2.2化学平衡 教案 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章第二节 化学平衡 基于 核心 素养 确定 教学 目标 宏观辨识与微观探析：从宏观上观察可逆反应中各物质浓度的变化，从微观上理解正逆反应速率的关系，建立化学平衡状态的概念。 证据推理与模型认知：通过对合成氨等反应的分析，建立化学平衡状态的模型，依据实验数据和现象推理判断反应是否达到平衡状态。 科学态度与社会责任：了解合成氨工业的发展，认识化学科学对解决实际问题的重要作用，培养严谨的科学态度和社会责任感。 五点 教学重点 重点： 理解化学平衡状态的定义，掌握其特征（逆、动、等、定、变）。 教学难点 难点：学会计算反应物的转化率，理解化学反应的限度决定反应物在该条件下的最大转化率 易错点 理解化学平衡状态是一种动态平衡。 易混点 证据推理：掌握判断可逆反应达到化学平衡状态的动态标志（正逆反应速率相等）和静态标志（变量不变） 拓展点 1.判断可逆反应达到化学平衡状态的标志； 2.理解化学平衡状态是一种动态平衡。 教学 方法 多媒体展示、实验视频、动图演示、讲练结合、讨论法等 课时 安排 3个课时 第一 课时 教学 过程 课堂导入及目标呈现阶段 导入新课 【引入】 【展示图片与数据】同学们，先来看一组图片（展示全球饥饿人口的图片以及农田里农作物生长的画面）。据统计，全球仍有大量人口面临饥饿问题，粮食产量的提升至关重要。而在农业生产中，氮肥起着关键作用，它能显著提高农作物的产量。其中，合成氨工业生产的氨是制造氮肥的重要原料。 【介绍合成氨成就】合成氨可以说是人类科学技术发展史上的一项重大成就，它在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题。其反应原理是(N2+3H22NH3)。大家想一想，如果我们能提高合成氨的生产效率，是不是就能生产出更多的氮肥，进而提高粮食产量，缓解饥饿问题呢？ 【提出问题引导思考】那如何提高生产效率呢？是不是只要尽力提高化学反应速率，生产效率就一定高呢？比如，我们加快合成氨反应的速率，是不是就能得到更多的氨呢？ 新知探究即目标达成阶段 【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＋3H22NH3 【预习2】将1molN2和3molH2进行反应会产生2molNH3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＋3H22NH3 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。 【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 【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】 课堂小结及目标检测阶段 课堂小结 板书 设计 一、化学平衡状态的建立 浓度 - 时间图像 正向反应中(NH₃)浓度增大，(N₂)、(H₂)浓度减小 逆向反应中(N₂)、(H₂)浓度增大，(NH₃)浓度减小 某时刻后各物质浓度不再改变 速率 - 时间图像 (v(正)>v(逆))，反应进行 (v(正)=v(逆))，达到平衡 二、化学平衡状态的定义 在一定条件下，在可逆反应体系中，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这时的状态称为化学平衡状态。 三、化学平衡状态的特征 逆：研究对象是可逆反应 动：动态平衡 等：(v(正)=v(逆)≠0)（本质） 定：平衡时，各组分的浓度保持一定 变：当外界条件改变，原平衡发生移动 第二 课时 教学 过程 课堂导入及目标呈现阶段 导入新课 问题1：我们能改变“碳中和”反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的限度吗?如何提高CO2的转化率? 2、目标呈现（见多媒体课件） 新知探究即目标达成阶段 任务一：探讨影响化学平衡的因素如何改变化学平衡状态呢？ 改变哪些反应条件可使Q ≠ K，从而改变化学平衡状态？ 利用浓度商与平衡常数比较判断化学平衡移动的方向 生思考、回答 教师活动2 任务二：研究浓度对化学平衡的影响 理论分析：若其他条件不变，仅增加反应物的浓度，化学平衡如何移动？ 若其他条件不变，仅减小反应物的浓度，化学平衡如何移动？ 实验验证： 如何选择研究体系？ 多变量问题如何进行研究？ 【实验仪器】试管、试管架、量筒、胶头滴管。 【实验药品】0.005 mol/L FeCl3溶液、0.015 mol/L KSCN溶液、1mol/L KSCN溶液、铁粉。 【实验原理】 请同学设计实验并验证预测结果 实验2-1 理论解释： Fe3++3SCN— Fe(SCN)3 总结： 大量实验也可以证明： 其他条件不变时，增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动； 减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动。 任务三：研究压强对化学平衡的影响 想一想：压强的改变，可能影响反应体系中多种物质的浓度。如果增大压强（缩小容积）以下反应各物质的浓度会如何变化？浓度商会如何变化？ 2NO2(g) ⇌N2O4(g) 实验2-2，验证预测 总结：当该可逆反应达到平衡，其他条件不变时： 增大压强，平衡向正反应方向移动；减小压强，平衡向逆反应方向移动。 想一想：该反应中反应前后气体的物质的量有什么变化特点？ 总结： 增大压强→平衡向气体体积缩小的方向移动 减小压强→ 平衡向气体体积增大的方向移动 想一想：是否压强改变，化学平衡就一定会移动呢？ 对于H2(g)+ I2(g)⇌2HI(g)，当其他条件不变，减小或增大容器容积来改变压强时，化学平衡如何变化呢？ 对于只有固体或液体参加的反应，体系压强的改变会使化学平衡移动吗？ 任务四：研究温度对化学平衡的影响 2NO2(g)⇌N2O4(g)∆H=−56.9kJ/mol 学生设计实验方案并预测实验结果 实验2-3，验证预测 想一想：加入催化剂会使化学平衡发生移动吗？ 学生活动2 反应物浓度增大，Q 减小，使得Q ＜ K，反应不再平衡，向正反应方向移动。 反应物浓度减小，Q 变大，使得Q ＞ K，反应不再平衡，向逆反应方向移动。 可逆反应、包含变量、便于操作、现象明显 变量控制 Fe3++3SCN— Fe(SCN)3 学生设计实验方案、讨论实验方案的优缺、选择合适的实验方案进行实验 C反应物 增大： 加入KSCN，SCN－浓度增大， Q 减小 ，Q＜K，平衡正向移动 C反应物 减小： Fe＋2Fe3＋ = 3Fe2＋ 加入铁粉，Fe3＋浓度减小， Q 增大 ，Q＞K，平衡逆向移动 通过计算Q2＝K/2 ，即Q2＜K 向正反应方移动 通过计算Q2＝2 K， 即Q2＞K向逆反应方移动 正反应方向：气体分子数减小的反应 逆反应方向：气体分子数增大的反应 对于反应前后，气体物质的总体积没有变化的可逆反应，压强改变不能使化学平衡发生移动。 固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计。当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。 催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率，因此对化学平衡的移动没有影响，但可以改变反应达到平衡所需的时间。教师活动3 问题1：请你归纳外界条件对化学平衡的影响。 介绍勒夏特原理： 如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。 问题2：依据上述结论，你认为如何提高“碳中和”反应 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)中CO2的转化率?学生活动3 。 课堂小结及目标检测阶段 板书 设计 影响化学平衡移动的因素 一、化学平衡 二、影响化学平衡移动的因素 1、浓度（c）： 其他条件不变时，增大 c（反应物）平衡正向移动，反之逆向移动；增大c（生成物）反应逆向移动，反之正向移动。 2、温度（T）： 其他条件不变时，升高T，反应向吸热方向移动；降低T，反应向放热方向移动。 3、压强（P）： 其他条件不变时，增大P，反应向气体系数和减小的方向移动；减小P，反应向气体系数和增大的方向移动。 三、勒夏特列原理 第三 课时 教学 过程 课堂导入及目标呈现阶段 导入新课 【播放视频】同学们，在开始今天的课程之前，老师先给大家播放一段视频。视频展示的是合成氨工业的生产场景，大家可以看到工厂里巨大的反应设备，工人们忙碌地操作着。在这个合成氨的过程中，发生的主要反应是(N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g)。 【提出问题】在某温度下，在容积不变的密闭容器中(N2)与(H2)反应达到化学平衡，各物质的相关数据如下： 各物质的起始量/mol 化学平衡时各物质的量/mol 平衡时H2的转化率 N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 40% 5 15 0 3 9 4 大家可以看到，平衡时原料的转化率并不高，那在实际的化工生产中，这样低的转化率意味着什么呢？意味着会造成资源的浪费，增加生产成本。那么，我们如何提高原料的转化率呢？这就是我们今天要探讨的问题。 新知探究即目标达成阶段 【情境引入】将纸质吸管插入刚打开的可乐瓶，可乐喷溅洒出，撒了一地的生活场景视频 提问：“为什么不能用纸质吸管喝可乐？大家结合生活经验和化学知识猜猜看！” 引导聚焦“影响碳酸平衡移动因素，开启课堂 探究1:验证纸吸管的吸水性 【实验探究】选择瓶装可口可乐,可降解纸 吸管为实验材料,将纸吸管放入一瓶刚打开的可乐,观察现象。用剪刀剪开吸管后,在吸管截面上 滴加几滴纯净水,观察并总结 【现象解释】说明纸吸管的吸水性较差,其吸收的水分较少,不太可能造成平衡状态的显著改变 【拓展迁移】可乐中二氧化碳冒出其实是一种成核现象,需要结晶核来促进其析出。纸吸管其粗糙的表面具有无数的小孔,能够促使CO2成核,可乐是过饱和溶液,引入成核位点,过饱和的CO2就会释放 解释浓度对化学平衡移动的影响 【问题引入】我们知道汽水中气充足时最好喝,趁着二氧化碳还没有逸散时,我们喝一口,在体内会有什么情况出现呢? 【提问引导】喝完碳酸饮料为什么会打嗝？ 【现象解释】通过搜索资料得知人体喝入碳酸饮料可能导致胃胀压迫膈肌引发打嗝 【提问引导】引导学生碳酸饮料的环境发生改变给出人体体温分布图以及引导学生观察室温温度 【分析】喝汽水之后会打嗝,是因为二氧化碳气体的逸出,这说明了温度的改变会影响化学平衡状态。汽水进入人体后,温度升高,H2CO3（aq）⇌H2O（l）+CO2(g) 该平衡向右移动,CO2 逸出 【教师】如何通过实验验证温度变化对化学平衡的影响我们能否设计实验来验证? 明确设计思路： 【资料展示】阅读资料卡片,设计合适的研究方案 探究2:温度对化学平衡的影响 在4支试管中加入5mL左右紫色石蕊指示剂，向①试管加入10mL水作对照组，其余3试管内加入10mL气泡水。用气球将③④试管口封住 2.待试管内颜色稳定后，将③④这2支试管放入热水中加热，观察现象及颜色变化。一段时间后，④试管放入冰水浴中冷却，观察现象 【解释】升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，降低温度平衡向着放热反应方向移动 【知识链接】当一个可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态后,改变外界的某一条件(浓度、压强、温度等),化学平衡向着减弱这种改变的方向移动。 这是法国化学家勒夏特列经过大量的实验事实总结出的一条经验规律,也叫作勒夏特列原理 【提出问题】如何认识勒夏特列原理的实质？ 【知识链接】老子的自然平衡观 【问题吸引】请同学们联系生活中喝汽水时遇到的情况想一想,为什么拧开瓶盖会有“呲”的一声,并且伴随着气泡冒出,拧开瓶盖哪种因素发生了改变?这对二氧化碳的溶解平衡有影响吗？ 【问题提出】根据勒夏特列原理预测对于二氧化碳的溶解平衡压强减小应向哪个方向移动？压强增大应该向哪个方向移动？ 探究3:压强对化学平衡的影响 1.组装实验仪器 2.为防止锥形瓶内起始压强过大,可以使用注射器排出适量气体 3.待瓶内压强稳定后,抽出25mL气体, 观察压强的变化。一段时间后,再将25mL气体重新注入锥形瓶 【解释】用注射器抽出气体时,压强先立即减小,后逐渐增大,直到达到平衡。平衡向右移动,即向生成CO2的方向移动 【应用一】 如果实际生产碳酸饮料,应采用什么工艺条件比较合适? 【讲解】实际生产中,常在4℃,至4个大气压下将CO2气体注入汽水原浆中 【反思】当面对复杂的生产问题,在决策过程需全面审视并综合考虑各类影响因素,要想实现最佳条件,需要根据实际情况分析主导因素,综合选择 【应用二】利用勒夏特列原理如何减少汽车尾气的排放？如何减少花溪河的水体污染？ 【小结】通过本节课的学习了解勒夏特列原理，能分析影响化学平衡移动的各种因素 课堂小结及目标检测阶段 板书 设计 影响化学平衡移动的因素 一、化学平衡 二、影响化学平衡移动的因素 1、浓度（c）： 其他条件不变时，增大 c（反应物）平衡正向移动，反之逆向移动；增大c（生成物）反应逆向移动，反之正向移动。 2、温度（T）： 其他条件不变时，升高T，反应向吸热方向移动；降低T，反应向放热方向移动。 3、压强（P）： 其他条件不变时，增大P，反应向气体系数和减小的方向移动；减小P，反应向气体系数和增大的方向移动。 三、勒夏特列原理 学科网（北京）股份有限公司 $