2.2.2反应条件对化学平衡的影响 教学设计 高中化学 鲁科版（2019） 选择性必修1

教学课题 反应条件对化学平衡的影响 教学时长 40分钟
教学内容分析 本课时的教材主要由“活动探究”栏目构成，通过学生比作实验来探究温度、浓度、压强对化学平衡移动的影响。该部分教材凸显出对于学生证据推理与模型认知核心素养和科学探究与创新意识核心素养的培养。
学情分析 本节课的教学对象是高二学生，已经在必修二学习过化学反应是具有限度的，并且初步了解了化学平衡；此外，他们刚刚学习了“化学平衡”“平衡转化率”“平衡常数K”“浓度商Q”等，了解了浓度、温度、压强等外界条件对平衡影响等内容，这些不仅在知识上为本节的教学奠定了基础，而且探讨问题的思路方法也可迁移用来进行本节课的学习。
教学目标 掌握化学平衡移动的概念以及移动方向的描述方法。理解外界条件（温度、浓度、压强等）对化学平衡的影响规律，并能用K-Q关系分析外界条件对化学平衡的影响。通过理论分析以及试验探究，总结归纳出浓度、温度、压强对化学平衡的影响规律。了解平衡是有条件的、相对的，学会用辩证的观点看问题，并体验化学实验对化学理论发展的贡献。
教学重点 重点：理解外界条件（温度、浓度、压强等）对化学平衡的影响规律
教学难点 难点：用K-Q关系分析外界条件对化学平衡的影响
教学资源 实验用品
教学过程及内容
【引入】
工业合成氨的反应在我们的生产生活中起着巨大的作用。实际上在1908年，哈勃第一次在600℃，200个大气压的条件下用氮气、氢气成功的合成了氨，但产率只有2%。那么面对这种情况，哈勃该如何提高氨的产率呢？上节课我们已经学习了通过K-Q关系来判断化学平衡移动的方向，下面我们就用K-Q关系来探究反应条件对化学平衡的影响。
【板书】反应条件对化学平衡的影响
教师活动：
老师用一个更加普遍的反应来代替这个反应aA+bB=cC 现在请大家跟我写一写Q的表达式。我们可以通过改变外界条件来改变Q或K，从而打破平衡，使Q趋近于K，平衡移动，建立新的平衡。
现在就请大家想一想，我们可以怎样改变外界条件来增大产率？
学生活动：
通过改变反应物、产物的浓度使Q减小；或改变温度从而改变K；或改变压强进而改变浓度，最终增大产率
教师讲解：
改变了这些条件使得Q不等于K，那么Q会趋向于K，从而建立一个新的平衡。像这样，由于温度、压强、浓度的变化使化学反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡移动。
【活动探究1】
接下来我们通过实验来探究这些因素对化学平衡的影响，然后再来解决哈勃面临的这个问题。
我们首先来看课本第59页，请同学们利用课本给出的实验用品，结合表2-2-3中给出的温度与化学平衡常数的关系，设计出探究温度、浓度对化学平衡的影响的实验方案，并预测现象，进行表格的填写。
教师活动：
引导学生设计实验时选择研究对象的原则：熟悉的可逆反应；平衡移动前后现象对比明显。
学生活动：讨论
学生回答：
在探究温度对化学平衡的影响实验中，用平衡球、冰水混合物、热水进行实验。将平衡球的两个小球分别放入冰水混合物和热水中。预期现象是：放入热水中小球里的气体颜色变深了，而放入冰水混合物中小球里的气体颜色变浅。预测依据是：二氧化氮生成四氧化二氮的反应焓变小于零，根据资料卡的提示，知道温度升高平衡常数会减小，那么Q大于k，Q要趋近于K，那么Q就要减小,平衡左移，二氧化氮的浓度增大，颜色会变深；而当温度降低时，平衡常数会更大，那么Q小于K，Q要趋近于K，那么平衡需要右移，二氧化氮的浓度变小，颜色变浅
在探究浓度对化学平衡影响的实验中，用氯化铁溶液、硫氰化钾溶液进行实验。第一种实验方案：取等体积的0.01mol/LFeCl3溶液和0.01mol/LKSCN溶液混合，静置一段时间待溶液颜色不变，分为两份，向其中一份滴加4滴1mol/LKSCN溶液，另一份滴加4滴水，对比观察，预期现象是：再次滴加硫氰化钾溶液的试管中溶液颜色加深，预测依据是：向平衡体系中加入硫氰化钾溶液，Q就会减小，Q要趋近于K，那么平衡需要右移，体系的红色加深
第二种实验方案：取等体积的0.01mol/LFeCl3溶液和0.01mol/LKSCN溶液混合，静置一段时间待溶液颜色不变，分为两份，向其中一份加一定量铁粉对比观察，预期现象是：加入铁粉的试管中溶液颜色变浅，预测依据是：向平衡体系中加入铁粉，铁粉与体系中的铁离子反应，Q增大，Q要趋近于K，那么Q要减小，平衡左移，体系颜色变浅。（注意变量的控制）
教师提问：
在同学们进行小组讨论时，老师听到有同学提出了一种实验方案——稀释。稀释能不能影响化学平衡移动呢
学生回答：
生1：当稀释之后分子分母会同时减小，而那么Q就是不变的
生2：是不确定的，因为我们不能够确定反应中的反应物、生成物之间的化学计量数的关系。
教师：请同学们课后进行探讨
教师：
我们已经通过K-Q关系分析了温度、浓度是否会影响化学平衡移动，事实是否真的如此呢？接下来我们通过实验进行验证。请同学们进行实验探究，看看事实是否像我们预测的那样
实验
教师：通过实验得出哪些结论呢？
学生：
实验现象与预期现象一致
温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的:升高温度使吸热反应的平衡常数K增大，平衡向吸热反应方向移动;降低温度使放热反应的平衡常数K增大，平衡向放热反应方向移动。
对于一个已达化学平衡状态的反应，反应物浓度增大或生成物浓度减小，平衡正向移动；反应物浓度减小或生成物浓度增大，平衡逆向移动。
教师提问：
通过以上理论分析，哈勃可以通过什么具体的方法控制反应条件来增大反应产率呢？
学生回答：
通过增加氮气或氢气的浓度、及时分离氨气，使Q减小；降低温度使K增大从而使平衡向生成氨气的方向移动
【活动探究2】
请同学们利用K-Q关系分析，当温度一定时，增大或减小压强（改变体积）合成氨反应的平衡状态向那个方向移动？
学生回答：
压强增大，那么体积减小。浓度等于物质的量除以体积，可以用物质的量与体积的比值表示浓度，进而表示K。当压强增大一倍，那么体积减小一倍，通过计算，K减小为原来的四分之一。
学生活动：
阅读课本第60页上方材料，验证对压强对化学平衡影响的预测，分析各段趋势线的变化原因
学生回答：
a点压缩针管，气体体积突然减小，二氧化氮浓度增大，透光率突然减小；随后Q变小，Q要趋近于K，平衡右移，二氧化氮浓度减小，透光率增大；在b点拉伸针管，气体体积突然增大，二氧化氮浓度突然减小，透光率突然增大，随后Q变大，Q要趋近于K，平衡左移，二氧化氮浓度增大，透光率逐渐减小。
变化情况也验证了压强对化学平衡的影响情况。
教师提问：
对于有气态物质参与的反应，在一定温度下，增大体系压强，平衡都正向移动吗？
如2HI=H2+I2 增大体系压强，平衡移动吗？
学生回答：
不移动
教师提问：
有什么规律吗？
学生回答：
△Vg =О的反应，改变压强，化学平衡状态不变；
△Vg≠0的反应，增大压强，化学平衡向气态物质系数减小的方向移动
教师提问：
哈勃可以如何改变压强来增大合成氨的反应产率？
学生回答：
增大压强
【总结】
借助K-Q关系，我们就可以判断反应条件对化学平衡移动的影响；也认识了增大氮气、氢气浓度、分离氨气，低温、高压条件有利于合成氨反应正向进行；我们也在这节课中通过实验验证了理论，说明了实验为理论的发展做出了重大贡献。
【作业】
请同学们课下阅读课本“氧气、一氧化碳、与血红蛋白结合过程中的平衡移动”，了解生活中与化学平衡移动有关的现象
作业 请同学们课下阅读课本“氧气、一氧化碳、与血红蛋白结合过程中的平衡移动”，了解生活中与化学平衡移动有关的现象
教学反思 根据K-Q相对大小分析平衡移动是最可靠的依据，适用于所有体系，在学习过程中，通过探究活动，学生不断深化K-Q关系模型学生对于定量、对照、控制变量等科学方法运用不够熟练、自主，需教师不断引导