高中化学沪科技版（2020）选择性必修1化学平衡常数教案

这是一份高中化学沪科技版（2020）选择性必修1化学平衡常数教案，共8页。

课题： 化学平衡常数
课时
1
授课年级
高二
课标要求
1.认识化学平衡常数是表征反应限度的一个特征值。
2.知道化学平衡常数的含义。
3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系
教材
分析
化学平衡常数是化学平衡状态的一个重要标志，它反映了化学反应进行的程度。教材中包括化学平衡常数的定义、符号、单位以及计算方法，同时还要介绍化学平衡常数与化学反应速率的关系，以及如何利用化学平衡常数进行相关计算。可以通过测定不同浓度反应体系中反应物和生成物的浓度，计算化学平衡常数，并分析浓度对化学平衡的影响。针对化学平衡常数这一概念的重要性，可以在教学中采用多种教学方法，如讲解、演示、探究和合作学习等。通过这些方法，可以帮助学生理解化学平衡常数的概念和应用，同时培养学生的思维能力和科学素养。教材中应该提供一些学习资源，例如习题、案例分析、扩展阅读等，以帮助学生更好地理解和掌握化学平衡常数的知识。通过学习化学平衡常数的知识，学生可以培养学科素养，包括科学精神、探究能力、分析能力、逻辑思维能力等。这些素养不仅有助于学生更好地学习化学知识，也有助于他们在其他学科和日常生活中更好地应用所学知识。综上所述，化学平衡常数的教材分析应该从教材内容、实验内容、教学方法、学习资源和学科素养等方面进行，以帮助学生更好地理解和掌握这一重要的化学概念。
教学目标
知识与技能：学生能掌握化学平衡常数的定义、符号、单位和计算方法，理解化学平衡常数与化学反应速率的关系，以及化学平衡常数的特点和应用。此外，学生还能通过化学平衡常数进行简单的计算。
过程与方法：通过教学，学生能掌握化学平衡常数的概念，并培养其自主学习能力。同时，学生应学会如何利用化学平衡常数进行计算，提高其计算能力和分析、处理数据的能力。此外，通过对实验数据和图表的分析，培养学生的严谨求实、积极实践的科学作风。
情感态度与价值观：通过学习化学平衡常数的知识，学生能感受到获取新知识新方法的喜悦，激发其学习化学的积极性。同时，学生应树立学以致用的意识，培养其严谨求实的科学态度。
通过以上的教学目标，可以帮助学生更好地掌握化学平衡常数的知识，并培养其科学素养和思维能力。
教学重、难点
重点： 理解影响化学平衡的因素、掌握化学平衡常数的应用
难点：化学平衡常数的含义和计算方法、应用平衡常数的表达式
核心素养
化学基础知识：学生需要掌握化学平衡常数的定义、符号、单位和计算方法，理解化学平衡常数与化学反应速率的关系，以及化学平衡常数的特点和应用。
科学思维方法：学习化学平衡常数需要学生掌握科学思维方法，如定性和定量分析、类比和归纳、演绎和推理等。这些方法有助于学生理解化学平衡常数的概念和应用，同时也能培养其科学素养和思维能力。
实验技能：学习化学平衡常数需要进行实验测定，学生需要掌握实验技能，如取样、滴定、记录数据等。这些技能有助于学生理解化学平衡常数的概念和应用，同时也能培养其实验能力和观察能力。
学科素养：学习化学平衡常数有助于培养学生的学科素养，包括科学精神、探究能力、分析能力、逻辑思维能力等。这些素养不仅有助于学生更好地学习化学知识，也有助于他们在其他学科和日常生活中更好地应用所学知识。
综上所述，化学平衡常数的核心素养主要包括化学基础知识、科学思维方法、实验技能和学科素养等方面，通过学习化学平衡常数，可以帮助学生更好地理解和掌握化学知识，同时也能培养其科学素养和思维能力。
学情分析
通过对化学平衡状态的学习，学生已经知道化学平衡具有“逆、
等、动、定、变”五个基本特征，对于达到平衡状态的化学反应而言，
各组分浓度不再变化。但是，经过测量发现，学生容易形成“各组分
浓度相等”等相异构想，表面上是学生对化学平衡认识不够深刻，实
则是缺乏衡量化学平衡本质标准的工具。在科学探寻过程中，人们致
力于发现衡量某一现象的本质规律或标准，因此在此基础上，学生需
要通过对具体反应不同阶段过程中各组分浓度的分析，归纳、总结出
化学平衡的本质衡量标准，即化学平衡常数K。
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
【回顾导入1】假设在合成氨这条可逆反应中，在一定的体积和一定的条件下，投入一定量的反应物，反应会向右进行，氨气的量会越来越多，当达到平平衡时，V正=V逆，氨气的量达到最大，所以讲平衡状态是可逆反应的最大限度，那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系?这就是我们今天这节课要解决的问题。
【导入2】先请大家完成 “交流与讨论”。计算一定条件下，不同起始浓度的二氧化或四氧化二氮进行反应，达到平衡后各物质平衡浓度比值是多少，完成书上的两组数
据。 观察这两组数据同学们是否发现什么规律?
【学生1】计算出两组数据，通过仔细观察对比,得出结论，后一组数据基本上是一个定值,是一个常数。
【问题1】这组浓度的比值是一个定值，是在什么条件下?控制哪些条件不变，哪些条件变化?
【学生】观察发现是在一定的温度下(25℃)，四组不同的起始浓度，前两组是加入反应物，反应向右进行，达到平衡;后两组是加入生物物，反应向左进行，最后到达平衡。
【问题2】后一组平衡浓度的比值是一个定值，仔细观察到底是什么浓度比什么浓度是一定值?
【学生1】生成物浓度系数次幂乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值是一个常数。
【总结】化学平衡常数在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，当一个可逆反应达到化学平衡状态时生成物浓度系数次幂乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值是一个常数。
,表达式:对于可逆反应aA+Bb==cC+dD
K= Cc (C).cd(D)/ca(A).cb(B)
注意 1、带入的是平衡浓度
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、
平衡常数定义引入
【过渡】通过预习，我们知道在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，当一个可逆反应达到化学平衡状态时生成物浓度系数次幂乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值是一个常数。这个常数叫做浓度商
【问题1】阅读教材，找到化学平衡常数的定义
【学生1】进一步研究发现，该反应在一定条件下达到平衡时，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)之间有K＝eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))，其中K是常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。(注意：固体和液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数)
【解释】：（1）稀溶液中的水分子浓度可不写。稀溶液的密度接近于1g·mL-1，水的物质的量浓度为55.6 ml.L-1 。在化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极小，所以水的浓度是一个常数，此常数可归并到平衡常数中去。水蒸汽要写。
(2)当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的
量浓度对反应速率和平衡没有影响，因此，固体的“浓度”作为常数，在平衡常数表达式中不写固体的浓度。
(3)化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。
【教师】现在大家已经知道了什么是化学平衡常数，也知道了它的表达式。那么大家可以书写吗?
请写出各反应的平衡常数表达式
1) CaCO3(s) ═CaO(s)+CO2(g) K=
2) 2NO2(g) = N2O4 (g) K1=
N2O4 (g) = 2NO2 (g) K2=
NO2 (g) = 1/2N2O4 (g) K3=
3) FeCl3(aq) +3KSCN(aq)═Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq); K=
注意1：纯固态和纯液态不写入K(浓度为1)
2：对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数， 即：KE=1/K逆。
计量数成倍加减，K值变化
3：需要用实际参加反应的离子浓度表示
【学生】练习并思考
【解答】引导学生小结并板书
回归教材，抓纲悟本，认识化学平衡常数的重要性。
通过学习平衡表达式为之后的学习打下基础。
活动二、
化学平衡常数的应用
【问题1】引入平衡常数K的意义
【学生1】平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(既反应限度) ；平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全
【教师】那我们书写化学平衡常数时应该注意什么呢？
【学生1】(1)书写平衡常数表达式时，固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度视为1，可以不写。如Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O⇌2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋，平衡常数K＝eq \f(c2(CrO\\al(2－,4))·c2(H＋),c(Cr2O\\al(2－,7)))；
Fe3O4(s)＋4H2(g)⇌3Fe(s)＋4H2O(g)，平衡常数K＝eq \f(c4(H2O),c4(H2))。
【学生2】(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关，同一个化学反应，书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数也不同，但这些平衡常数可以相互换算。如合成氨反应，若写成N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)，则K＝eq \f(c2(NH3),c(N2)·c3(H2))；若写成eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) 高温、高压催化剂 NH3(g)，则K1＝eq \f(c(NH3),c\f(1,2)(N2)·c\f(3,2)(H2))。这里K≠K1，显然K＝Keq \\al(2,1)。
【学生3】(3)对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即K正＝eq \f(1,K逆)。
【教师】同时我们要注意化学平衡常数的应用
(1)判断平衡移动的方向
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示，即Q＝eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))，则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(QK，反应向逆反应方向进行。))
(2)判断反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
【对应训练1】①CO2(g)＋C(s)⇌2CO(g)，平衡常数为K1；②H2(g)＋CO2(g)⇌H2O(g)＋CO(g)，平衡常数为K2。则反应C(s)＋H2O(g)⇌H2(g)＋CO(g)的平衡常数K可表示为( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1·K2 D．eq \f(K1,K2)
【答案】D
【详解】已知下列反应: ①CO2(g)＋C(s)⇌2CO(g)
平衡常数为K1=c2（c)c(c2)②H2(g) + C02(g) = H20 (g) + CO (g)
， 平衡常数为
K2 =c(CO)×c(H2O)C(H2)×c(CO2)， 则反应c(s) + H2O(g)=H2(g) +CO (s)的平衡常数k=c(CO)×c(H2）C（H2O)=k1k2。
故选: D。
【对应训练2】1．在恒温恒容的密闭容器中发生 ，T℃时，该反应的化学平衡常数为K，下列说法正确的是
A．其他条件相同，升高温度降低正反应速率、提高逆反应速率
B．T℃时，若 时，则
C．若容器内气体压强保持不变，该可逆反应达到化学平衡状态
D．一定条件下， 能完全转化为
【答案】C
【解析】A．升高温度，正逆反应速率都加快，故A错误；
B．T℃时，平衡时的平衡常数K=(c(H_2 O))/(c(CO_2)C^2 (NH_3))，故若(c(H_2 O))/(c(CO_2)C^2 (NH_3))V逆，故B错误；
C．反应前后的气体系数和在变化，故恒容时，压强在变化，故压强保持不变时，该可逆反应达到化学平衡状态，故C正确；
D．可逆反应反应物的转化率不能达到100%，故D错误；
故选C。
通过观察、思考，归纳平衡常数的注意事项进一步巩固对平衡常数的理解
创设问题情境，促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、
氯气的化学性质
活活动一、与金属、三段式的引入
【过渡】请同学们思考如何计算可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系？
【学生1】(1) 反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度
【学生2】(2) 生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度
【问题2】根据上述材料，总结这种情况如何计算
【学生1】(1)模式： mA(g)＋nB(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())pC(g)＋qD(g)
起始量/ml a b 0 0
变化量/ml mx nx px qx
平衡量/ml a－mx b－nx px qx
对于反应物：平衡时的相关量＝起始量－变化量，n(平)＝n(始)－n(变)
对于生成物：平衡时的相关量＝起始量＋变化量，n(平)＝n(始)＋n(变)
【学生2】K＝eq \f((\f(px,V))p·(\f(qx,V))q,(\f(a－mx,V))m·(\f(b－nx,V))n)，A的平衡转化率＝eq \f(mx,a)×100%。
【教师】基本解题思路
①设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。
②确定三个量：根据反应的化学方程式确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量(物质的量浓度或物质的量)，并按(1)中“模式”列三段式。
③解答题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物的转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等，给出题目答案。
【对应训练1】在密闭容器中，给A和B的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)。在500℃时,平衡常数K=9。若反应开始时，A和B的浓度都是0.02 ml.
L-1,则在此条件下A的转化率为( )
根据平衡常数、反应物A、B的起始浓度列三段式求解出转化量，进而得出转化率
A.25%B.50%C.75%D.80%
【答案】设A消耗的浓度为x ml·L－1，列三段式：
A(g) ＋ B(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al()) C(g)＋D(g)
起始量(ml·L－1) 0．02 0．02 0 0
变化量(ml·L－1) x x x x
平衡量(ml·L－1) 0．02－x 0．02－x x x
平衡常数K＝eq \f(c(C)·c(D),c(A)·c(B))＝eq \f(x2,(0.02－x)2)＝9，解得：x＝0．015；A的转化率＝eq \f(0.015 ml·L－1,0.02 ml·L－1)×100%＝75%。
[答案] C
【对应训练2】以下是一道关于化学平衡常数的简单题目：
在一密闭容器中，反应aX(g)+bY(g) cZ(g)达到平衡时平衡常数为K1；在温度不变的条件下向容器中通入一定量的X和Y气体，达到新的平衡后Z的浓度为原来的1.2倍，平衡常数为K2，则K1与K2的大小关系是：
A. K1B. K1=K2
C. K1>K2
D.无法确定
【答案】案：A. K1解析：化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变。向容器中通入一定量的X和Y气体，相当于在原来的基础上增加了反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，Z的浓度减小，即新平衡时Z的浓度小于原来的1.2倍，则新平衡常数小于原平衡常数，即K1>K2。
巩固“结构决定性质”的思想。
通过认识可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系为计算化学平衡常数打下基
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。