高一化学可逆反应中的化学平衡

6.2 反应物如何尽可能转变成生成物

第1课时可逆反应中的化学平衡

【教学目标】

知识与技能：

1．理解可逆反应和化学平衡

2．初步学会化学平衡状态的判断

过程与方法：

1．通过一张破损的表格巩固可逆反应的概念及特征

2．由合成氨反应中各物质浓度变化的数据分析正逆反应速率的变化趋势，从而找到平衡点，理解化学平衡状态的建立。

情感态度与价值观：

感悟化学平衡是可逆反应的一种状态，并将其推广到生活中的方方面面。

【教学重点和难点】

重点：可逆反应、化学平衡的概念

难点：理解正逆反应速率与化学平衡的关系及动态平衡

【设计思路】

主要采用表格数据的分析以及对速率变化趋势v-t图像的分析，让同学们造成多次认知冲突，并在冲突中不断深化对于可逆反应及化学平衡的认识，以期提高学生的读图读表能力以及基本作图能力，为今后化学平衡移动理论的教学奠定较为扎实的基础。

【教学过程】

见图

引入：在科学研究中，实验是我们的主要手段，而实验测得的数据则往往用表格进行记录以便分析与研究。但总有些马大哈很不小心，没有将实验数据妥善地保存好，将实验报告弄脏

了或是撕坏了，屏幕上就有这么一张破损的表格，这是一张模拟合成氨反应的实验记录单，请问大家如果你在进行该项实验，又找不到破损的碎片的话，你该如何处理。（重做）能不能请大家用所学过的知识“猜”（计算）一下，丢失的数据应该是什么？并填在手中的表格中。

教师行为：抽取学生答卷进行投影，并请同学解释计算过程。

接着请同学推测3~4小时以后各反应物浓度的值，教师：其实正如大家刚才所说遇到这种情况正确的做法应该是重做该实验，所以实验人员还是在相同条件下将本实验重新做了一次，并记录数据，请大家比较实验数值与我们刚才预测的数值是否相同。

为何氮气与氢气都有剩余？？

学生回答：该反应为可逆反应！

复习：可逆反应的定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。

在次过程中应特别强调“同一条件下”这一关键词。如遇学生忽视这一问题，可举例石灰石的分解与形成提问是否为可逆反应以帮助其记忆。

巩固练习：

1.氢气与氧气燃烧得到水，电解水又得到氢气与氧气；

2.氯化铵的“升华”；

3.合成氨反应

教师提问：那么可逆反应又有何特征呢？如果学生无法回答，可举例氨水中的微粒加以说明。氨水中主要存在氨分子、水分子、一水合氨分子、铵根离子及氢氧根离子，可见可逆反应的特征为：反应物不能完全转化为生成物，故反应物与生成物同时存在。

在一定温度和压强下本实验是一个可逆反应，所以反应后氮气与氢气以及氨气同时存在是合理的！

板书：

一、可逆反应：

1．定义：在同一条件下，正反应和逆反应同时发生的化学反应称为可逆反应。

2．特征：

教师：请大家还是再观察一下这张表，3~4小时以后我们可以看到反应物以及生成物的浓度如

何？（不变了）我们是否可以这样认为：该反应已经结束了，反应已经“停”了？接下来让我们来继续研究在可逆反应进行了一段时间以后到底会不会跟非可逆反应一样停下来。大家觉得我们可以通过分析什么物理量去研究反应是否停止？（速率）速率为零则反应就停了，相反则没有停。

那么研究一个可逆反应的速率与原来所讲的非可逆反应的速率有何不同吗？

非可逆反应只有一个方向，而可逆反应有正逆两个方向！

请说出合成氨反应中可分析的所有速率：氮气的消耗速率、氢气的消耗速率、氨气的生成速率、氨气的消耗速率、氮气的生成速率、氢气的生成速率。其中氮气的消耗速率、氢气的消耗速率、氨气的生成速率表示正反应速率，氨气的消耗速率、氮气的生成速率、氢气的生成速率表示逆反应速率。那么我们应该选择哪些速率进行分析呢？（正反应逆反应速率都要分析）各取一个进行比较，还得挑选同一物质进行比较才有可比性！因为即使都表示正反应速率，不同物质所表示的速率数值会有所不同。

教师讲解复习提示：

我们就约定正反应速率选择氮气的消耗速率，相应地你反应速率选择氮气的生成速率进行分析比较，那么速率与什么因素有关呢？在其他条件一定的情况下，反应的速率由反应物的浓度决定，由于该反应是可逆反应，氮气的消耗速率应与正反应的反应物氮气的浓度有关，氮气的生成速率应与逆反应的反应物氨气的浓度有关。

请同学分别绘图：正、逆反应速率随时间变化图，并展示。

（在此可针对同学们画图时图像的变化趋势及起点终点选择问题进行讲解）

请同学们将两张图合并重新画在一张图上，并交流展示。

教师提问（或由同学讲解）：

正逆反应速率在一定时间后应都不再发生变化，那么是否会象老师所绘制的图像这样平行到永远呢？（不会，正反应速率高于逆反应速率则表示氮气的消耗大于生成，那么氮气的浓度将会减少而不是不变，不符合表格中的事实），再请同学们讨论下某某同学的这张图是否正确，（错，达到交点后正逆反应速率相等，即氮气的生成与消耗速率相等，那么氮气的浓度不再发生变化，所以下一时刻正、逆反应速率都不会再发生变化，而不是继续增大和减小），我们把从交点以后开始可逆反应处于的状态叫做化学平衡状态！请注意这时反应停了吗？正逆速率为0吗？（不为0，没有停）请同学们把书翻到47页，我们看下化学平衡状态的定义。定义告诉我们第一：化学平衡状态存在于（可逆反应）中，第二，前提是（条件不发生变化），第三，什么时候开始可逆反应达到化学平衡（v(正) = v（逆））,第四，达到平衡以后宏观上我们可以看到（各组分浓度或百分含量不变），最后从刚才的图像中我们可以看到，达到平衡状态以后正逆反应速率都不为0所以，化学平衡是一种动态平衡！

板书：

可逆反应

二、化学平衡条件不再变化

V(正) = V(逆) ≠ 0

各组分百分含量不再变化

教师：接下来请同学一起观察这样一张图，我首先画上氮气的消耗速率来表示正反应速率以及氮气的生成速率来表示逆反应速率，请同学们思考，如果要在这样图象上再画上氢气的消耗速率来表示正反应速率以及氢气的生成速率来表示逆反应速率该怎么画？（氢气的速率应该是氮气速率的3倍）可逆看到如果刚才选择氢气的速率作为参考，其结果与氮气一样，还是在这个时刻该可逆反应达到平衡状态，请大家继续观察氮气的消耗速率曲线与氢气的生成速率曲线，他们有交点吗？交点意味着这么？（氮气的消耗速率等于氢气的生成速率）这时达到平衡状态了吗？（没有）结论：判断时候一个可逆反应是否达到平衡状态，也就是要找到正反应速率是否等于逆反应速率，同时还得注意参考物的计量系数！

巩固练习：

下列说法中，可以证明N2+3H22NH3已达到平衡状态的是（）

A ．每消耗1mol氮气的同时，生成2mol氨气

B ．每消耗1mol氮气的同时，生成1mol氢气

C ．每消耗1mol氨气的同时，消耗1.5mol氢气

D ．氢气的消耗速率等于氨气的消耗速率

E ．氮气的生成速率等于氨气的消耗速率的一半

F ．氢气的生成速率为氮气的消耗速率的三倍

教师介绍：无处不在的化学平衡

酒精测定仪中的化学平衡

洗涤剂的有效利用

大气臭氧层中的化学平衡

人体血液中的酸碱平衡

大家试想，由于在合成氨反应中存在化学平衡，所以氮气和氢气能完全转化为氨气吗？事实上作为原料气的氮气与氢气理论上只有不到20%能够转化成产品氨气，这将引起巨大的浪费，聪明的化学家们是如何解决这一问题的呢，我们在以后学习中将会得到答案。

【教学反思】

当初选择这一节课的原因，化学平衡理论是化学基本理论中的一个难点，在教学中我发现，通过本章节的学习同学们对于勒沙特列原理都能通过背诵基本掌握，但对该原理的深层次的原因却一知半解，要灵活应用更是无从谈起，究其原因还是没有将化学反应速率与可逆反应进行有机的结合，所以本节课在本章中起着承上启下的重要作用，有必要多加些笔墨。

在本节课的设计及修改过程中，我始终牢记本次研讨的主题：“关注学生表现，提高学习

效率”，个人认为关注学生的表现可以分为多个层次和方面，这个学生的表现的定义不光是课堂内的学生的表现，也可以是往届学生的表现或是该学生在上节课、上周甚至上学期的表现，这种关注其实就是在课前对教学对象的了解和估计，以便有针对性地进行教学设计，前面已经提到正是因为以往学生对化学反应速率与化学平衡关系理解的薄弱促使我想到利用图形结合的方法来进行本节的教学。其次，对学生的表现的关注更多体现在课堂的教学中，这种关注有些是预设的也有些是意料外生成的，例如，请同学填表之前我已经估计到学生有一定得计算能力也对过量问题有一定得认识，会得到只考虑过量问题的答案，并准备好引起学生认知冲突的一组数据激发学生深入研究的兴趣，例如在问到可逆反应的定义时，同学遗漏“同一条件下”这一关键词，所以我马上找了应对的策略及例证。同时关注学生的表现也要关注不同层次学生的表现，在刚才的提问过程中，我有针对性地选择了不同层次的学生回答不同难度的问题，这样不仅检验了教学效果，也能激起同学们的学习热情。在完成本节的教学内容后，我深刻体会到没有预设的生成对于提高教学效率的作用微乎其微，而只有预设没有生成那么其结果必然是事倍功半，只有精心的预设加上合理利用自然的生成才能有事半功倍的效果。

最后，通过这次精心准备的经历，我发现自己在平时的教学中的很多问题，比如想当然，认为某些知识点已经讲过或是很简单就一笔带过，结果是教学效果非常不理想，因为我是在用我自己的认知能力水平去衡量现在的学生，这是不可取的，所以我想说，关注学生的表现，一定要站在学生的立场思考问题，并经常利用不同的手段来检验预设的教学目标是否完成及时修正。