1、第二单元 化学反应的方向与限度第2课时u 教材分析本节内容主要是让学生进一步建立化学平衡的概念、理解化学平衡的特征。化学平衡研究的对象就是可逆反应，通过回顾以往所学过得可逆反应，归纳总结出可逆反应的特点，进一步加深学生对可逆反应的理解，从而为化学平衡的学习奠定一定的基础。教材通过高炉炼铁实例让学生感知化学反应是有限度的，通过可逆反应中反应物和生成物浓度的变化图像及可逆反应反应速率随时间的变化图像，引导学生总结化学平衡的特征。为后面化学平衡移动的学习奠定基础。u 教学目标变化观念与平衡思想：从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。证据推理与模型认知：熟知化学平衡状态的特征，
2、建立化学平衡状态判断方法的思维模型。u 教学重难点【教学重点】1.了解化学反应的可逆性理解可逆反应的特征。2.从可逆反应化学平衡状态的建立过程,结合图像理解化学平衡是一种动态平衡。【教学难点】化学平衡状态的判断。u 教学过程一、导入新课【温故知新】何为可逆反应？回顾我们学过的可逆反应有哪些？N2 +3H22NH3 Cl2+ H2O HCl+HClO2SO2+O2 2SO3二、讲授新课【思考】1.在容器中充入SO2和18O2，在一定条件下发生反应：2SO2 +O22SO3，一段时间后，18O原子存在于哪些分子中?原因是什么?答案：SO2、 O2、SO3分子中都可能存在18O原子。SO2与18O2
3、反应生成SO3，所以SO3中有18O原子，该反应是可逆反应，生成的SO3同时又有部分分解，分解出的SO2和O2中也会有18O原子。2.对于可逆反应2SO2+O22SO3，在一密闭容器中充入2 mol SO2和2 mol O2，能否生成2 mol SO3?原因是什么?答案：否。 要生成2 mol SO3，必须2 mol SO2完全反应，而该反应为可逆反应，即使O2过量，也不能将SO2完全转化成SO3。【新课讲解】可逆反应【讲解】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。NH3 + H2O NH3H2O NH4+ + OH-2.特征双向性：可逆反应分为方向相反的两个方
4、向，正反应方向和逆反应方向。双同性：正逆反应在相同的条件下，同时进行。共存性：反应物与生成物共存。【讲解】不可逆反应有些反应因逆反应进行程度太小而可忽略，正反应几乎完全进行到底，一般认为这些反应不可逆。如碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液生成碳酸钙沉淀、氯气与溴化钠溶液生成溴单质和氯化钠等。【交流讨论】高炉炼铁的主要反应为：Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2，从炼铁炉口排出的尾气中总是含有一定量的CO。100多年前，人们曾认为这是由于CO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CO和Fe2O3的接触时间，结果尾气中CO的体积分数并未减少。你知
5、道这是什么原因吗?【讲解】炼铁反应的进行是有限度的高温下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；同时，铁与二氧化碳也能生成氧化铁和一氧化碳。该反应是可逆反应。【强调】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。【交流讨论】如图分别为可逆反应进行过程中物质的浓度、反应速率随时间的变化曲线，观察这两幅图，与同学交流讨论下列问题：（展示图片：左图为可逆反应中生成物和反应物的浓度随时间的变化；右图为可逆反应的反应速率随时间的变化） 【提问】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?【讲解】反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。反应开始时正反应速率最大
6、，由于起始生成物浓度很小，逆反应速率很小。随着反应的进行，正反应速率随着反应物浓度的下降而逐渐变小；逆反应速率生成物浓度的上升而不断增大【提问】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?正、逆反应速率是否发生变化?【讲解】当反应进行足够长时间后，最终反应物、生成物浓度均达到保持不变的状态。此时，正反应速率等于逆反应速率。【提问】3.当反应进行足够长时间后，反应是否停止? 【讲解】反应进行到一定程度时，v正=v逆0，达到化学平衡状态，反应并未停止。【归纳总结】化学平衡的建立过程在一定条件下，把某可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：【新课讲解】化学平衡状态【
7、讲解】定义：当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。【总结】化学平衡是一种动态平衡，v(正)=v(逆)0【注意】研究对象：可逆反应基础：外界条件不变内在本质：v(正)=v(逆)0外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变【归纳总结】化学平衡状态的特征逆：化学平衡研究的对象是可逆反应等：v(正)= v(逆) 0动：化学平衡是一种动态平衡定：反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变变：外界条件改变，平衡也随之改变【总结】化学平衡状态的判断方法：反应中“变化的量”“不变” 时，即达到化学平衡状态。【归纳总结】化学平衡状态的标志(1)直接标
8、志速率关系： v(正)v(逆) 0 。同种物质：生成速率等于它的消耗速率。不同种物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。浓度：各组分的浓度保持不变但不一定相等。(2)间接标志化学键的断裂与形成。各组分的量(质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、体积、体积分数等)不变。反应体系中气体的总压强、气体的总质量、气体的总物质的量、混合气体的平均相对分子质量、密度等都是有条件的特殊规律，视具体反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。【注意】变化着的量不再改变可作为达到化学平衡状态的标志。(3)特殊标志体系的颜色、温度不变。三、课堂练习1.合成氨工业为人类解决粮食问题做出了
9、巨大贡献。一定条件下，在密闭容器中进行合成氨反应：N2+H2 NH3，当正、逆反应速率相等且不等于零时，下列说法不正确的是( )A. N2、H2完全转化为NH3B. N2、H2、NH3在容器中共存C. 反应已达到化学平衡状态D. N2、H2、NH3的浓度不再改变【解析】反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，当正、逆反应速率相等且不等于零时，化学平衡状态。A.可逆反应中，反应物不能完全转化为氨气，故A错误；B.N2、H2、NH3在容器中共存，故B正确；C.正、逆反应速率相等且不等于零时的状态是化学平衡状态，故C正确；D.化学平衡状态时，各组分的浓度不随时间的变化而变化，故D正确。答案：A
10、。2.已知可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，可以说明该反应已经达到平衡状态的是( )v正=v逆0NO2全部转化成N2O4c(NO2)=c(N2O4)N2O4不再分解NO2的百分含量不再改变体系的颜色不再发生变化A. B. C. D.【解析】化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等，但不为0，标志是各组分的百分含量保持不变，据此可知，均可以说明该反应已经达到平衡状态。由于该反应是可逆反应，NO2不可能全部转化为N2O4，不符合题意。c(NO2) =c(N2O4)是一种特殊情况，并不能说明反应达到平衡状态，不符合题意。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应都在进行，N2O4的分解速率不可能为0，
11、不符合题意。反应体系中，NO2为红棕色而N2O4为无色，体系的颜色不变说明NO2的浓度不变，反应达到平衡状态，符合题意。答案：B3. 在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)C(s)+H2O(g) CO(g) + H2(g)；(乙)CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g)。现有下列状态：混合气体的平均相对分子质量不再改变恒温时，气体的压强不再改变 各气体组分浓度相等断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍 混合气体的密度保持不变单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量之比为9:1同一时间内，消耗水蒸气的物质的量等于消耗氢气的物质的量。其中能表明甲、乙容器中的反应都达到平
12、衡状态的是( )A. B. C. D.【解析】甲容器中，碳呈固态，该可逆反应属于反应前后气态物质系数增大的反应；乙容器中，该可逆反应属于反应前后气态物质系数不变的反应，故乙容器中混合气体的平均相对分子质量、密度、压强都始终保持不变，不符合题意。各气体组分浓度相等，不能表明反应达到平衡状态，不符合题意。断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍，即氢氧键的断裂速率等于氢氧键的生成速率，符合题意。消耗水蒸气与生成氢气是同一反应方向，不符合题意。同一时间内，消耗氢气的物质的量等于消耗水蒸气的物质的量，即消耗氢气的物质的量等于生成氢气的物质的量，符合题意。答案：D。4.在一定温度下，恒容密闭容器中发生可逆
13、反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，该反应达到平衡状态的标志是( )Z的生成速率与Z的分解速率相等单位时间内生成a molX，同时生成3a molYX、Y、Z的浓度不再变化X、Y 、Z的分子数之比为1:3:2X、Y 、Z的浓度相等X、Y、Z的质量不再变化A. B. C. D.【解析】用Z表示的正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态；单位时间内，生成a mol X与生成3a mol Y是同一反应方向，不能说明反应达到平衡状态；各物质的浓度不再变化，说明反应达到平衡状态；X、Y、Z的分子数之比为1:3:2，不能说明反应达到平衡状态；各物质的浓度相等，不能说明反应达到平衡状态；各物质的质量不再变化
14、，说明反应达到平衡状态。答案：A四、课堂小结板书设计化学平衡状态的判断1、定义：当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，称之为化学平衡状态。2、特征：逆、等、动、定、变3、标志(1)直接标志：速率关系： v(正)v(逆) 0 。浓度：各组分的浓度保持不变但不一定相等。(2)间接标志：化学键的断裂与形成。各组分的量(质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、体积、体积分数等)不变。反应体系中气体的总压强、气体的总质量、气体的总物质的量、混合气体的平均相对分子质量、密度等都是有条件的特殊规律，视具体反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。(3)特征标志：体系的颜色、温度不变 10 / 10
