《等效平衡》教學(xué)設(shè)計

1、等效平衡教學(xué)設(shè)計化學(xué)平衡是歷年來高考的重點和熱點，而化學(xué)平衡中的“等效平衡 ”更是化學(xué)平衡中的難點，若能洞悉各類“等效平衡 ”的有關(guān)問題，那么一切有關(guān)化學(xué)平衡的問題也就迎刃而解了?！暗刃胶?”的問題已有較多的文章見諸報刊雜志，但在教學(xué)實踐中教師和學(xué)生還是感到困難重重。 如何突破這一難點，讓學(xué)生不僅易于掌握，而且能靈活應(yīng)用，就成為教學(xué)研究的一個重要課題。教學(xué)目標(biāo)知識與技能認(rèn)識從不同起始狀態(tài)下化學(xué)平衡的建立過程。過程與方法通過典例分析，掌握分析等效平衡問題的方法。情感態(tài)度價值觀進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自主合作探究的能力。教學(xué)重難點1 .教學(xué)重點：等效平衡問題2 .教學(xué)難點：應(yīng)用勒夏特列原理分析各類等效平衡

2、教學(xué)設(shè)計思路首先通過一些簡單具體的例子，提出等效平衡的概念，然后應(yīng)用勒夏特列原理分析各類等效平衡，從而理解各種類型等效平衡的模式，最后應(yīng)用結(jié)論，分析復(fù)雜的問題。本教學(xué)案例的突出之處在于，應(yīng)用勒夏特列原理分析等效平衡，讓學(xué)生理解過程，從而能夠深刻的理解應(yīng)用，而不是簡單的給出結(jié)論，讓學(xué)生死記硬背，生搬硬套。如何設(shè)計合適的問題，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論，正是本教學(xué)設(shè)計試圖解決的問題。教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)1 ：等效平衡的概念【比喻】從我家到你家的中間有一個美麗的花園，從我家出發(fā)可以去， 從你家出發(fā)也可以去，從我家和你家的任意一個地方出發(fā)都可以到達(dá)這個美麗的花園。引出課題：等效平衡問題。【例析】我們來看如下可逆

3、反應(yīng)，在一定條件下，按照不同的起始物質(zhì)的量，達(dá)到平衡狀態(tài)時，各種物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之間有何關(guān)系：N2 + 3H22NH3 1mol 3mol 0 0 0 2mol 0.5mol 1.5mol 1mol師生共同分析，采用極限假設(shè)法，通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，與原平衡相等，則的量相當(dāng)。像這樣的問題，我們稱之為“等效平衡 ”。【板書】一、等效平衡的概念在一定條件下，可逆反應(yīng)只要起始濃度相當(dāng)，無論經(jīng)過何種途徑，但達(dá)到化學(xué)平衡時，只要同種物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）相同，這樣的平衡稱為等效平衡。【說明】1.我們所說的“等效平衡 ”與 “完全相同的平衡狀態(tài)”不同 ;

4、 “完全相同的平衡狀態(tài) ”在達(dá)到平衡狀態(tài)時，任何組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) （或體積分?jǐn)?shù)）對應(yīng)相等，并且反應(yīng)的速率等也相同;而 “等效平衡 ”只要求平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）對應(yīng)相同，反應(yīng)的速率、壓強(qiáng)、物質(zhì)的量濃度等可以不同。2 .一定條件指的是同T同V或者同T同p3 . 平衡狀態(tài)（終態(tài)）只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)，（無論從什么方向開始投料是一次還是分成幾次，擴(kuò)大 縮小或縮小 擴(kuò)大的過程，）只要起始濃度相當(dāng)，就達(dá)到等效平衡狀態(tài)。教學(xué)環(huán)節(jié)2：等效平衡的分類【例析】下面我們再來分析一下剛才的那個例子，然后看看能否找出這些反應(yīng)物與生成物之間滿足如何關(guān)系，平衡才算是“等效 ”的。N2 +

5、3H22NH3 1mol 3mol 0 0 0 2mol 0.5mol 1.5mol 1mol a mol b mol c mol 2mol 6mol 0【討論】按極限假設(shè)法分析，若也與是等效平衡，a、 b、 c 之間應(yīng)該滿足什么關(guān)系?a:b是否一定等于N2和H2的化學(xué)計量數(shù)之比1:3?按投料，也可與形成等效平衡嗎 唐能，條彳是什么？【教師引導(dǎo)學(xué)生分析】若與是等效平衡a：b 一定等于N2和H2的化學(xué)計量數(shù)之比1:3,其他就不見得了，要看作參照的那種投料比了，例如若中起始物質(zhì)的量為n(H2)= 1mol, n(N2)= 1mol,則中a:b就不應(yīng)該為1:3 咯。若是恒溫恒容條件下，按照投料，起始

6、濃度都變?yōu)榈? 倍，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡會向正方向移動，故與不是等效平衡；若是恒溫恒壓條件下，起始物質(zhì)的量變?yōu)榈? 倍， 容積也會擴(kuò)大到原來的 2 倍， 相當(dāng)于是在2 個等大的容器中分別反應(yīng)，各自達(dá)到平衡態(tài)，然后再混合，其中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)應(yīng)該是不會變的。因此在恒溫恒壓條件下，與是等效平衡。【例析】下面我們再看一個例子：CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)A 2mol 2mol 0 0B 0 0 4mol 4molC 1mol 1mol 1mol 1molD 4mol 4mol 2mol 2molE x mol y mol z mol w mol【討論】分別分析在恒溫恒

7、容和恒溫恒壓條件下A、B、C、D是否是等效平衡?若 E 與 A 為等效平衡，x、 y、 z、 w 應(yīng)滿足如何關(guān)系?【小結(jié)板書】二、等效平衡的分類1. 對于化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)在定溫定容條件下，只改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效。在定溫定壓條件下，改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，達(dá)到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。2. 對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)不論是在定溫定容條件下還是在定溫定壓條件下，改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的

8、量，只要按化學(xué)計量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，達(dá)到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。教學(xué)環(huán)節(jié)3：等效平衡的應(yīng)用【例1】在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的 密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令 a、b、c分別代表初始時加入的的物質(zhì)的量（mol）,如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請?zhí)羁眨喝?a=0, b=0,貝U c=o若 a=0.5,貝1J b=? c=o a、 b、 c 的

9、取值必須滿足的一般條件是， （請用兩個方程式表示，其中一個只含 a和c,另一個只含 b 和 c）答案：c=2 b=0.25， c=1.5【例 2】如圖所示，在一定溫度下，把2 體積N2 和 6 體積 H2 通入一個帶有活塞的容積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發(fā)生以下反應(yīng)：（正反應(yīng)放熱），若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得混合氣體的體積為7 體積。據(jù)此回答下列問題：保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè) a、b、c分別代表初始加入的N2、H2 和 NH3 的體積， 如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同，那么：若a=1, c=2,則b=在此情況下，反應(yīng)起始時將向（填 “正 ”或 “逆 ”

10、） 反應(yīng)方向進(jìn)行。若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則 c的取值范圍是在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為 6.5體積，則可采取的措施是，原因是 。解析：化學(xué)反應(yīng)：在定溫、定壓下進(jìn)行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，只要起 始時就可以達(dá)到。已知起始時各物質(zhì)的體積分別為1 體積N2、 b 體積H2 和 2 體積。根據(jù) “等價轉(zhuǎn)換 ”法，將 2 體積通過反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成和的體積，則相當(dāng)于起始時有(1+1)體積和(b+3)體積，它們的比值為，解得b=3。因反應(yīng)前混合氣體為8 體積，反應(yīng)后混合氣體為7 體積，體積差為 1 體積，由差量法可解出平衡時為 1 體積 ;而在起始時，的體積為c=2

11、 體積，比平衡狀態(tài)時大，為達(dá)到同一平衡狀態(tài)，的體積必須減小，所以平衡逆向移動。若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的平衡時的體積為1 可知，的體積必須大于1，最大值則為2體積和 6 體積完全反應(yīng)時產(chǎn)生的的體積，即為4 體積，則1由 6.5<7 可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動，亦即向放熱方向移動，所以采取降溫措施?！纠?】甲、乙兩恒溫容器開始時壓強(qiáng)相同，分別充入甲：2 molA +1 molB ,乙： 1.4mol A +0.7 mol B +0.6 mol C，發(fā)生反應(yīng)2A (g) +B (g)x C(g) 。達(dá)到平衡時兩者中C 的體積分?jǐn)?shù)相同。(1)若甲、乙均為恒容容器，則x

12、 =_;(2)若甲、乙均為恒壓容器，則x =_;(3)若 x =3，甲為恒容容器，乙為恒壓容器，則平衡時兩者中C 的量較多是 。解析：根據(jù)恒溫恒容Δn (g)≠0 ,即x≠3,將物質(zhì)折為一側(cè)，對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)均相等。故有2A (g) + B (g)x C(g)起始： 1.4mol 0.7 mol 0.6 mol轉(zhuǎn)化：molmol 0.6 mol所以： 1.4 += 2 或 0.7 += 1解得： x = 2又根據(jù)恒溫恒容時，當(dāng)Δn (g) = 0 ， x =3 時， 0.6 mol C 分解 成 0.4molA 與 0.2molB,即折為一側(cè)后，n(A)=1.4mol + 0.4mol = 1.8 mol, n(B)=0.7mol + 0.2mol = 0.9 mol,顯然，n(A) ： n(B)=2:1 ,同樣 符合要求。恒溫恒壓時起始A、B的物質(zhì)的量之比2:1,且不論x為何值