高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡一等奖教案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡一等奖教案，共14页。教案主要包含了课后巩固等内容，欢迎下载使用。

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2NH3
【预习2】将1mlN2和3mlH2进行反应会产生2mlNH3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2NH3
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M
①M=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+q n总为变量、M为变量，若M不变时，即为平衡状态
若m+n=p+q n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ρ ρ=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③④ B. 只有②③④ C. 只有①②③④ D.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)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.达到化学平衡时4V正(O2)=5V逆 (NO)
B.若单位时间内生成x mlNO的同时,消耗 x ml NH₃,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x ml NO的同时，消耗x mlNH,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]A
2．（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．N2 H2、NH3的速率之比为1:3:2
D，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m ml A消耗，同时有p ml C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m ml A消耗同时有p ml C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1mlCO和2mlH2，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1mlCH3OH的同时消耗2mlH2
B．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1:1
D．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1mlCH3OH的同时消耗2mlH2，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1mlCO和2mlH2，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V L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∶1
B．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a ml N，同时生成b ml M
【答案】 (1)2
(2)1（t2−t1）Vml·L-1·min-1
(3)C
【解析】（1）t2时，ab = ∆n(N)∆n(M) = (8−4)ml(4−2)ml = 2；
v(M)= (4−3)ml（t2−t1）min×VL = 1（t2−t1）V ml·L-1·min-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S2O2- 3生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O2- 3-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++3S2O2- 3 f Fe(S2O3)3- 3
反应速率快于Fe3+和S2O2- 3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S2O2- 3氧化还原反应的程度大，导致Fe3++3S2O2- 3 f Fe(S2O3)3- 3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S2O2- 3还原为Fe2+，S2O2- 3最终被氧化为S4O2- 6，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，2Fe(NO3)3+2Na2S2O3=2Fe(NO3)2+2NaNO3+Na2S4O6；
（2）同浓度氧化性：Ag+>Fe3+，但实验②未发生Ag+与S2O2- 3之间的氧化还原反应，结合实验现象先生成白色絮状沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液，说明Ag+与S2O2- 3生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O2- 3的还原性减弱，故答案为：Ag+与S2O2- 3生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O2- 3的还原性减弱；
（3）若是Ag2S则可以被硝酸氧化，所以通过检验硝酸的还原产物一氧化氮来检验Ag2S，具体操作：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，白色絮状沉淀变为黑色沉淀的说明硫元素一部分转变为硫化银，硫的化合价降低到-2价，另一部分化合价升高到+6价生成硫酸，化学方程式为：
AgS2O3+H2O=Ag2S+H2SO4 ，答案为：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；AgS2O3+H2O=Ag2S+H2SO4；
（4）将0.1ml·L-1AgNO3溶液逐滴滴入2mL 0.1ml·L-1 Na2S2O3溶液中至过量，开始滴加一段时间后，生成白色沉淀，随着滴入量的增加白色沉淀最终变为黑色沉淀，答案为：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。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
化学反应达到平衡状态的标志：
①速率：v正 = v逆
②各组分的含量保持不变
③ 间接可变物理量不再随时间改变
板书
设计
化学平衡（第一课时）
一、 可逆反应
二、化学平衡
化学平衡的特征 ①逆 ②等 ③动 ④定 ⑤变
平衡状态的标志 ①速率：v正 = v逆
②各组分的含量保持不变
③ 间接可变物理量不再随时间改变
教学
反思
化学平衡是中学化学的重要理论知识，在中学化学理论中占重要地位。它的大部分知识内容抽象、理论性很强，学生学起来觉的很吃力。因此课堂教学的主体目标应该是培养学生科学的思维方法，重点是培养学生分析问题、解决问题的能力，学法上老师精讲，学生多练以达到掌握知识的目的。