2022年高二化學(xué) 專題二 化學(xué)平衡常數(shù)教學(xué)案
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1、2022年高二化學(xué) 專題二 化學(xué)平衡常數(shù)教學(xué)案 教學(xué)目標(biāo) 二課時(shí) 1、知識(shí)與技能 (1)知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義 (2)?能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 (3)了解平衡轉(zhuǎn)化率概念,學(xué)會(huì)有關(guān)平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。 2、過(guò)程與方法 (1)在概念教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力 (2)通過(guò)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力 (3)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析,培養(yǎng)學(xué)生分析、處理數(shù)據(jù)的能力,提高學(xué)生邏輯歸納能力 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 (1)以本節(jié)知識(shí)為載體使學(xué)生感到獲取新知識(shí)新方法的喜悅,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極
2、性 (2)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、積極實(shí)踐的科學(xué)作風(fēng) 重點(diǎn)、難點(diǎn) 本節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn):化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡常數(shù)的含義、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 教學(xué)過(guò)程: 【引入】我們知道,在一定條件下的可逆反應(yīng)存在化學(xué)平衡狀態(tài),化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度?;瘜W(xué)平衡時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度都不隨時(shí)間變化。這時(shí),平衡體系中,反應(yīng)物和生成物兩者的濃度之間是否存在某種關(guān)系呢? 閱讀課本P48 問(wèn)題解決,完成課本表2-6中的空格,分析表中的數(shù)據(jù),思考: 1、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與化學(xué)反應(yīng)的途徑有無(wú)聯(lián)系? 2、可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量濃度之間的
3、關(guān)系? 【結(jié)論】在一定溫度下,可逆反應(yīng)無(wú)論正反應(yīng)開(kāi)始,或是從逆反應(yīng)開(kāi)始,又無(wú)論反應(yīng)起始時(shí)反應(yīng)物濃度的大小,最后都能達(dá)到平衡。也就是說(shuō),化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度與反應(yīng)物濃度的比值隨起始濃度的改變而改變,但生成物濃度的指數(shù)冪的乘積除以反應(yīng)物濃度指數(shù)冪的乘積,得到的比值是一個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明,除了NO2與N2O4的相互轉(zhuǎn)化外,其它的可逆反應(yīng),在一定溫度下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的指數(shù)冪的乘積除以反應(yīng)物濃度指數(shù)冪的乘積,得到的比值也是一個(gè)常數(shù),即化學(xué)平衡常數(shù)。 【板書(shū)】一、化學(xué)平衡常數(shù)(簡(jiǎn)稱 平衡常數(shù)
4、 ) 1、定義:在一定溫度下,無(wú)論反應(yīng)物的起始濃度如何,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積與各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積的比值是個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù),(簡(jiǎn)稱 平衡常數(shù) )用符號(hào) K 表示。 【教師講解】如果我們將其推廣到任意的一個(gè)可逆反應(yīng): aA+bB cC+dD,當(dāng)溫度一定時(shí),其平衡常數(shù)K的表達(dá)式怎樣寫(xiě)? [投影]: K=[C]c[D]d/[A]a[B]b [師]:這個(gè)式子就稱為這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式, 2、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:對(duì)可逆反應(yīng) aA+bB cC+dD K=[C]c[D]
5、d/[A]a[B]b 練習(xí):對(duì)于 N2(g)+3 H2(g) 2NH3(g) ,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式? 【交流與討論】P48——P49 分析表2—8和2—9,總結(jié)可逆反應(yīng)平衡常數(shù)的使用條件和書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項(xiàng)。 【小結(jié)】3、使用條件及書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng): 1)使用平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)注明溫度。原因是: 平衡常數(shù)隨反應(yīng)溫度的變化而變化 ?;瘜W(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與反應(yīng)物或生成物濃度無(wú)關(guān)。 溫度升高,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);溫度升高,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)?!颈?—8】 2)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)。同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),由于書(shū)寫(xiě)的方式不同,各反應(yīng)物
6、、生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同,平衡常數(shù)就不同。但相互間可以換算?!?—9】1、2例子 3)反應(yīng)中固體、液態(tài)水的濃度不必寫(xiě)出?!?—9】3、4例子。原因是:當(dāng)反應(yīng)中有固體物質(zhì)參加時(shí),分子間的碰撞只能在固體的表面進(jìn)行,固體的物質(zhì)的量濃度對(duì)反應(yīng)速率和平衡沒(méi)有影響,因此,固體的“濃度”作為常數(shù),在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫(xiě)固體的濃度。 稀溶液中的水分子濃度可以不寫(xiě)。因?yàn)橄∪芤旱拿芏冉咏?g/cm3 [H2O]=1000/18=55.5mol/l。在化學(xué)變化過(guò)程中,水量的改變對(duì)水的濃度變化影響極小,所以水的濃度也是一個(gè)常數(shù)。在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫(xiě)出來(lái)。 但若是一個(gè)非水相的反應(yīng),如:有機(jī)反應(yīng)有水參加
7、的反應(yīng),或水的狀態(tài)不是液態(tài)的,此時(shí)水的濃度就不是一個(gè)常數(shù),應(yīng)在平衡常數(shù)表達(dá)式中表示出來(lái)。 例1:在高溫下,鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。 ①請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。 ②請(qǐng)寫(xiě)出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式: 。 思考:相同溫度下,對(duì)于化學(xué)方程式:①2NO2 N2O4 ② N2O4 2NO2 中對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K1、K2二者關(guān)系為 K1 = 1/K2 。 4)同一條
8、件下,正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系。 【設(shè)問(wèn)】通過(guò)學(xué)習(xí)我們知道了化學(xué)平衡常數(shù)的定義和表達(dá)式的書(shū)寫(xiě),那提出化學(xué)平衡常數(shù)有什么意義?對(duì)我們研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度有什么幫助? 分析課本 P48 表2-7,思考平衡常數(shù)的意義。 【板書(shū)】4、化學(xué)平衡常數(shù)的意義 【講解】由表2-7說(shuō)明,不同的化學(xué)平衡體系,其平衡常數(shù)(K)不一樣。K值越大,說(shuō)明生成物的平衡濃度 所占的比例越大 ,反應(yīng)物的平衡濃度 所占的比例越小 ,即表明反應(yīng)進(jìn)行得 越完全、徹底 ;反之,則反。 1)平衡常數(shù)K值的大小能說(shuō)明 反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度) 。 a、 K
9、值越大,表示反應(yīng)進(jìn)行的越完全,K值越小,表示反應(yīng)進(jìn)行的越不完全。 【設(shè)問(wèn)】那么什么程度我們可以認(rèn)為反應(yīng)比較徹底了呢? [講解]:一般的說(shuō),如果反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值在105左右,通常認(rèn)為反應(yīng)可進(jìn)行得比較完全,相反,如果一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值在10-5左右,則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)很難進(jìn)行。 思考:通常認(rèn)為H2與I2反應(yīng)是可逆反應(yīng),而H2 與F2反應(yīng)是不可逆反應(yīng) ,試從平衡常數(shù)角度對(duì)之進(jìn)行合理解釋。 【板書(shū)】b、一般當(dāng)K>105時(shí),該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全。 2)平衡常數(shù)K與溫度有關(guān),與濃度無(wú)關(guān),由K隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱。 3)通過(guò)平衡常數(shù)K值可判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡,以及未平衡
10、時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向。 [師]:我們已經(jīng)知道化學(xué)平衡常數(shù),是指該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的情況,那么對(duì)于任意的一個(gè)反應(yīng):aA+bB cC+dD 在任意狀態(tài)時(shí)的濃度冪之積的比值,稱為濃度商。 aA+bB cC+dD 任意狀態(tài)濃度商(Q)=cc(C)cd(D)/ ca(A)cb(B) [師]:平衡狀態(tài)是任意狀態(tài)時(shí)的一種特例,我們可以借助濃度商與平衡常數(shù)K比較,判別一個(gè)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),那么同學(xué)們考慮一下什么情況下反應(yīng)達(dá)到平衡呢? 若Q=K表明反應(yīng) 已達(dá)平衡狀態(tài) ; 若Q<K表明反應(yīng) 向正反應(yīng)方向進(jìn)行 ; 若Q>K表明反應(yīng) 向逆反應(yīng)方
11、向進(jìn)行 。 因此,通過(guò)平衡常數(shù)K值可判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡,以及未平衡時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向。 例:高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常數(shù)可表達(dá)為: ,已知1100℃,K=0.263 1100℃時(shí),測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)__否_(填“是”或“否”),此時(shí)化學(xué)反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行?其原因是 。(Q<K,生成物濃度增加,反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行)(Q
12、=0。25) 練習(xí):0℃時(shí), CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的 K=1。此時(shí),若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,則:當(dāng)x=5.0時(shí),上述反應(yīng)向___________________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則x應(yīng)滿足的條件是________ _________。 作業(yè):課本P51 5、6 預(yù)習(xí) :課本P49—50 平衡轉(zhuǎn)化率 第二課時(shí) 5、有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算 閱讀課
13、本P49 例1 化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算方法,注意解題規(guī)范。根據(jù)例題格式,完成下列問(wèn)題: 課堂練習(xí):1、850K,向一容積為1.0 L密閉反應(yīng)器中充入2.0mol SO2和2.0mol O2,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得SO3的物質(zhì)的量濃度為1.200mol/L計(jì)算: 該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g)的平衡常數(shù)。 過(guò)渡:化學(xué)平衡常數(shù)可預(yù)測(cè)一定溫度和各種起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度,但用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀,常用平衡轉(zhuǎn)化率α來(lái)表示反應(yīng)限度。 二、平衡轉(zhuǎn)化率(α) 1、定義:某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于該物質(zhì)在反應(yīng)中已轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)總量的比值。 反應(yīng)物A的平
14、衡轉(zhuǎn)化率(該條件最大轉(zhuǎn)化率)可表示: 閱讀課本P50例2,注意解題格式 練習(xí)2、在密閉容器中,將NO2加熱到某溫度時(shí),可進(jìn)行如下反應(yīng): 2NO2 2NO+O2,在平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別是:[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L, [O2]=0.12mol/L.試求: (1)該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)。 (2)開(kāi)始時(shí)NO2的濃度。 (3) NO2的轉(zhuǎn)化率。 K=1.92 起始[NO2]=0. 30mol/L 80% 練習(xí):練習(xí):反應(yīng)SO2(g)+ NO2(g) SO3(g)+NO(g) ,若在一定溫度下,將物質(zhì)的量濃度均為2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為60%,試求:在該溫度下。 (1)此反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)。 2。25 作業(yè):課本 P50 問(wèn)題解決 P51 6(交) 導(dǎo)學(xué)P42~44完成在書(shū)上
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