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第二节化学平衡[教学目标]1．知识目标（1）理解化学平衡状态等基本概念。（2）理解化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征。（3）常识性了解化学平衡常数的意义。2．能力和方法目标（1）用化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到化学平衡状态，从而提高判断平衡状态、非平衡状态的能力。（2）通过从日常生活、基本化学反应事实中归纳化学状态等，提高学生的归纳和总结能力；通过溶解平衡、化学平衡、可逆反应之间的联系，提高知识的总结归纳能力。（3）利用化学平衡的动态特征，渗透对立统一的辩证唯物主义思想教育。3．重点和难点重点是化学平衡状态的特征；难点是化学平衡状态判断。[教学过程]第一课时［引言］化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题，但是在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应进行的快慢是不够的，因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物，同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。例如在合成氨工业中，除了需要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外，还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转变为NH3，后者所说的就是化学反应进行的程度问题——化学平衡。［板书］第二节［师］如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说，由于反应物已全部转化为生成物，如酸与碱的中和反应就不存在什么进行程度的问题了，所以，化学平衡主要研究的是可逆反应的规律，即反应进行的程度如何以及各种条件对反应程度的影响等。那么什么是化学平衡，化学平衡是如何建立的？下面我们就来讨论这一问题。［板书］一、化学平衡的建立［师］大家来考虑这样一个问题，我现在在一个盛水的水杯中加蔗糖，当加入一定量之后，凭大家的经验，你们觉得会怎么样呢？［生］开始加进去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。［问］不溶了是否就意味着停止溶解了呢？［生］回忆所学过的溶解原理，阅读教材自学思考后回答：没有停止。因为当蔗糖溶于水时，一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面，扩散到水里去；另一方面溶解在水中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体，当这两个相反的过程的速率相等时，蔗糖的溶解达到了最大限度，形成蔗糖的饱和溶液。［师］所以说刚才回答说不溶了是不恰当的，只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了，溶解并没有停止。我这里把这一过程做成了三维动画效果，以帮助大家理解溶解过程。［多媒体电脑］三维动画演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。［生］观看动画效果，进一步理解溶解过程。［师］这时候我们就说，蔗糖的溶解达到了平衡状态，此时溶解速率等于结晶速率，是一个动态平衡。［板书］1.开始时v（溶解）＞v(结晶）平衡时v（溶解）=v［师］那么对于可逆反应来说，又是怎样的情形呢？我们以CO和H2O(g)的反应为例来说明化学平衡的建立过程。［板书］2.化学平衡的建立［师］请大家在下面阅读教材自学，利用在第一节中所学的化学反应速率的知识，要求把在800℃，1L容器中的CO和H2O(g)的反应情况，用一个时间——速率图象来表示，并能对图象的含义作出解释。［学生活动］写出化学反应方程式，因容器体积为1L所以c(CO)=c(H2O)=0.01mol·L-1开始浓度0.010.0100一段时间后0.0050.0050.0050.005作草图：解释：当反应开始时CO和H2O(g)的浓度最大，因而它们反应生成CO2和H2的正反应速率最大；而CO2和H2的起始浓度为零，因而它们反应生成CO和H2O(g)的逆反应速率也为零。之后随着反应的进行，反应物CO和H2O（g）的浓度逐渐减小，正反应速率就逐渐减小；生成物CO2和H2的浓度逐渐增大，逆反应速率就逐渐增大，最后二者相等了。［引导］大家把这一过程同开始的溶解平衡相比较，看是否有相似的地方。［生］分析、比较溶解平衡和刚才的反应情况：开始溶解速率大于结晶速率，后来二者相等了，建立溶解平衡；CO和H2O(g)反应，开始v正＞v逆，后来二者也相等了，恍然大悟，说明可逆反应CO+H2O(g)CO2+H2此时也处于平衡状态了。［师］确实如此，如果外界条件不发生变化，可逆反应进行到一程度的时候，正反应速率和逆反应速率相等了，此时化学反应进行到了最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应物和生成物的混合物就处于化学平衡状态了。那么，同样是这一反应，如果在其他条件不变时反过来进行情况会怎么样。［生］阅读教材，自学，然后朗读回答：实验证明，如果不是从CO和H2O(g)开始反应，而是各取0.01molCO2和0.01molH2，以相同的条件进行反应，生成CO和H2O(g)，当达到化学平衡状态时，反应混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各为0.005mol，其组成与前者完全相同。［板书］反应开始v正＞v逆反应过程中：v正减少，v逆一定时间后：v正=v逆，可逆反应达到平衡，化学平衡建立。［师］请大家思考当可逆反应达到平衡状态时，反应是否停止进行了？若停止了说明是一个静态平衡；若反应还在进行则应是一个动态平衡。［生］以溶解平衡作比较，较容易得出结论：当反应达到平衡状态时，正反应和逆反应都仍在继续进行，只是由于在同一瞬间，正反应生成CO2和H2的分子数和逆反应所消耗的CO2和H2的分子数相等，亦即正逆反应的速率相等，故反应混合物中各组分的浓度不变，所以说化学平衡是一种动态平衡。［板书］（让学生读出化学平衡状态的概念，教师板书）二、化学平衡状态（化学平衡）1.定义：是指在一定条件下的可逆反应．．．．里，正反应和逆反应的速率相等．．，反应混合物中各组分的浓度保持不变．．的状态。［启发］大家能否从化学平衡状态的定义中，找出化学平衡有哪些基本特征？［生］分析定义，归纳总结，化学平衡的特征：（1）化学平衡研究的对象是可逆反应；（2）达到平衡时正反应速率等于逆反应速率；（3）达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；（4）由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。［师］评价学生总结结果。大家还应注意化学平衡状态是维持在一定条件下的，一旦条件发生变化，平衡状态就将遭到破坏。动态平衡也体现了辩证唯物主义的基本观点，即运动是绝对的，而静止是相对的。［板书］2.特征（1）条件：一定条件下（2）对象：可逆反应（3）动：动态平衡（4）等：v正=v逆（51．可逆反应是前提，速率相等是实质，浓度保持不变是标志。2．υ（正）=υ（逆）≠0，正反应和逆反应仍在进行。3．百分含量指各组分的质量分数、物质的量分数、气体物质的体积分数。4．各组分是指平衡体系中的每一组分（除纯固体、液体）。当某一组分的百分含量发生改变时，一定未达到平衡，不随时间变化时，不一定达到平衡；当每一组分的的百分含量不随时间变化时，一定达到平衡。5．保持不变指保持一定，但不一定相等。6．满足υ（正）=υ（逆）或各组分百分含量保持不变这两个条件中的任意一个，都标志着一个可逆反应在一定条件下已经达到了平衡状态。通过刚才大家的自学，发现无论可逆反应从反应物方向开始，还是从生成物方向开始，只要条件不变，达到平衡状态时就是一样的，所以可以说化学平衡的建立与化学反应途径无关。［板书］3.化学平衡的建立与途径无关［师］在具体的学习过程中，要判断一个可逆化学反应是否达到平衡状态，必须充分地利用化学平衡的特征，去灵活地寻找在问题的描述中的各种标志，最根本的原则就是看这些标志能否表明v正=v逆或反应混合物的各组分的浓度一定，就可知化学反应是否达到平衡状态了。［组织讨论］让学生根据化学平衡的特征分组讨论课本P39的讨论材料。（使学生进一步深刻理解化学平衡的建立和特征）［生］在教师引导下对该讨论材料进行分析：首先高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2是一个可逆反应；其次在增加炼铁高炉高度后，反应物的浓度、反应温度、催化剂等条件均未改变，说明其前提条件与原来相同；再则炼铁高炉高度的增加，只是增加了CO与铁矿石接触的时间，由于条件与原来相同，根据化学平衡建立的特征，当平衡建立后反应混合物的组分将不随时间的变化而改变。结论：这个工程师的这种设想是错误的。不能改变炉气中CO的浓度。［师］那么是不是说这个问题就不能解决了呢？不是的，只要改变维持平衡的某些条件就可以达到减少炉气中CO浓度的目的。（为化学平衡移动的学习作复笔）关于这个问题等学习了化学平衡移动原理之后就很容易解决了。高温可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（）①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2；②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO；③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为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；⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.［解析］①表示v正=v逆正确。②不能表示v正=v逆不正确。③只要发生反应v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)=2∶2∶1错误⑤因不知体积是否变化，因此混合气体密度不变不能说明已达平衡。⑥混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的总物质的量不变，说明已达平衡。［答案］A判断一个化学反应是否达到平衡状态，最基本的依据有两条：一是（正）＝（逆），二是平衡混合物中各物质的百分含量保持不变。对（正）＝（逆）有不同的表达方式，在解题时要注意识别正误。［布置作业］P40一、二第二节化学平衡一、化学平衡的建立1.溶解平衡的建立开始时v溶解＞v结晶平衡时v溶解=v结晶(特征）结论：溶解平衡是一种动态平衡2.反应开始：v正＞v逆反应过程中：v正减小，v逆增大一定时间后：v正=v逆可逆反应达到平衡，化学平衡建立。二、化学平衡状态（化学平衡）1.定义：是指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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2.特征（1）条件：在一定条件下（2）对象：可逆反应（3）动：动态平衡（4）等：v正=v逆（5）定：反应混合物各组分浓度保持不变3.教学后记：本节课我们以蔗糖溶解平衡的建立为基础和参照，以CO和H2O(g)为例讨论了化学平衡建立的过程，总结了化学平衡状态的基本特征是：一定条件、可逆反应、动、等、定等。另外我们通过一个典型例题和对教材中材料的讨论，加深了对化学平衡知识的进一步理解。本节课的重点是理解和掌握化学平衡的建立和基本特征。第二课时［回答］化学平衡是指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，反应混合物各组分的浓度保持不变的状态。其特征有：一定条件下、可逆反应、“动”、“定”、“等”等。［师］尽管就这么几句话，但真正在学习中能否准确把握和处理好关于化学平衡的问题，还需大家对该概念及相关特征进行深入的理解，这里我们先做一个练习（巩固化学平衡知识）。1.在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应2SO2＋O22SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白：（1）若a=0,b=0,则c=。（2）若a=0.5,b=和c=。（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）。［生］运用化学平衡知识思考、分析、讨论［解析］本题是对可逆反应和化学平衡状态的理解以及利用题给信息将化学问题以及内在规律抽象为对于平衡状态的建立，只与条件相关，即与温度、压强（或容器的容积）、反应物或生成物的起始量的相对关系有关，而与反应进行的方向无关。因此对于该条件下的反应，初始态是2molSO2和1molO2的混合物，或是2mol纯净的SO3，两者是等价的，最终到达的平衡状态完全相同。因此（1）中答案应为c=2。而（2）中初始态包含了三种气态物质，此时需要进行思维转换，将初始物质的加入量转换为相当于a=2,b=1,就可以达到题设的平衡状态。现在a=0.5,则b=25.0