第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦化学平衡状态，涵盖可逆反应的概念特征、平衡状态的定义特征及判断方法。通过啤酒可乐冒泡的生活现象导入，衔接化学反应速率前知，为后续电离平衡等知识搭建学习支架。 资料以生活实例激发兴趣，结合浓度-时间和速率-时间曲线分析平衡建立，培养证据推理与模型认知。从速率和变量角度构建判断方法，辅以高炉炼铁等典例，落实科学思维。助力学生具象化抽象概念，教师教学环节清晰易操作。

第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时 化学平衡状态 一、知识目标 1.掌握可逆反应的概念和特征，能正确书写可逆反应的化学方程式。 2.理解化学平衡状态的定义和特征，掌握化学平衡状态的本质。 3.学会运用速率和变量的方法判断一个化学反应是否达到平衡状态。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识可逆反应的限度和化学平衡状态的特征，从微观上理解正逆反应速率相等的含义。 2.证据推理与模型认知：建立化学平衡状态的思维模型，通过对典型范例的分析，培养逻辑推理能力。 3.科学探究与创新意识：通过对高炉炼铁等实际问题的探究，培养严谨、科学的态度和创新意识，认识化学平衡研究对工业生产和提高反应效率的重要意义。 一、教学重点 1.可逆反应的概念和特征 2.化学平衡状态的定义和特征、 3.化学平衡状态的判断方法 二、教学难点 1.化学平衡状态本质的理解。 2. 化学平衡状态判断方法的灵活运用。 本节教学内容出自苏教版（2019 年版）高中化学选择性必修 1 专题 2 第二单元第 2 课时《化学平衡状态》。化学反应速率与化学平衡是化学学科的重要理论之一，它在整个中学化学学习中起着承前启后的作用，是后续学习电离平衡、水解平衡等知识的基础。 本课时聚焦化学平衡状态，教材先通过啤酒或可乐打开瓶盖后气泡冒出的现象引入可逆反应的概念，接着详细阐述可逆反应的特征、注意事项，并列举多个常见的可逆反应实例，帮助学生理解可逆反应的本质。随后，以可逆反应的浓度 - 时间曲线和速率 - 时间曲线为切入点，引导学生分析得出化学平衡状态的定义和特征。最后，从速率和变量两个角度深入探讨化学平衡状态的判断方法。这种编排符合学生的认知规律，由浅入深、循序渐进地引导学生认识和理解化学平衡状态。 教学对象为高中生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验技能，在之前的学习中，学生已经掌握了化学反应速率的概念和影响因素，对化学反应有了一定的认识。但化学平衡状态是一个较为抽象的概念，对于学生来说理解起来有一定的难度。 在思维方面，高中生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们能够对一些直观的现象进行分析和总结，但对于抽象的概念和理论，还需要借助具体的实例和图像来辅助理解。在学习能力上，学生已经具备了一定的自主学习和合作探究能力，但在分析问题和解决问题的能力上还有待提高。 此外，学生在学习过程中可能会受到初中化学中“化学反应完全进行”观念的影响，难以理解可逆反应和化学平衡状态的概念。因此，在教学过程中，教师应充分利用生活实例和实验现象，引导学生逐步建立化学平衡的概念，通过分析具体的可逆反应，帮助学生理解化学平衡状态的特征和判断方法，培养学生的逻辑思维能力和科学探究精神。 教学环节一 新课导入 【提问】同学们，老师先给大家展示几幅生活中的场景图片。第一幅是有人打开啤酒瓶，气泡不断冒出的场景；第二幅是可乐饮料摇晃后打开瓶盖，大量气泡涌出的场景。大家在生活中应该也都有过类似的经历，那现在请大家思考一下，为什么啤酒或可乐打开瓶盖后气泡会不断冒出呢？给大家几分钟时间，前后桌可以相互交流讨论一下。（给学生足够的时间进行思考和讨论，鼓励他们大胆发表自己的想法） 【学生回答】瓶盖打开后压强减小 【讲解】大家讨论得很热烈，也提出了很多有创意的想法。其实啊，这是因为瓶内存在(CO₂)的溶解平衡：(CO₂(aq)⇌CO₂(g))，瓶盖打开后压强减小，平衡打破，原本溶解在液体中的(CO₂)就会以气泡的形式逸出。早在1861年，贝特洛首次提出 “可逆反应” 概念，揭示了化学反应的双向性。如今，从工业合成氨到生命体中的酶催化反应，平衡思想贯穿化学研究与生产。就像我们刚刚看到的啤酒和可乐中的(CO₂)溶解平衡，就是一个典型的可逆反应体现。 【引入】那么，什么是可逆反应？可逆反应又有哪些特征和规律呢？带着这些问题，我们今天就一起来深入学习化学平衡状态的相关知识。 设计意图 1.激发学生兴趣：展示生活中常见的啤酒和可乐冒泡场景，能让学生迅速将化学知识与生活实际联系起来，激发他们对现象背后原理的好奇心和探究欲望，提高课堂参与度。 2.引入化学概念：通过解释啤酒和可乐冒泡的原理，自然地引出“可逆反应”和“化学平衡”的概念，让抽象的化学知识变得具体而有趣，降低学生学习的难度。 3.培养科学思维：组织学生对现象进行思考和讨论，能培养他们的科学思维和合作交流能力，引导学生从化学的角度去观察和分析生活中的现象，提高学生的化学素养。 4.明确学习目标：由生活现象引出本节课要学习的可逆反应和化学平衡状态的知识，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 可逆反应 活动一：可逆反应的概念和特征 【引入】同学们，我们先来看一个生活中的现象，为什么啤酒或可乐打开瓶盖后气泡会不断冒出？其实这是因为瓶内存在的溶解平衡：，瓶盖打开后压强减小，平衡打破。早在1861年，贝特洛首次提出 “可逆反应” 概念，揭示了化学反应的双向性。如今，从工业合成氨到生命体中的酶催化反应，平衡思想贯穿化学研究与生产。下面我们就来学习可逆反应。 【提问】什么是可逆反应？请举例说明可逆反应的特征？ 【讲解】1. 思考并回答可逆反应的概念：在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。例如。 1. 总结可逆反应的特征： · 同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 · 反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 · 反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 · 反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【总结】强调：可逆反应的概念关键在于“同一条件”，并且正逆反应是同时进行的。我们学过的很多反应都是可逆反应，比如、等。书写可逆反应的化学方程式时，要用“”而不是“=”。 【学生任务】举例我们学过的可逆反应有哪些，并书写化学方程式。 【教师点评】展示学生书写的可逆反应方程式，进行点评和总结，强调可逆反应的普遍性和书写规范。 设计意图 通过生活中的现象引入可逆反应的概念，激发学生的学习兴趣。让学生自己举例和总结可逆反应的特征，培养学生的归纳总结能力。通过对应训练，加深学生对可逆反应概念和特点的理解。 活动二：可逆反应的限度 【引入】我们知道了可逆反应的概念和特征，那可逆反应进行的程度是怎样的呢？下面我们来看一个实际的例子。高炉炼铁的主要反应为：$Fe_2O_3 + 3CO\xlongequal{高温}2Fe + 3CO_2$，从炼铁炉口排出的尾气中总是含有一定量的。100多年前，人们曾认为这是由于与铁矿石接触时间不够的缘故。为使反应进行得完全，当时曾耗巨资改建高炉，通过增加炼铁炉的高度以延长和的接触时间，结果尾气中的体积分数并未减少。这是为什么呢？ 【问题】请同学们思考上述炼铁反应尾气中体积分数未减少的原因。 【学生思考】讨论并回答，该反应是可逆反应，在高温下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，同时，铁与二氧化碳反应也能生成氧化铁和一氧化碳，反应进行是有限度的。 【讲解】评价、强调：这说明研究化学反应，不仅要明确反应的方向，还应关注反应进行的限度。可逆反应在一定条件下会达到一个限度，反应物和生成物的浓度不再改变，但反应并没有停止。 设计意图 通过高炉炼铁的实际例子，让学生直观地认识到可逆反应的限度问题，培养学生运用化学知识解释实际问题的能力。 活动三：典例精讲 【展示题目】例1.已知反应，下列说法正确的是(　　) A. 向密闭容器中充入1 mol 和3 mol ，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 B. 向密闭容器中充入一定量和，放出92.4 kJ的热量时，生成了2 mol C. 向密闭容器中充入1 mol 和足量，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 D. 向密闭容器中充入2 mol ，充分反应后，吸收了92.4 kJ的热量 【学生回答】B 【讲解】该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。A选项，充入1 mol 和3 mol ，反应不能进行到底，放出的热量小于92.4 kJ，A错误；B选项，放出92.4 kJ的热量时，说明生成了2 mol ，B正确；C选项，同理，充入1 mol 和足量，反应不能完全进行，放出的热量小于92.4 kJ，C错误；D选项，充入2 mol ，反应不能完全进行，吸收的热量小于92.4 kJ，D错误。 【展示题目】例2.可逆反应：，充入由组成的氧气一段时间后，存在下列物质中的( ) A. 多余的氧气中 B. 生成的三氧化硫中 C. 氧气和二氧化硫中 D. 二氧化硫、氧气和三氧化硫中 【学生回答】D 【讲解】因为该反应是可逆反应，充入的会参与正反应生成含的，同时含的又会发生逆反应生成含的和，所以会存在于二氧化硫、氧气和三氧化硫中，D正确。 【展示题目】例3.在密闭容器中进行反应，已知、、的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　) A. 为0.25 mol/L B. 为0.35 mol/L C. 为0.3 mol/L D. 为0.4 mol/L 【学生回答】A 【讲解】采用极限法分析。假设反应正向进行到底，则、的浓度最小为0，的浓度最大为0.4 mol/L；假设反应逆向进行到底，则的浓度最小为0，的浓度最大为0.2 mol/L，的浓度最大为0.3 mol/L。因为该反应是可逆反应，不能进行到底，所以各物质的浓度范围应该在极限值之间。A选项，为0.25 mol/L在合理范围内，A正确；B选项，为0.35 mol/L超出了最大浓度，B错误；C选项，为0.3 mol/L超出了最大浓度，C错误；D选项，为0.4 mol/L是反应正向进行到底的情况，实际不可能，D错误。 设计意图 通过举例和讲解，帮助学生理解概念，以及它们之间的关系。对应训练可以及时巩固学生所学知识，加深对可逆反应限度的理解。 教学环节三 化学平衡状态 活动一 化学平衡状态的建立 【引入】我们已经知道可逆反应有一定的限度，那这个限度是如何达到的呢？下面我们通过观察两个图像来探究可逆反应达到平衡状态的过程。 【问题探究】展示图2 - 15（某个可逆反应的反应物和生成物的浓度随时间的变化曲线）和图2 - 16（可逆反应的正、逆反应速率随时间的变化曲线），请同学们观察这两幅图，与同学交流讨论下列问题： 【问题1】随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？正、逆反应速率如何变化？ 【学生思考】分组讨论并回答： 反应开始时，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。随着反应的进行，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。 【问题2】当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？ 【学生思考】分组讨论并回答： 当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度不再变化，正、逆反应速率也不再变化 【问题3】当反应进行足够长时间后，反应是否停止？ 【学生思考】分组讨论并回答： 反应并没有停止，只是正反应速率等于逆反应速率。 【讲解】评价、总结：当正反应和逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随着时间而改变，这时的状态我们称之为化学平衡状态。化学平衡状态是一种动态平衡，反应仍在进行。 设计意图 通过图像分析，让学生直观地理解化学平衡状态的建立过程，培养学生的观察和分析能力,巩固对化学平衡状态概念和特点的理解。 活动二 化学平衡状态的特征 【引入】我们已经了解了化学平衡状态的建立，那化学平衡状态有哪些特征呢？ 【问题】请同学们阅读教材，总结化学平衡状态的特征。 【学生思考】阅读教材后回答： 1.研究对象为可逆反应。 2.。 3.正逆反应速率相等。 4.平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定。 5.外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变。 【讲解】评价、强调：化学平衡状态的特征可以用“逆、等、动、定、变”来概括。“逆”指研究对象是可逆反应；“等”指正逆反应速率相等；“动”指是动态平衡；“定”指各组分的百分含量保持一定；“变”指外界条件改变，平衡可能移动。 设计意图 通过总结化学平衡状态的特征，加深学生对化学平衡状态的理解。对应训练进一步考查学生对化学平衡状态特征的应用能力。 活动三 典例精讲 【展示题目】例1.正误判断 1. 可逆反应平衡状态的建立可以加入反应物从正反应方向开始，也可以加入生成物从逆反应方向开始。 1. 在化学平衡建立过程中，一定大于。 1. 化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果。 1. 化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等。 1. 化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例。 【学生回答】(1)√；(2)×；(3)√；(4)×；(5)× 【讲解】(1) 可逆反应可以从正反应方向开始建立平衡，也可以从逆反应方向开始建立平衡，(1)正确；(2) 在化学平衡建立过程中，开始时大于，随着反应进行，逐渐减小，逐渐增大，最后，(2)错误；(3) 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的最大限度，(3)正确；(4) 化学反应达到化学平衡状态后，反应物和生成物的浓度保持不变，但不一定相等，(4)错误；(5) 反应混合物中各组分的浓度与化学计量数没有必然的比例关系，(5)错误。 【展示题目】例2.一定温度下，反应的焓变为。现将1 mol 充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A. ①② B. ②④ C. ③④ D. ①④ 【学生回答】D 【讲解】①中，随着反应进行，的物质的量逐渐减少，当物质的量不再变化时，说明反应达到平衡状态，①正确；②中，反应过程中气体的总质量不变，恒压条件下，容器体积会变化，但密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，②错误；③中，反应过程中始终不变，不能说明反应达到平衡状态，③错误；④中，的消耗速率和生成速率相等，即，说明反应达到平衡状态，④正确。所以答案选D。 设计意图 通过对应训练，巩固学生对化学平衡状态的理解。 教学任务三 化学平衡状态的判断 活动一 从速率角度判断化学平衡状态 【引入】我们知道了化学平衡状态的概念和特征，那如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？首先我们从速率的角度来探讨。 【问题】思考并回答如何从速率角度判断化学反应是否达到平衡状态。 【学生思考】回答： 1.同种物质：。 2.不同物质：（化学计量数之比）。 【讲解】评价、强调：判断时要注意“正逆相等”，即反应方向相反，速率数值符合化学计量数之比。可以通过一个思维模型来理解，先看方向，再看数值。 设计意图 从速率角度引导学生判断化学平衡状态，培养学生的逻辑思维能力，让学生掌握从速率角度判断平衡状态的方法。 活动二 从变量角度判断化学平衡状态 【引入】除了从速率角度判断，我们还可以从一些变量的角度来判断化学反应是否达到平衡状态。 【问题】思考并回答从哪些变量可以判断化学反应达到平衡状态。 【学生思考】回答： 1.对同一组分，、、（质量分数）、（物质的量分数）等，保持不变则平衡。特例：，、一定时，不能判定平衡。 2.温度保持不变则达到平衡（绝热体系）。 3.对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡。 【讲解】评价、总结：判断的关键是“变量不变则平衡”，要注意一些特殊情况。对于不同的反应，要具体分析哪些变量是变化的。 设计意图 从变量角度引导学生判断化学平衡状态，培养学生的逻辑思维能力，让学生掌握从变量角度判断平衡状态的方法。 活动三 典例精讲 【展示题目】例1.在密闭容器中进行反应，已知反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.6 mol•L-1、0.3 mol•L-1、0.6 mol•L-1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的状态是(　　) A. 为1.2 mol•L-1、为0.6 mol•L-1 B. 为0.75 mol•L-1 C. 、均为0.45 mol•L-1 D. 为1.2 mol•L-1 【学生回答】B 【讲解】采用极限法分析。假设反应正向进行到底，则、的浓度最小为0，的浓度最大为1.2 mol/L；假设反应逆向进行到底，则的浓度最小为0，的浓度最大为1.2 mol/L，的浓度最大为0.6 mol/L。因为该反应是可逆反应，不能进行到底，所以各物质的浓度范围应该在极限值之间。A选项，为1.2 mol•L-1、为0.6 mol•L-1是反应逆向进行到底的情况，实际不可能，A错误；B选项，为0.75 mol•L-1在合理范围内，B正确；C选项，根据硫元素守恒，和的浓度之和应该始终为1.2 mol/L，而0.45 + 0.45 = 0.9 mol/L，不符合守恒关系，C错误；D选项，为1.2 mol•L-1是反应正向进行到底的情况，实际不可能，D错误。 【展示题目】例2.在密闭容器中发生反应(I2(g)＋H2(g)2HI(g))　H＝－14.9 kJmol-1，能说明反应已经达到化学平衡状态的是(　　) A．各物质的浓度相等 B．反应容器内压强不变 C．混合气体的颜色不再变化 D．单位时间内断裂(a mol H—H)键，同时形成(2a mol H—I)键 【学生回答】C 【讲解】A．各物质浓度相等不能说明反应达到平衡，错误；B．该反应前后气体体积不变，压强始终不变，不能说明反应达到平衡，错误；C．混合气体颜色不再变化，说明(I_{2})浓度不再变化，反应达到平衡，正确；D．单位时间内断裂(a mol H—H)键，同时形成(2a mol H—I)键，都是正反应方向，不能说明反应达到平衡，错误。 设计意图 通过对应训练，让学生掌握从速率角度和变量角度判断平衡状态的方法。 第2课时 化学平衡状态 一、可逆反应 1．概念：在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。 2．特征： (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。(3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 二、化学平衡状态 1．概念：在一定条件下的可逆反应体系中，当正反应和逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随着时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态。 2．特征：逆、等、动、定、变 三、化学平衡状态的判断 1.看速率（看正逆，除系数） （1）同种物质—— v正(A) = v逆(A) （2）不同物质—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比） 2.看变量（变量不变则平衡）（1）对同一组分，c、n、w(质量分数)、X％(物质的量分数)等，保持不变则平衡。特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g) w、X％一定时，不能判定平衡 （2）温度保持不变则达到平衡（绝热体系） （3）对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡 1.在一定温度下，向容积固定的密闭容器中充入一定量的和，发生反应。下列说法能说明该反应达到限度的是（ ） A. 和完全转化为 B. 、、的浓度不再变化 C. 、、的物质的量之比为 D. 正反应速率大于逆反应速率 2.已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g))　H＝－92.4 kJmol－1，下列说法正确的是(　　) A. 向密闭容器中充入1 molN2和3 mol H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 B. 向密闭容器中充入一定量N2和H2，放出92.4 kJ的热量时，生成了2 molNH3 C. 向密闭容器中充入1 mol N2和足量H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 D. 向密闭容器中充入2 mol NH3，充分反应后，吸收了92.4 kJ的热量 3.可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g))在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成(n mol O2)的同时生成(2n mol NO2) ②单位时间内生成(n mol O2)的同时生成(2n mol NO) ③用(NO2)、(NO)、(O2)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混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 在本节课的教学中，通过生活实例引入可逆反应的概念，学生较易理解。在讲解化学平衡状态时，结合具体反应图像分析，帮助学生理解，但部分学生的概念理解仍有困难。学生对化学平衡状态的2大类判断方法还不够熟练。后续教学应多增加实例练习，强化应用能力，提高学生的学习效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 $