高中化學(xué)必修2 6.2.2 化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制 教學(xué)設(shè)計(jì)

這是一份高中化學(xué)必修2 6.2.2 化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制 教學(xué)設(shè)計(jì)，共11頁。
第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)　化學(xué)反應(yīng)速率與限度第2課時(shí)　化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制 本節(jié)是必修二第六章第二節(jié)第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制?！镀胀ɑ瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》對(duì)這一節(jié)的內(nèi)容要求如下：體會(huì)從限度和快慢兩個(gè)方面去認(rèn)識(shí)和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性。了解可逆反應(yīng)的含義，知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。知道化學(xué)反應(yīng)平均速率的表示方法，通過實(shí)驗(yàn)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。認(rèn)識(shí)化學(xué)變化是有條件的，學(xué)習(xí)運(yùn)用變量控制方法研究化學(xué)反應(yīng)，了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用。其中學(xué)業(yè)要求為：能從化學(xué)反應(yīng)限度和快慢的角度解釋生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)現(xiàn)象。能描述化學(xué)平衡狀態(tài)，判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡。能運(yùn)用變量控制的方法探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，能初步解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的選擇問題。與化學(xué)反應(yīng)速率相比，化學(xué)平衡的概念比較抽象，與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)有一定的距離。要理解化學(xué)平衡的含義，先要理解化學(xué)反應(yīng)存在限度。教學(xué)中可以充分利用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)重要的手段。如可以回憶氯氣與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，氯水仍然略顯黃綠色表明溶于水的氯氣沒有反應(yīng)完，也就是說一定條件下氯氣與水反應(yīng)存在限度。還可以通過Fe”與廠反應(yīng)建立可逆反應(yīng)存在限度的概念（具體操作見“欄目使用建議”）。有傳感器的學(xué)校還可以設(shè)計(jì)二氧化碳與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)存在限度。具體做法如下：二氧化碳溶于水，水溶液可使紫色石蕊溶液變紅，說明二氧化碳可與水反應(yīng)生成碳酸；再利用壓強(qiáng)傳感器測得容器中依然存在二氧化碳，說明二氧化碳沒有反應(yīng)完全。利用傳感器，學(xué)生可以“看”到宏觀現(xiàn)象背后的微觀實(shí)質(zhì)，在驚喜之余心悅誠服。除了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師還可以利用工業(yè)生產(chǎn)中的真實(shí)數(shù)據(jù)作為證據(jù)。例如合成氨，當(dāng)?shù)獨(dú)馀c氫氣體積比為1：3投料時(shí)，理論上可以完全反應(yīng)，但是當(dāng)各物質(zhì)含量不再發(fā)生變化時(shí)，氨的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理論值，說明合成氨反應(yīng)存在限度。“實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的最高法庭”，真實(shí)數(shù)據(jù)的獲得要建立在實(shí)踐基礎(chǔ)上，明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和客觀真實(shí)的數(shù)據(jù)無疑具有很強(qiáng)的說服力。待學(xué)生認(rèn)識(shí)到可逆反應(yīng)存在限度之后，教師帶領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用剛剛學(xué)習(xí)的影響反應(yīng)速率的因素，結(jié)合教材圖6-18分析化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程就顯得水到渠成，學(xué)生對(duì)平衡狀態(tài)特征的理解就會(huì)順利得多。這樣分步驟、有層次的教學(xué)方式符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，可以有效突破化學(xué)平衡這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解可逆反應(yīng)。2、理解化學(xué)平衡狀態(tài)和學(xué)會(huì)平衡狀態(tài)的判斷。3、了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中的作用。【核心素養(yǎng)】1、變化觀念與平衡思想：化學(xué)反應(yīng)有一定限度，是可以調(diào)控的。2、證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過分析推理認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的特征。重點(diǎn)：可逆反應(yīng)，化學(xué)平衡狀態(tài)的建立和判斷；難點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)的判斷。多媒體。【引入】思考：我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進(jìn)行反應(yīng)的，那么，在實(shí)際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計(jì)量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？【過渡】    由上可知可逆反應(yīng)進(jìn)行得不完全，正、逆向反應(yīng)同時(shí)同條件進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為生成物，存在一定的化學(xué)反應(yīng)限度。其實(shí)任何化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程都有一定的限度（可逆性），反應(yīng)物不可能完全參加了反應(yīng)，有些能進(jìn)行地較徹底（非可逆反應(yīng)），有些反應(yīng)是不徹底的，甚至是可逆的（可逆反應(yīng)）。【講解】一、化學(xué)反應(yīng)限度1、可逆反應(yīng)：        在相同條件下能向正反應(yīng)方向進(jìn)行同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。表示方法：書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)不用“===”而用“”。【思考與交流】1、以下幾個(gè)反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？        2、14CO2+CCO，達(dá)到化學(xué)平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有                  。2、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立    在一固定容積的密閉容器里，加 1 mol N2和3 mol H2(合適催化劑)，能發(fā)生什么反應(yīng)？2 mol NH3？【思考】1、反應(yīng)剛開始時(shí)， v正 、v逆 為何值？2、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物的濃度如何改變？速率如何變化？3、v正 遞減、v逆 遞增將導(dǎo)致二者之間出現(xiàn)什么的結(jié)果？4、在v正 = v逆 后，v正會(huì)繼續(xù)減小嗎？v逆會(huì)繼續(xù)增大嗎？反應(yīng)物和生成物的濃度呢？【過渡】由于v(正)= v(逆)  ≠ 0，雖然正、逆反應(yīng)都在進(jìn)行，但各種物質(zhì)的百分含量、濃度都不會(huì)發(fā)生變化。從外表上看，反應(yīng)好象“停止”    可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學(xué)平衡狀態(tài)【講解】3、化學(xué)平衡狀態(tài)的定義：    在一定條件下，可逆反應(yīng)中，當(dāng)正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不在改變。達(dá)到了一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱之為“化學(xué)平衡狀態(tài)”。化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到的或完成的最大“限度”。【思考】(1) 達(dá)化學(xué)平衡的反應(yīng)中，如何理解正逆反應(yīng)速率相等？ (2) 當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持不變，這時(shí)反應(yīng)停止了嗎？【講解】4、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：(1) 逆：討論的對(duì)象是可逆反應(yīng)   (前提)(2) 等：同一物質(zhì) v正 = v逆≠0  (實(shí)質(zhì))(3) 動(dòng)：化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡?；瘜W(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)并沒有停止。(4) 定：在平衡混合物中，各組成成分的含量保持不變  (標(biāo)志)(5) 變：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的，當(dāng)影響化學(xué)平衡的外界條件發(fā)生改變，化學(xué)平衡就會(huì)被破壞，在新的條件下建立新的化學(xué)平衡。【科學(xué)史話】高爐煉鐵的主要反應(yīng)是：2C(焦炭)＋O2(空氣) =2CO(放出熱量)，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。煉制1噸生鐵所需焦炭的實(shí)際用量遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需的量，且從高爐中出來的氣體中含有沒利用的CO氣體。開始，煉鐵工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸不充分之故，于是設(shè)法增加高爐的高度，然而高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟沒有改變，這是什么原因呢？【課堂練習(xí)】1、對(duì)于可逆反應(yīng)M＋NQ 達(dá)到平衡時(shí)，下列說法正確的是(    )A. M、N、Q三種物質(zhì)的濃度一定相等B. M、N全部變成了QC. 反應(yīng)物和生成物的濃度都保持不變D. 反應(yīng)已經(jīng)停止2、在一定溫度下，可逆反應(yīng)A(g)+3B (g)2C(g)  達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(    )     A.  C的生成速率和C的分解速率相等.     B.  單位時(shí)間內(nèi)生成1molA同時(shí)生成了3molB.     C.  A、B、C濃度不再變化.     D.  A、B、C的分子個(gè)數(shù)之比為1：3：2【講解】5、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 為例                   【課堂練習(xí)】1、以3H2+N22NH3為列分析,判斷下列情形是否達(dá)到平衡狀態(tài)?(1) 若有1mol N2消耗，則有1mol N2生成。(2) 若有1mol N2消耗，則有3mol H2生成。(3) 若有1mol N2消耗，則有2mol NH3生成。 (4) 若有1mol N≡N鍵斷裂，則有6mol N﹣H鍵斷裂。 (5) 若有1mol N≡N鍵斷裂，則有6mol N﹣H鍵生成。(6) 若反應(yīng)體系中N2、H2、NH3的百分含量不變。(7) 反應(yīng)體系中平均相對(duì)分子質(zhì)量一定。(8) 若體系的體積一定，氣體的密度一定。(9) 若體系的體積一定，氣體的壓強(qiáng)一定。2、可逆反應(yīng)2NO2(紅棕色)2NO(無色)＋O2(無色)在密閉容器中反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是A.單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2同時(shí)生成2n mol NO2B.單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2同時(shí)生成2n mol NOC.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1D.混合氣體的顏色不再改變F.混合氣體的密度不再改變E.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變H.混合氣體個(gè)組分的 體積分?jǐn)?shù)不再改變3、若換成H2(g)＋I2(g)2HI(g)呢？4、 3molA和2.5molB混合于2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)+B(g)aC(g)+2D(g)，5min后達(dá)到平衡，已知v(c)=0.05 mol /(min·L)，生成D為1 mol。下列選項(xiàng)正確的是（     ）A. v (A)=0.15 mol/(min·L)                B. a=2C.平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為20%              D.平衡時(shí)壓強(qiáng)為起始時(shí)的0.8倍【總結(jié)】化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)(1)直接判斷依據(jù)?達(dá)到平衡狀態(tài)(2)間接判斷依據(jù)以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例類型判斷依據(jù)平衡狀態(tài)混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡②各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m mol A同時(shí)生成m mol A，即v正＝v逆平衡②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了n mol B同時(shí)生成p mol C，則v正不一定等于v逆不一定③在單位時(shí)間內(nèi)生成n mol B，同時(shí)消耗q mol D，因二者變化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆不一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定平衡【過渡】    在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)（提高反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率即原料的利用率），抑制有害的化學(xué)反應(yīng)（降低反應(yīng)速率，控制副反應(yīng)的發(fā)生，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生），這就需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)條件的控制。【講解】二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制    化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。    合成氨的生產(chǎn)在溫度較低時(shí)，氨的產(chǎn)率較高；壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高。但溫度低，反應(yīng)速率小，需要很長時(shí)間才能達(dá)到化學(xué)平衡，生產(chǎn)成本高，工業(yè)上通常選擇在400~500℃下進(jìn)行。而壓強(qiáng)越大，對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高，合成氨廠隨著生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備條件的不同，采用的壓強(qiáng)通常為10~30MPa。【思考與討論】     為提高燃料的燃燒效率，應(yīng)如何調(diào)控燃燒反應(yīng)的條件？（提示：可以從以下幾方面考慮，如燃料的狀態(tài)、空氣用量、爐膛材料、煙道廢氣中熱能的利用，等等。）【總結(jié)】【課堂練習(xí)】1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是（    ）A.一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的最大限度B.當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正向反應(yīng)速率和逆向反應(yīng)速率相等且等于零C.平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持相等D.化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變2.在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，下列敘述表示該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是(      )A.N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2B.混合氣體的密度不隨時(shí)間變化C.當(dāng)有1 mol N≡N鍵斷裂時(shí)，有6 mol N—H鍵斷裂D.單位時(shí)間內(nèi)生成2a mol NH3，同時(shí)消耗a mol N23.化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，如果設(shè)法提高化學(xué)反應(yīng)的限度，下面說法中錯(cuò)誤的是(     )A.能夠節(jié)約原料和能源    B.能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量C.能夠提高經(jīng)濟(jì)效益    D.能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率4.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_________(填序號(hào))。①提高燃料的著火點(diǎn)　  ②降低燃料的著火點(diǎn)③將固體燃料粉碎　  ④將液體燃料霧化處理⑤將煤進(jìn)行氣化處理　⑥通入適當(dāng)過量的空氣5.下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是_______(填序號(hào))。(1)步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒(2)步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率(3)步驟②采用的壓強(qiáng)是2×107 Pa，因?yàn)樵谠搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大(4)步驟③，選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件(5)目前，步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700 ℃左右(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節(jié)約生產(chǎn)成本利用科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，可以使學(xué)生對(duì)概念的來龍去脈有比較清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神、科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)的思維方法，有利于學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。