最新高中化学选修四第二章第三节化学平衡《化学平衡常数》教学设计精品版

2020年高中化学选修四第二章第三节化学平衡《化学平衡常数》教学设计精品版
人教版高中化学基于微粒观和动态平衡思想构建的化学平衡教学设计
【教材分析】
第二章和第三章的知识点由浅入深，关系紧密，层层相扣，形成一个完整的知识链。

任意环节的缺失和模糊都将造成后续内容学习的巨大困难。

速率的定义和计算→影响速率的因素（考虑单个反应的速率）→化学平衡(同时考虑可逆反应的两个反应的速率) →水溶液中弱电解质的电离平衡（两个或以上可逆反应互相影响，即同时考虑4个或以上反应的速率）→盐类水解平衡（同电离平衡，但情况）→沉淀溶解平衡（涉及两相互相转化的平衡）。

可见，化学平衡内容是理论难度加深的第一环节，是为后续平衡学习打好理论基础，并且建立学习模式的关键。

另外，本节另一个核心知识点——化学平衡常数，可以对平衡进行定量描述，是解释各类平衡众多特性的理论依据。

可以这么说，本节内容在第二章和第三章里是最核心、最重要的。

【学情分析】
高二学生，经过初三和高一的学习，他们已经储备了一定的相关知识：物质的溶解、溶解度、饱和溶液、可逆反应、化学平衡的限度、化学反应速率等，积累了一些化学方程式，掌握了基本的实验技能。

但是学生对这些知识点的内涵理解不够深，不够透彻，对它们之间存在的内在联系也不清楚。

更重要的是学生还没有学习一套完整而抽象的化学知识体系的经验。

【教学设计理念】
众所周知，化学平衡这一知识点，在教和学两方面都存在着较多的问题。

学生理解平衡的定义、外延和内涵方面尤其困难。

分析众多同行的研究成果，结合本人教学实践，笔者认为学生在学习化学平衡状态时，有以下几个突出的思维障碍。

1.不能用微粒观来解释可逆反应的特征。

2.分不清化学平衡移动的方向和反应速率的变化这两个问题。

3.将化学反应快慢和反应进行的程度挂钩
4.使用勒夏特列原理时，搞不清“单一条件”所指。

5.对勒夏特列原理中“减弱”的理解有困难。

6.分析平衡移动问题时，因果混淆。

7.分析平衡移动时，不明确旧平衡的状态，不明确究竟改变了什么条件。

8.习惯把平衡常数当成一种计算工具，较少用于判断反应进行的方向。

当然，学生的思维障碍点远不止这些。

为了帮助同学突破思维障碍，我们一般就问题论问题，一个个的帮助学生解决。

这样做有效果，但是往往耗费大量的时间精力。

如果深入去探讨这些思维障碍的形成原因，找到一些本源性的症结所在，进而采取针对性的措施解决问题，将显著减少思维障碍点，使学生能较清晰的理解各知识点。

本人认为，以引导学生形成动态平衡思想和微粒观为理论指导，设计一些有效的教学环节，解决以下几个思维障碍的源头，是非常必要的。

1.碰撞理论缺失。

2.学习可逆反应特点时，未能形成相应的微粒观。

3.理性总结缺乏感性支持。

4.未能理解定性和定量的关系。

【教学目标】
1．以硫酸铜固体溶解平衡实验展开讨论，讨论并总结可逆“过程”特点。

2．用动画模拟2NO2≒ N2O4，帮助学生从微观角度去理解可逆“过程”的特点。

3．通过改进教材的实验，使学生能归纳出勒夏特列原理，并获取感性材料的支撑。

4．通过对教材中平衡常数部分表格中的数据进行挖掘，引导学生自己得出平衡常数的表达、意义、应用等方面的知识。

【教学重点】
1.将可逆反应和化学平衡的特点呈现。

2.用实验手段得出勒夏特列原理。

3.用数据分析手段深化对化学平衡常数的理解。

【教学难点】
逐步加深对化学平衡状态及移动的理解。

【教学环节】
（说明：本文列出的教学环节，均针对某个思维障碍的源头而独立设计的片段，并非本节内容完整的教学设计）
教学环节1——认识可逆反应特点
【提问】将硫酸铜晶体加入到饱和硫酸铜溶液中，固体会溶解吗？预测出现什么现象？
【讨论回答】1.不能溶解，因为溶液已经饱和。

2.不能溶解，因为水分子间的空隙已经被溶解了的硫酸铜占满。

【展示实验图片】取已经称重的硫酸铜有缺陷的单晶体，吊放入到饱和硫酸铜溶液中。

【观察描述】单晶体不溶，且形状发生变化，若称重，其质量增大。

精确实验告诉我们，固体总质量不变。

【讨论】形状变化告诉我们，硫酸铜晶体只要接触水，就会在水分子作用下溶解。

固体总质量不变告诉我们，溶液中的Cu2+和SO42—同时不断的结晶出来，而且溶解的速率和结晶的速率相同。

【结论】可逆“过程”特点：正逆两个过程同时发生；正逆过程条件一致；所有组分共存。

正逆“过程”速率相同时，体系“貌似”静止，达到限度，即达到平衡状态。

【回忆】请回忆高一内容，可逆的化学反应，是否也有其平衡状态呢？
【展示动画】由加入NO2到达到化学平衡状态过程中微观粒子的变化。

2NO2≒N2O4
【提问】作出反应中正逆方向的v-t图
【讨论】可逆体系特点——正逆反应同时进行、正逆反应条件相同、所有组分共存。

平衡状态有何特点——逆（对象时可逆反应）、等（v正=v逆）、定（任意组分的浓度不变）、动（v正=v逆≠0）、变（若外界条件改变，导致v 正≠v逆，平衡会被打破）
教学环节2——勒夏特列原理的推导和理解
【提问】平衡的本质是v正=v逆。

而速率是可以通过改变外界条件而改变的。

如果对一个平衡体系改变外界条件，v正=v逆是否依然成立呢？
【分组实验、填写学案】（学案1见附件）
【提问】
1.改变条件后，若v正和v逆是否相等，可逆反应向哪个方向进行？
2.人为改变的外界条件变化和平衡移动导致的此条件的变化，有何规律？
3.改变某外界条件后，经过平衡移动，此外界条件的确实发生变化了吗？是怎样的变化？
4.平衡向正向移动，v正一定增大吗？平衡向逆方向移动，v逆一定减小吗？
5.正反应速率增大，反应物转化率一定提高吗？
【讨论总结】
1.外界条件可以使平衡发生移动
2.正好相反。

3.发生了变化，且是“减弱”了这种改变。

4.平衡移动的方向某个反应的速率变化没有必然关系
5.转化率的大小和反应速率快慢没有必然关系
【提升】作出每个实验过程中对应的v-t图
教学环节3——平衡常数表格数据的充分利用。

【阅读、填写学案2】三、化学平衡常数
【提问1】
1.平衡常数的定义？
2.写出以下几个反应的平衡常数表达式。

C(s)+H
2O(g) ≒CO(g)+H
2
(g)
Cr
2O
7
2—+H
2
O ≒ 2CrO
4
2—+2H+
CH
3COOC
2
H
5
+H
2
O ≒ CH
3
COOH+C
2
H
5
OH
1/2H
2(g)+1/2I
2
(g) ≒ HI(g)
(1)固体和纯液体不出现在K表达式里
(2)气态和有机相中的水要写进表达式里
(3)K表达式与方程式书写有关
3.一个反应的平衡常数值有何规律？
【讨论回答】
1.固体和纯液体不出现在K值表达式中。

2.平衡常数值只与温度相关，与起始浓度无关，与建立平衡的途径无关。

【提问2】
1.化学平衡常数值的大小有何实际意义？
2.计算并分析前三组实验中，H2和I2的转化率，可以发现什么规律？分析后三组HI的转化率，又有什么发现？
3.“K越大，反应物的转化率越大”，你对这句话如何理解？
【思考讨论】
1.K值大小可以衡量一个可逆反应进行程度的依据。

同类反应，外界条件相同时，K越大，反应程度越大；同一反应，在不同温度下反应（其他条件相同），K越大，反应进行程度越大。

2.加入单一物质，此物质的转化率变小，与其反应的其它物质转化率变大。

而加入的物质如果本身就可以单独建立平衡体系，则其转化率要分情况讨论。

总结来讲，温度一定的情况下，某一反应的反应物转化率都能用K算出。

但不存在普遍的线性相关的简单规律。

【提问3】
1.每组实验，从起始到平衡，c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]值如何变化？
2.根据实验7的起始浓度，能够判断反应进行的方向？
3.某时刻，在实验6达到的平衡状态下，将H2和HI的浓度各增大0.01（其他条件不变），平衡会移动吗？
【思考讨论】
1.起始时，c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]值都不等于K，若小于K，则向正向反应，最终达到K。

若大于K，则向逆向进行，最终达到K。

2.任意状态下，只要明确各物质的浓度，若 Q C<K，反应向正向进行
Q C=K，反应处于平衡状态
Q C>K，反应向逆向进行
3.改变平衡体系的外界条件，用改变条件后的Qc与K的关系，可以判断平衡移动的方向。

【提问4】
1. 应用勒夏特列原理和浓度商与K关系都可以判断反应进行的方向。

二者有何关联？举例详解。

2. 表格中有什么数据可以说明勒夏特列原理中的“减弱”吗？
【讨论回答】
1. 单一条件变化，会引起浓度商变化，平衡状态会移动。

勒夏特列原理能解释的，Qc和K关系判断一定能解决。

勒夏特列原理是单一条件变化时的定性判断，而Qc与K的关系是定量的描述。

2.增大一个物质，最终此物质的实际浓度会增大，但增大的幅度减小。