2.2化學平衡教學設計2024-2025學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：化學平衡

2.教學年級和班級：高二年級

3.授課時間：2024年9月15日10:00-11:30

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生運用化學原理分析化學平衡問題的能力。

2.增強學生通過實驗觀察和數(shù)據(jù)分析來驗證化學平衡原理的實踐操作技能。

3.培養(yǎng)學生運用化學知識解決實際問題的科學探究精神。

4.強化學生對化學平衡動態(tài)變化的理解，提升學生的科學思維和科學探究能力。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關知識：

學生在進入高二階段之前，已經(jīng)學習了基礎的化學知識，包括原子結構、化學反應、物質的量等。他們對化學反應的基本概念有一定的了解，能夠進行簡單的化學方程式的書寫和計算。然而，對于化學平衡這一高級概念，學生可能只有初步的認識，缺乏深入的理解和實踐經(jīng)驗。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高中生對化學的興趣普遍較高，但對于抽象的化學平衡理論，部分學生可能感到興趣不足。學生的學習能力差異較大，部分學生具備較強的邏輯思維和抽象思維能力，能夠較快地理解和掌握新概念；而部分學生可能在理解和應用化學平衡原理時遇到困難。學習風格上，學生中既有偏好通過實驗操作來學習的學生，也有更傾向于理論分析和計算的學生。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學生在理解化學平衡原理時可能遇到的困難包括：難以把握化學平衡的動態(tài)特性，不理解平衡常數(shù)和反應商之間的關系，以及如何運用勒夏特列原理分析平衡移動。此外，學生在進行化學平衡相關實驗時，可能會遇到實驗操作不熟練、數(shù)據(jù)分析不準確等問題，這些都可能影響他們對化學平衡的理解和應用。教學資源1.軟硬件資源：計算機、投影儀、白板、多媒體教學軟件。

2.課程平臺：學校內(nèi)部化學教學平臺，用于發(fā)布課程資料和在線練習。

3.信息化資源：化學平衡相關動畫、實驗視頻、在線試題庫。

4.教學手段：實驗演示、小組討論、課堂提問、作業(yè)練習。教學過程一、導入

（教師）同學們，今天我們來學習化學平衡這一重要概念。在上一節(jié)課中，我們學習了化學反應速率和化學動力學，了解到化學反應并不是一成不變的，而是會隨著時間推移而達到一種動態(tài)平衡狀態(tài)。那么，化學平衡究竟是什么呢？今天我們就來一起探究這個問題。

（學生）老師，什么是化學平衡呢？

（教師）很好，看來大家對化學平衡已經(jīng)產(chǎn)生了濃厚的興趣?；瘜W平衡是指在可逆反應中，正反應和逆反應的速率相等，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化的動態(tài)平衡狀態(tài)。接下來，我們將通過一系列的實驗和理論分析，來深入理解化學平衡的原理和特點。

二、實驗演示

（教師）首先，讓我們通過一個簡單的實驗來觀察化學平衡現(xiàn)象。請同學們注意觀察，我將向一個含有氫氧化鈉溶液的燒杯中滴加酚酞指示劑，然后逐漸加入氯化鐵溶液。

（學生）（觀察實驗現(xiàn)象）老師，我看到了什么顏色變化？

（教師）很好，同學們觀察到了什么？隨著氯化鐵溶液的加入，溶液的顏色從無色變?yōu)榧t色。這是因為氯化鐵與氫氧化鈉發(fā)生了反應，生成了紅色的氫氧化鐵沉淀?，F(xiàn)在，請同學們注意觀察，當反應達到平衡時，溶液的顏色是否還會發(fā)生變化？

（學生）老師，當反應達到平衡時，溶液的顏色不再發(fā)生變化。

（教師）正確。這說明在化學平衡狀態(tài)下，正反應和逆反應的速率相等，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化。

三、理論講解

（教師）接下來，我將為大家講解化學平衡的原理?；瘜W平衡可以用以下方程式表示：

\[\text{A}+\text{B}\rightleftharpoons\text{C}+\text{D}\]

其中，正反應表示為\(\text{A}+\text{B}\rightarrow\text{C}+\text{D}\)，逆反應表示為\(\text{C}+\text{D}\rightarrow\text{A}+\text{B}\)。在化學平衡狀態(tài)下，正反應和逆反應的速率相等，即\(\text{rate}_{\text{正}}=\text{rate}_{\text{逆}}\)。

（學生）老師，那么化學平衡常數(shù)K又是什么呢？

（教師）化學平衡常數(shù)K是一個表示化學反應在平衡狀態(tài)下反應物和生成物濃度比值的常數(shù)。對于上述反應，其平衡常數(shù)K可以表示為：

\[K=\frac{[\text{C}][\text{D}]}{[\text{A}][\text{B}]}\]

其中，[]表示物質的濃度。K的值可以用來判斷反應的方向，如果K大于1，說明正反應占優(yōu)勢；如果K小于1，說明逆反應占優(yōu)勢；如果K等于1，說明正反應和逆反應速率相等。

四、課堂練習

（教師）為了幫助大家更好地理解化學平衡，接下來我們進行一些課堂練習。請同學們根據(jù)以下方程式計算平衡常數(shù)K：

\[\text{N}_2(g)+3\text{H}_2(g)\rightleftharpoons2\text{NH}_3(g)\]

在平衡狀態(tài)下，\[[\text{N}_2]=0.2\text{M}\]，\[[\text{H}_2]=0.6\text{M}\]，\[[\text{NH}_3]=0.8\text{M}\]。

（學生）老師，我計算出了平衡常數(shù)K為1.6。

（教師）非常好，同學們。通過這個練習，我們不僅學習了如何計算平衡常數(shù)，還加深了對化學平衡的理解。

五、案例分析

（教師）現(xiàn)在，讓我們通過一個案例分析來進一步鞏固所學知識。假設有一個反應：

\[\text{CaCO}_3(s)\rightleftharpoons\text{CaO}(s)+\text{CO}_2(g)\]

在某一溫度下，平衡常數(shù)K為10。如果將0.1摩爾的CaCO3放入密閉容器中，達到平衡時，CO2的濃度是多少？

（學生）老師，我需要計算一下。

（教師）很好，同學們可以嘗試自己解決這個問題。在計算過程中，要注意化學平衡常數(shù)的單位，以及反應物和生成物的濃度之間的關系。

六、實驗操作

（教師）為了讓大家更直觀地理解化學平衡，接下來我們將進行一個實驗。請同學們分組進行以下實驗：

1.準備一定濃度的醋酸和氫氧化鈉溶液。

2.將醋酸溶液和氫氧化鈉溶液混合，觀察反應現(xiàn)象。

3.記錄反應前后的溶液pH值，并分析原因。

（學生）老師，我們按照實驗步驟進行了操作，并記錄了實驗數(shù)據(jù)。

（教師）很好，同學們。通過這個實驗，我們可以觀察到醋酸和氫氧化鈉反應后溶液pH值的變化，這有助于我們理解化學平衡的動態(tài)特性。

七、總結

（教師）今天，我們學習了化學平衡的概念、原理和計算方法?；瘜W平衡是化學反應中非常重要的一部分，它涉及到反應物和生成物的濃度變化、反應速率和平衡常數(shù)等多個方面。希望大家能夠通過今天的課程，對化學平衡有一個更加深入的理解。

（學生）老師，今天的學習讓我受益匪淺，我對化學平衡有了更清晰的認識。

（教師）很好，同學們。希望大家在課后能夠繼續(xù)復習今天所學內(nèi)容，并通過實驗和練習來鞏固所學知識。下節(jié)課我們將繼續(xù)探討化學平衡的應用和意義。謝謝大家！學生學習效果學生學習效果是衡量教學成功與否的重要標準。在本章節(jié)的學習后，學生在以下方面取得了顯著的效果：

1.理解化學平衡概念：

學生能夠明確區(qū)分化學平衡與化學反應速率的概念，理解化學平衡的動態(tài)特性，知道在平衡狀態(tài)下，正反應和逆反應的速率相等，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化。

2.掌握化學平衡常數(shù)計算：

學生掌握了化學平衡常數(shù)的定義和計算方法，能夠根據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)，并利用平衡常數(shù)判斷反應的方向。

3.應用勒夏特列原理分析平衡移動：

學生能夠運用勒夏特列原理分析外界條件（如溫度、壓力、濃度）對化學平衡的影響，預測平衡移動的方向。

4.理解平衡常數(shù)與反應條件的關系：

學生理解了平衡常數(shù)與溫度、壓力、濃度等因素的關系，知道溫度是影響平衡常數(shù)的主要因素。

5.實驗操作技能提高：

學生通過實驗操作，掌握了觀察化學平衡現(xiàn)象的方法，提高了實驗操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。

6.解決實際問題的能力：

學生能夠將化學平衡知識應用于實際問題，如根據(jù)實際條件預測反應的平衡狀態(tài)，設計實驗驗證化學平衡原理。

7.科學思維和探究能力：

學生在探究化學平衡的過程中，培養(yǎng)了科學思維和探究能力，學會了如何通過實驗和數(shù)據(jù)分析來驗證理論。

8.團隊合作能力：

學生在小組討論和實驗操作中，學會了與他人合作，提高了團隊合作能力。

9.自主學習能力：

學生通過自主學習，了解了化學平衡的更多相關知識，如平衡移動的圖像表示、化學平衡的動態(tài)平衡圖等。

10.學習興趣和積極性：

學生對化學平衡的學習產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了學習的積極性，為后續(xù)學習化學知識奠定了基礎。典型例題講解例題1：

反應\(\text{N}_2(g)+3\text{H}_2(g)\rightleftharpoons2\text{NH}_3(g)\)在某溫度下的平衡常數(shù)\(K=1.8\times10^5\)。如果初始時\([\text{N}_2]=0.5\text{M}\)，\([\text{H}_2]=0.75\text{M}\)，求達到平衡時\([\text{NH}_3]\)的濃度。

解答：

設達到平衡時，\([\text{NH}_3}\)的濃度為\(x\)。

根據(jù)平衡常數(shù)表達式：

\[K=\frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}\]

代入已知數(shù)據(jù)：

\[1.8\times10^5=\frac{x^2}{(0.5-x)(0.75-3x)^3}\]

由于\(K\)值很大，可以假設\(x\)很小，因此\(0.5-x\approx0.5\)和\(0.75-3x\approx0.75\)。

\[1.8\times10^5=\frac{x^2}{0.5\times0.75^3}\]

\[1.8\times10^5=\frac{x^2}{0.054375}\]

\[x^2=1.8\times10^5\times0.054375\]

\[x^2=9.8125\times10^3\]

\[x=\sqrt{9.8125\times10^3}\]

\[x\approx99.1\text{M}\]

因此，達到平衡時\([\text{NH}_3]\)的濃度約為99.1M。

例題2：

在1000K下，反應\(2\text{NO}_2(g)\rightleftharpoons\text{N}_2\text{O}_4(g)\)的平衡常數(shù)\(K_p=0.0017\)。如果\(P_{\text{NO}_2}=1.0\text{atm}\)，求\(P_{\text{N}_2\text{O}_4}\)。

解答：

\[K_p=\frac{(P_{\text{N}_2\text{O}_4})}{(P_{\text{NO}_2})^2}\]

\[0.0017=\frac{P_{\text{N}_2\text{O}_4}}{(1.0)^2}\]

\[P_{\text{N}_2\text{O}_4}=0.0017\text{atm}\]

例題3：

在298K下，反應\(\text{H}_2(g)+\text{I}_2(g)\rightleftharpoons2\text{HI}(g)\)的平衡常數(shù)\(K_c=50.5\)。如果\([\text{H}_2]=0.4\text{M}\)，\([\text{I}_2]=0.3\text{M}\)，求\([\text{HI}]\)。

解答：

\[K_c=\frac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2][\text{I}_2]}\]

\[50.5=\frac{[\text{HI}]^2}{0.4\times0.3}\]

\[[\text{HI}]^2=50.5\times0.12\]

\[[\text{HI}]^2=6.06\]

\[[\text{HI}]=\sqrt{6.06}\]

\[[\text{HI}]\approx2.45\text{M}\]

例題4：

在800K下，反應\(\text{C}(s)+\text{CO}_2(g)\rightleftharpoons2\text{CO}(g)\)的平衡常數(shù)\(K_p=1.2\)。如果\(P_{\text{CO}_2}=2.0\text{atm}\)，求\(P_{\text{CO}}\)。

解答：

\[K_p=\frac{(P_{\text{CO}})^2}{P_{\text{CO}_2}}\]

\[1.2=\frac{(P_{\text{CO}})^2}{2.0}\]

\[(P_{\text{CO}})^2=1.2\times2.0\]

\[(P_{\text{CO}})^2=2.4\]

\[P_{\text{CO}}=\sqrt{2.4}\]

\[P_{\text{CO}}\approx1.55\text{atm}\]

例題5：

在500K下，反應\(\text{N}_2(g)+3\text{H}_2(g)\rightleftharpoons2\text{NH}_3(g)\)的平衡常數(shù)\(K_c=1.5\times10^4\)。如果初始時\([\text{N}_2]=0.1\text{M}\)，\([\text{H}_2]=0.2\text{M}\)，求達到平衡時\([\text{NH}_3}\)的濃度。

解答：

設達到平衡時，\([\text{NH}_3}\)的濃度為\(x\)。

根據(jù)平衡常數(shù)表達式：

\[K_c=\frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}\]

代入已知數(shù)據(jù)：

\[1.5\times10^4=\frac{x^2}{(0.1-x)(0.2-3x)^3}\]

由于\(K_c\)值很大，可以假設\(x\)很小，因此\(0.1-x\approx0.1\)和\(0.2-3x\approx0.2\)。

\[1.5\times10^4=\frac{x^2}{0.1\times0.2^3}\]

\[1.5\times10^