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化学平衡专题教学研究与实践北航附中孟青蕊郝昀铮杨文静王曹送北师大化学教育研究所“高端备课”项目组教学内容选修4化学平衡教学班级北航附中高一高二教学时间2011.3.30整体分析•该专题特点：–抽象–平衡状态及移动（本质？工具？）•内容构成：–化学平衡状态（定性和定量-K）–化学平衡移动规律（浓度、温度、压强）–关于平衡常数K和平衡转化率的简单计算研究的出发点•课标中关于K的要求6.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。7.通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。8.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。•高考中关于K的考察K的表达式、影响因素、计算、判断平衡状态及移动方向、解释……K的引入到底带来了什么？关于K的教学该如何开展？•1.用K可以定量地描述化学平衡状态。（K越大，进行得越彻底）•2.判断是否达到平衡状态。（Q=K处于平衡状态；Q≠K处于非平衡态）•3.解释平衡移动的原因。•4.预测影响平衡因素及平衡移动方向。=K•5.调控化学平衡K的核心价值分析C(C)CC(D)dC(A)aC(B)b改变某物质浓度-C同倍改变各物质浓度-P改变体系温度-T不同内容顺序的两种模式必2化学平衡状态平衡移动（勒原理）平衡常数K（再认识）必2化学平衡状态平衡常数K（用K研究）平衡移动定性定性-定量突显解释功能定量认识平衡状态定量-定性突显预测功能模式一郝昀铮模式二孟青蕊王曹送问题任务学生活动情境素材教学目标教学环节独立思考展示图片文字资料环节１回顾勒原理模式一：郝昀铮用化学平衡常数再认识化学平衡学生思考讨论交流展示数据表格环节２再认识化学平衡（建立K）环节３用K解释平衡移动规律思考：请用勒原理解释为什么冬天关节炎病患者要带护膝保暖？讨论2：请分析以下实验数据，寻找其中的规律。讨论3：从平衡常数的角度分析压强对化学平衡状态的影响。独立思考填写学案讨论1：用勒原理预测HI平衡的移动方向。交流讨论展示文字资料问题任务学生活动情境素材教学目标教学环节独立思考展示文字资料环节１预测影响平衡的因素模式二：孟青蕊用平衡常数研究影响化学平衡的因素学生思考讨论交流展示文字环节２浓度对平衡的影响环节３压强对平衡的影响思考：有哪些因素会影响化学平衡（即使平衡发生移动）？预测1：当改变体系内某一种物质浓度，平衡会如何移动？预测2：结合具体反应，分析压强对平衡的影响。学生思考讨论交流展示文字实验探讨实验：用所给试剂，探讨改变体系内某一种物质浓度对平衡的影响。实验探究数据资料观察：观察数据或图像，能得到什么结论？观察思考模式一：郝昀铮回顾勒原理再认识化学平衡（建立K）用K解释平衡移动规律模式二：孟青蕊用Q/K预测影响平衡的因素浓度对平衡的影响压强对平衡的影响用Q/K预测规律实验验证用Q/K预测规律分析数据验证环节１环节２环节３定性—定量单变量—多变量平衡状态平衡移动彰显K的核心价值问题任务学生活动情境素材教学目标教学环节独立思考展示图片引入初步寻找平衡定量指标杨文静化学平衡常数（建立过程）环节２K的价值及影响因素环节３定量指标—平衡常数思考：哪些数值可以表示一个可逆反应达到平衡状态？数据表格数据资料问题4：观察数据，思考Q与K的关系。问题5：K的影响因素思考交流观察思考数据表格环节１定量指标—浓度和转化率问题1：观察数据，能找出什么规律？问题2：一定温度下是否可以无限地增加一种反应物的转化率呢？展示图片问题3：观察数据，尝试寻找新的定量指标。观察思考交流讨论结语不同的内容顺序丰富的情境素材层层相扣的驱动问题针对性的教学策略多样化的学生活动经历概念的建立过程彰显核心概念的价值发展学生的认识达成教学目标感谢北师大高端备课组王磊教授等专家的精致化专业指导！感谢海淀区进修学校罗滨书记、任宝华、支瑶、陈颖等老师的细心帮助与指导！感谢……感谢您的倾听！欢迎批评指正！孟青蕊mengqingrui@bhfz.com应用化学平衡常数再认识化学平衡郝昀铮2011-3-3010月12日是世界关节炎日，目前全世界关节炎患者有3.55亿人。在亚洲，每6个人中就有1人在一生的某个阶段患上关节炎。①HUr+H2OUr-+H3O+②Ur-(aq)+Na+(aq)NaUr(s)(尿酸钠)晶体在寒冷季节易诱发关节疼痛，请应用勒夏特列原理预测反应②是放热，还是吸热？为什么冬天关节炎病患者要带护膝保暖？•问题讨论1：728K时，在体积不变的1L密闭容器中可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到平衡状态时，向容器中再加入2molHI和1molH2。你能预测此时可逆反应是否还处于平衡状态吗？若平衡发生移动，能用勒夏特列原理预测平衡移动的方向吗？引发认知冲突，产生建立新工具的需求。•问题讨论2请分析实验数据，寻找其中的规律。测量获得反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在728K和798K时各物质的初始状态浓度和平衡状态浓度，结果如下表：温度K序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)C(H2)平C(I2)平C(HI)平728K①111202.13.117.848.7②11.5903.791.2915.4248.6③11.57.504.780.7813.4448.4④004.50.50.53.549.0⑤00111.231.238.5548.8798K⑥11.5905.553.0511.98.4⑦0016.53.353.359.88.5⑧0012.52.552.557.48.4C(H2)平·C(I2)平C2(HI)平平均值为48.7平均值为8.4•mA+nBpC+qD•在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数叫化学平衡常数，用符号K表示。化学平衡常数-K=KQK只受温度的影响，与物质浓度的变化无关平平平平问题讨论3：压强对化学平衡影响的规律？CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)书写下列可逆反应的平衡常数表达式，并从平衡常数的角度分析压强对化学平衡的影响。P→2P•mA+nBpC+qD=KQ改变C或P，Q改变改变T，K改变小结用K研究影响化学平衡的因素孟青蕊2011-32011年北京市高中化学新课程系列教学研讨活动•思考：哪些因素能使平衡发生移动呢？C(C)pC(D)qC(A)mC(B)n=K改变某一物质（反应物或生成物）浓度-C体系的温度—T改变多种物质（反应物或生成物）浓度预测1：对于反应：mA+nBpC+qD当体系内某一物质浓度改变，将会怎样影响平衡的移动？C(C)pC(D)qC(A)mC(B)n=K浓度改变？平衡将如何移动？C(A)或(B)↑Q↓(QK)Q需↑正向移动C(A)或(B)↓Q↑(QK)Q需↓逆向移动C(C)或(D)↓Q↓(QK)Q需↑正向移动C(C)或(D)↑Q↑(QK)Q需↓逆向移动借助工具：反应物浓度生成物浓度增大减小增大减小实验探究1：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3（红色）以小组为单位，请利用所给试剂，探讨改变体系内某一种物质浓度对平衡的影响。可选用试剂：平衡体系[0.005mol/LFeCl3与0.01mol/LKSCN按体积比1:1混合]、1mol/LFeCl3溶液、0.01mol/LNaOH溶液设计方案-实施实验-结果分析要及时记录方案、实验现象，完成学案表格。Fe3++3SCN-Fe(SCN)3（红色）试剂：平衡体系[0.005mol/LFeCl3-0.01mol/LKSCN(1:1)]、1mol/LFeCl3溶液、0.01mol/LNaOH溶液改变浓度具体操作现象结论取平衡体系，向其中滴加0.01mol/LNaOH溶液减小Fe3+浓度溶液红色变浅平衡正向移动平衡逆向移动溶液红色变深取平衡体系，向其中滴加1mol/LFeCl3溶液增大Fe3+浓度3-4滴3-4滴约2ml约2ml预测2：对于下列反应：借助Q/K工具分析当体系压强改变，将会怎样影响平衡的移动？压强改变平衡如何移动？P→2P③N2O4（g）2NO2（g）①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）②H2（g）+I2（g）2HI（g）123V1/2V①N2（g）+3H2（g）2NH3（g）C2(NH3)C(N2)C(H2)3=KV→1/2V,P↑C2(NH3)C(N2)C(H2)3=¼K22223＜K平衡正向移动1观察思考N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（773K起始n(H2):n(N2)=3：1）27.4%35.9%42.9%48.8%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%1.522.533.544.555.5总压*107Pan（NH3）%观察思考H2（g）+I2（g）2HI（g）(730.6K起始浓度c(H2):c(I2)=1:1)[H2][I2][HI]1*10754.5%21.6%23.9%2*10754.5%21.6%23.9%总压(pa)体积分数图：压强变化后气体透光率的变化N2O4（无色）2NO2(红棕色)ba透光率增大，体系颜色变浅，NO2浓度减小压缩注射器拉伸注射器观察思考时间/秒改变CC(反应物)↑或C(生成物)↓改变PC(反应物)↓或C(生成物)↑平衡正向移动平衡逆向移动△g=0改变P对平衡无影响△g≠0p↑平衡向气体计量数减小方向移动用K分析平衡移动的基本思路：平衡状态1非平衡态平衡状态2Q=KQ≠KQ=K改变条件移动直接改变等式的哪边？改变后Q、K大小关系C(C)pC(D)qC(A)mC(B)n=KmA+nBpC+qD根据改变后Q、K关系判断移动方向（Q趋向于K）……单一因素∞多变量因素定性∞定量2NO2(红棕色)N2O4（无色）△H0该反应在不同温度下的K值：T/KKc/mol-1·L2986.803330.601课下思考：借鉴探讨浓度、压强对平衡影响所用的方法，设计方案探讨温度对平衡的影响。放热反应：T↑K↓吸热反应：T↑K↑选修4《化学反应原理》第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡北航附中杨文静酸雨pH雨水=5.6CO2＋H2OH2CO3雨水的pH是多少？思考：•哪些数值可以表示一个可逆反应达到平衡状态？速率（v）各组份浓度（c）气体的密度ρ•这些数值具有哪些特征时可以方便地表征出化学平衡状态？表1:已知298K时下列反应进行到不同时间时各物质的浓度。H2(g)＋CO2(g)H2O(g)+CO(g)△Ｈ0t(s)c(H2)（mol/L）c(CO2)（mol/L）c(H2O)（mol/L）c(CO)（mol/L）01.01.00020000.80.80.20.248500.40.40.60.660000.40.40.60.6表2-1:已知在298K时下列反应分别以不同起始浓度进行，有关数据如下：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)+CO(g)△Ｈ0起始浓度（mol/L）序号c0(H2)c0(CO2)11.01.021.21.032.01.0平衡浓度（mol/L）c平(H2O)c平(CO)0.600.600.650.650.780.78反应物、生成物平衡浓度活动3起始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）序号c0(H2)c0(CO2)c平(H2O)c平(CO)11.01.00.60.6H2转化率=60%CO2转化率=60%无无21.21.00.650.65H2转化率=54%CO2转化率=？无无32.01.00.780.78H2转化率=？CO2转化率=78%无无一起算算转化率？65%39%表征化学平衡状态的角度：生成物的浓度反应物转化率思考：上述反应由于反应物起始浓度不同达到的平衡状态也不相同，反应物的转化率也不尽相同，那么一定温度下是否可以无限地增加一种反应物的转化率呢？已知：反应H2O(g)+CO(g)H2(g)＋CO2(g)在800℃恒容体系中加入的H2O体积是CO体积的n倍（横坐标）时，CO的转化率（纵坐标）如图所示。00.10.20.30