高中化學平衡常數教學設計

馬 欣 魏彩瑩

(山東省淄博實驗中學 255000)

1 教學目標

(1)認識化學平衡常數是表征反應限度的物理量，知道化學平衡常數的含義.了解濃度商和化學平衡常數的相對大小與反應方向間的聯系，發展變化觀念與平衡思想的核心素養.

(2)能利用平衡常數和濃度商的關系推斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向，形成證據推理與模型認知的體系.

2 教、學、評過程

A．N2、H2、NH3在容器中共存

B．v正(N2)=3v逆(H2)

C．混合氣體的平均摩爾質量不再發生變化

D．單位時間內生成nmol N2，同時生成3nmol H2

【學習任務1】

(1)能形成平衡狀態的反應是什么反應？

【提示：可逆反應】

(2)各組分共存的體系是否是平衡狀態？

【提示：不一定；但反應達平衡狀態時各組分共存，均不為零】

(3)平衡狀態的建立途徑可以是什么？畫出圖像.

【提示：可從正、逆反應或中間任意時開始；可以從一而終或中間過程不斷改變】

(4)平衡狀態的特征是什么？判斷達到平衡狀態的標志可以是什么？

【提示：逆、動、等、定、變】

【概括整理1】

化學反應達到平衡狀態的特征和標志

【評價前置作業、學習任務1】

溫故“引”新.復習必修內容有關化學平衡的重要內容，如利用反應體系中任一組分濃度等變量不再發生變化作為判斷達到平衡狀態的標志，引出以下對某一反應達到平衡時組分濃度的關系，提出平衡常數(K)的概念.

【環節一】認識化學平衡常數

表1

【學習任務2】

(1)上述建立平衡的方式分別有哪些不同？從哪些數據可得出你的結論.

【提示：溫度、開始的方向、初始濃度、平衡濃度】

(2)其共同點有哪些？從哪些數據可得出你的結論.

【提示：同溫時濃度比值即K值近似相等】

(3)表中K大小能反映該反應的反應程度嗎？從哪些數據可得出你的結論.

【提示：能】

(4)K與溫度、濃度、壓強等有何關系？從哪些數據可得出你的結論.

【提示：與溫度有關；與反應物濃度無關，但與生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積之比有關，冪值為系數；與壓強無關.】

【評價學習任務2】首先幫助學生構建分析平衡類問題的模型.從信息中篩選以下四個要點：

(1)“條件”即平衡建立的宏觀條件如“恒溫恒壓、恒溫恒容、絕熱等”；

(2)“特征”即反應物的聚集狀態、反應熱等；

(3)“改變”即控制變量思想下改變的條件和相同的條件如在其他條件不變的情況下改變濃度、壓強、催化劑等；

(4)“結果”即定性、定量的闡述或表示“新”平衡的特征.

其次引導學生從上述四個要點出發，采用“求同存異”的方法分析數據.比如：

問題1 上述建立平衡的方式分別有哪些不同？從哪些數據可得出你的結論.

溫度的對照；開始的方向①②⑥和③④⑤分別從正、逆兩個方向開始；初始濃度，同溫下的①②、③④；平衡濃度，不同的條件均不相同.

問題2 其共同點有哪些？從哪些數據可得出你的結論.

相同溫度下的K值近似相等.數據①②③④的K值不完全相同，但與平均值48.545接近，符合系統誤差允許范圍.同理⑤⑥.

問題3 表中K大小能反映該反應的反應程度嗎？從哪些數據可得出你的結論.

K的表達式反映的時生成物和反應物的濃度相對大小關系，反映該反應進行的程度.

問題4K與溫度、濃度、壓強等有何關系？從哪些數據可得出你的結論.

不同溫度下K值大小不同，該反應溫度高K小.

在457.6℃時，①和②初始、平衡濃度均不同但K值相同；③和⑤初始濃度相同，但溫度不同，K值不同；容器體積1L恒定，溫度相同時，雖然壓強不同，但K值相同.

【板書1】

一、化學平衡常數

1.定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，這個常數就是該反應的化學平衡常數，簡稱平衡常數，用符號K表示.

【環節二】理解化學平衡常數

[情境素材2] 反應的平衡常數及反應可能進行的程度(見表2)

表2

【板書2】2.特征：

K表明該方向的反應限度即程度大小.K大于105表示進行較完全，K小于10-5很難進行或程度較小.

K僅與溫度有關，與濃度、壓強、催化劑無關；

K=k正/k逆

3.表達式：

【學習任務3】

完成以下三組反應的的表達式，并從中找出每組反應的數學關系和單位關系.

第一組：

第二組

第三組

CH3COOH(aq)+ OH-(aq)

【概括整理2】

(1)僅為有濃度變化的物質；平衡時濃度；產物比反應物；單位不確定

(2)①同一反應不同方程式，K的表達式不同.

②可逆反應的K互為倒數;系數×γ，則K為γ次方;方程式加減，則K乘除.

③單位與表達式有關.

【評價學習任務3】

(1)明確Kc、Kp等均為平衡狀態時“變”量關系；固體、純液體一般不在表達式中出現.

(2)學會或有意識的把化學的守恒思想如質量守恒、能量守恒等運用數學方法分析找到有關聯的幾個反應之間的聯系，并定量化或圖像化.

(3)援引的三組反應均為中學化學平衡類問題常用反應載體，第三組為后面離子平衡中的平衡常數學習打好前站.

【板書3】

4.濃度商：任意時刻該比值稱為濃度商，常用Q表示.

【環節三】應用化學平衡常數

(以下略，編者)