【学生3】1.逆：可逆反应2.等：正反应速率等于逆反应速率3.动：正逆反应均未停止，只是速率相等，是动态平衡4.变：条件改变，原平衡被打破，在新的条件下建立新的平衡即平衡移动活动二、建立化学平衡的过程【过渡】通过了解化学平衡的本质，我们初步认识到化学平衡的特点，那么在可逆反应中，建立化学平衡状态的过程是怎么样的呢？【问题1】结合上述材料，思考化学平衡状态的建立过程。具有哪些特点？并尝试画出反应物随时间变化的图像。【教师】强调：注意正逆反应【学生1】(1)反应刚开始时:反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0。(2)反应过程中:反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。(3)反应到某一时刻，必然出现V正=v逆，即正反应消耗反应物的量与逆反应生成反应物的量相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，此时就达到化学平衡状态。【学生2板书】【对应训练1】下列关于化学平衡状态的理解正确的是()A.所有反应都存在平衡状态B.反应物与生成物的浓度相等，这化学牛衡时反C.正反应与逆反应停止进行D.正反应和逆反应的速率相等【答案】D【详解】A项,只有可逆反应存在化学平衡状态;B项，反应物浓度和生成物浓度不变，而不是相等;C项,正逆反应仍在继续,没有停止,化学平衡是一种动态平衡。故选:D【对应训练2】在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零【答案】A【分析】反应物浓度不会减小为0，故正反应速率不会减小为0。答案选A。描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率进对科学研究的深度理解。巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。环节三、判断化学平衡状态的特点活活动一、判断平衡状态的特点【过渡】请大家根据预习的内容结合上述材料，思考什么时候反应到平衡状态呢？【问题1】如何判断什么时候反应到平衡状态？【学生1】V正=V逆≠0【问题2】结合这点请大家具体讲讲怎么样判断？【学生1】1、用同一种物质来表示反应速率时：该物质的生成速率与消耗速率相等。即单位时间内生成与消耗某反应物(生成物)的量相等。【学生2】2、用不同种物质来表示反应速率时，必须符合两方面：①表示两个不同的方向。②速率之比化学方程式中相应的化学计量数之比。【教师】强调：注意他们之间的关系【问题3】还有什么特点呢？【学生1】标志二:变量不变1、各组分浓度保持不变(注意不是相等，也不是成一定的比值)①各组分的物质的量或物质的量分数保持不变②各组分的质量或质量分数保持不变③各气体的体积或体积分数保持不变特例:只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量2、气体的平均相对分子质M①M=m/n总，m取决于有无非气体n取决于气体系数差。若各物质均为气体，m总为定值以mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)为例若m+n≠p+qn总为变量、M为变量，若M不变时，即为平衡状态若m+n=p+qn总为定值M为定值M不变时，不一定为平衡状态②若有非气体参与m总为变量即M为变量，M不变时，即为平衡状态。若各物质均为气体且m+n≠p+q，M不变时，即为平衡状态若各物质均为气体，且m+n=p+q，M不变时，不一定为平衡状态若有非气体参与，M不变时，即为平衡状态3、气体密度ρρ=m/V总容器若各物质均为气体则m总为定值以mA(g)+nB(g)=ρC(g)+qD(g)为例①恒容ρ为定值，ρ不变时，不一定为平衡状态②恒压若m+n≠p+q，V容器为变量，即ρ为变量ρ不变时，一定为平衡状态若m+n=ρ+qV容器为定值即ρ为定值量ρ不变时，不一定为平衡状态③若有非气体参与则m总为变量恒压或是恒容时ρ都为变量，ρ不变时，一定为平衡状态4、混合气体总压强PV=nRT因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强P就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑Δn(g)。当△n(g)=0，则P为恒值，不一定是化学平衡状态。当△n(g)≠0，则P一定时，一定是化学平衡状态。5、体系的颜色和温度不变【对应训练1】1.一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应:mA(s)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态:①体系的压强不再发生变化②体系的密度不再发生变化③各组分的物质的量浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变⑤反应速VB:VC:VD=n:p:q其中，能说明反应已达到平衡的是()A.只有③④B.只有②③④C.只有①②③④D.①②③④⑤【答案】B【详解】B．①恒温恒容条件下，气体压强与气体的物质的量成正比，如果n=p+q,则体系的压强始终不变，所以体系的压强不再发生变化时，反应没有达到平衡状态，故①错误;②反应前后气体的总质量增大，容器体积不变，则体系的密度逐渐增大，当容器内体系的密度不再发生变化，反应达到平衡状态，故②正确:③各组分的物质的量浓度不再改变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故③正确;④各组分的质量分数不再改变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故④正确;⑤无论反应是否达到平衡状态都存在“反应速率VB:Vc:VD=n:p:q”,不能据此判断平衡状态，故⑤错误;故选:B。【对应训练2】可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()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】因化学反应达到平衡时，正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质)。A、无论该反应是否达到平衡状态，都有3V正(N2)=V正(H2)，故A错误;B、反应达到平衡状态时，V正(N2)与V逆(NH3)之比等于1:2，故B错误;C、反应达到平衡状态时，V正(H2):V逆(NH3)=3:2，故C正确;D、反应达到平衡状态时，V正(N2):V逆(H2)=1:3，且没有注明正逆速率，故D错误;故选C.答案选C。巩固“结构决定性质”的思想。发现问题，调控课堂，提高效率。活活活活1．（易）逆反应4NH3(g)+5O2(g)催化剂△4NO(g)+6H2A.达到化学平衡时4V正(O2)=5V逆(NO)B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH₃,则反应达到平衡状态C.达到化学平衡时,若增大容器容积,则正反应速率减小,逆反应速率增大D.化学反应速率关系:2V正(NH3)=3V正(H2O)【答案】A【分析】根据反应速率之比等于化学计量数之比可知,4V正(O2)=5V逆(NO),该反应达到化学平衡状态时V正(NO)=V逆(NO)，即4V正(O2)=5V逆(NO),A正确;若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH,表示同方向的反应,不能说明正、逆反应速率相等，反应不一定达到化学平衡状态,B错误:达到化学平衡时,若增大容器容积，则各物质的浓度减小,正、逆反应速率均减小,C错误;根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，3V正(NH3)=2V正(H2O)，D错误。[答案]A2．（易）可逆反应N2+3H2⇌2NH3在密闭容器中进行一段时间后，达到平衡状态。则下列环节四、课后巩固作业设计说法中正确的是()A.N2、H2不再化合B.N2、H2，NH3;浓度不再变化C．N2H2、NH3的速率之比为1:3:2D，改变条件，N2、H2、NH3的浓度也不再变化【答案】B【详解】A.达到平衡时，正，逆反应仍在进行，只是正，逆反应速率相等，故A不选:B.达到平衡时，各组分的质量或浓度不再发生变化，故选B:C.速率之比等于化学计量数之比，不能说明正反应速率等于道反应速率，因此不能说明反应是否达到平衡状态，故C不选:D.化学平衡是动态平衡，若条件改变引起平衡移动时，N:、H、NH的浓度会随之改变，故D不选:故选:B。3.（中）一个不传热的固定容积的密闭容器中发生可逆反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)(m、n、p、q为任意整数)。下列不能作为达到平衡状态的标志的是（）A．单位时间内有mmolA消耗，同时有pmolC生成B．体系的温度不再改变C．各组分的浓度不再改变D．各组分的质量分数不再改变【答案】A【详解】A．单位时间内有mmolA消耗同时有pmolC生成均指正反应速率，不能作为达到平衡状态的标志，故符合题意；B．体系的温度随反应而变化，体系的温度不再改变时，达到平衡，不符合题意；C．平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，达到了平衡，不符合题意；D．各组分的质量分数不再改变，达到了平衡不符合题意；故选A。4.（中）在某恒压密闭容器中充入1molCO和2molH2，发生反应：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)，下列说法中能够判断该反应一定处于平衡状态的是（）A．单位时间内生成1molCH3OH的同时消耗2molH2B．容器中CO与H2的体积之比恒定不变C．容器中CO与CH3OH物质的之比为1:1D．容器中混合气体的密度不随时间变化【答案】D【详解】A．单位时间内生成1molCH3OH的同时消耗2molH2，反应进行的方向相同，不一定达平衡状态，A不正确；B．反应前，容器中充入1molCO和2molH2，其物质的量之比等于化学计量数之比，不管反应进行到何种程度，CO与H2的体积之比始终为1:2，B不正确；C．容器中CO与CH3OH物质的之比为1:1，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，C不正确；D．反应在恒压条件下进行，反应前后气体的分子数不等，则反应过程中气体的体积在不断发生改变，而混合气的总质量不变，所以平衡前混合气体的密度不断发生改变，当气体的密度不随时间变化时，反应达平衡状态，故D正确；5．（中）温度下，在容积为VL的密闭容器中进行反应：aN(g)⇌bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示：(1)此反应的化学方程式中=。(2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为。(3)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化D．单位时间内每消耗amolN，同时生成bmolM【答案】(1)2(2)1（t2-t1）(3)C【解析】（1）t2时，ab=∆n(N)∆n(M)=(8-4)molv(M)=(4-3)mol（t2-t1）min×VL=1（3）该反应反应前后气体体积发生改变，因此其总物质的量会发生改变，当总物质的量不变时达到平衡状态。6.硫代硫酸钠是重要的化工原料，易溶于水。实验室中探究与某些金属阳离子的氧化还原反应情况。资料：i.(紫黑色)；ii.为白色沉淀，；。回答下列问题：探究一装置编号试剂X实验现象

①溶液混合后溶液先变成紫黑色，后溶液几乎变为无色②溶液一段时间后，生成白色沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液(1)根据实验①的现象，初步判断最终被还原为，通过(填操作、试剂和现象)，进一步证实生成了。进一步实验证明最终被氧化为，该过程总反应的化学方程式为。(2)氧化性：(同浓度)。但实验②中未发生氧化还原反应的原因是。探究二装置编号试剂X实验现象

③溶液立即生成白色絮状沉淀，沉淀很快变为黑色沉淀。(3)实验③中黑色沉淀可能为或。通过(填操作、试剂和现象)，进一步证实生成了。白色絮状沉淀变为黑色沉淀的化学方程式为。(4)将溶液逐滴滴入溶液中至过量，该过程可观察到的实验现象为。【答案】(1)取反应后的混合液少量并加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则有Fe2+生成2Fe(NO3)3+2Na2S2O3=2Fe(NO3)2+2NaNO3+Na2S4O6(2)Ag+与S2O23生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O23的还原性减弱(3)取少量固体于试管中，加入稀硝酸，固体溶解，产生无色气体，在试管口变为红色gS2O3+H2O=Ag2S+H2SO4(4)开始滴加一段时间后，生成白色沉淀，白色沉淀最终变为黑色沉淀【解析】实验①混合后溶液先变成紫黑色，30s后溶液几乎变为无色，说明Fe3++3S2O23fFe(S2O3)33反应速率快于Fe3+和S2O23之间的氧化还原反应，且氧化还原反应促进平衡逆向移动；先变成紫黑色后变无色，说明生成紫色配合物的反应速率快，氧化还原反应速率慢；另外Fe3+与S2O23氧化还原反应的程度大，导致Fe3++3S2O23fFe(S2O3)33平衡逆移，最终溶液几乎无色；实验②滴加AgNO3溶液，先生成白色絮状沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液，说明溶液中白色絮状沉淀的生成使Ag+浓度较低，减少了发生氧化还原反应的可能，以此解题。【解析】（1）实验①的现象是混合后溶液先变成紫黑色，30s后溶液几乎变为无色，取反应后的混合液少量并加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则有Fe2+生成，可判断为Fe3+被S2O23还原为Fe2+，S2O23最终被氧化为S4O26，该过程总反应的化学方程式为：2Fe(NO3)3+2Na2S2O3=2Fe(NO3)2+2NaNO3+Na2S4O6，答案为：取反应后的混合液少量并加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则有Fe2+生成，2F