第三节硝酸
一、教学目的
1、掌握硝酸的化学性质。
2、了解实验室制NO2、NO的反应原理
3、使学生了解硝酸的用途。
二、重点、难点
重点:硝酸的氧化性
难点:硝酸的氧化性。
三、教学过程设计
探究问题框架:
1、硝酸的物理性质:(直接给出)
2、从硫酸得到启示,硝酸有什么化学性质?(引导发现)
教师活动学生活动【引入】我们学习了氮元素的单质、氢化物、氧化物,接下来我们学习氮最高价氧化物对应的水化物――硝酸。我们首先学习它的物理性质。【板书】第四节硝酸一、物理性质【展示】63%浓硝酸。【展示】发烟硝酸。【讲述】质量分数为98%以上的浓硝酸在空气里由于硝酸的挥发而产生“发烟”现象,通常叫做发烟硝酸。常用浓硝酸的质量分数大约是69%。【指导阅读】查硝酸的密度,熔、沸点。查常用浓硝酸中溶质的质量分数及“发烟硝酸”【导入】比较一下硝酸和硫酸的物理性质,找出其不同点:【观察】色、态、气味、掂轻重、打开瓶塞,观察。得出结论:纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,比水重,能溶于水。【观察】空气里挥发而产生“发烟”现象。挥发性(沸点)物理的量浓度常用浓硝酸易(低)18mol/L常用硫硫酸难(高)12mol/L【导入】在化学性质上,浓硫酸的特点是具有强氧化性,硝酸是否也如此呢?下面我们学习硝酸的化学性质。根据硫酸的化学性质我们应该从哪几个方面研究硝酸的化学性质。【提示】注意与浓硫酸进行比较。哪一个剧烈。【指导学生实验】【总结】初中我们已经学过硝酸的具有酸的通性,硝酸没有吸水性和脱水性。我们今天主要从氧化性来学习硝酸的特性。【板书】二、硝酸的化学性质1、与金属的反应(1)与不活泼金属反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O【回答】酸性、氧化性(与铜、与碳)、吸水性、脱水性,常温下,铁、铝在浓硫酸中钝化【学生通过实验探究浓硝酸的氧化性】【实验:铜与浓硝酸反应】现象:产生红棕色气体。溶液由无色变为绿色。铜在不断溶解。结论:铜和浓硝酸常温下反应剧烈,比铜与浓硫酸反应剧烈,铜与浓硫酸需要加热,铜与浓硝酸反应不需要加热。推测产物,试写反应的化学方程式。【推导】Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O【设疑】我们知道稀硫酸不能与不活泼的金属铜反应,稀硝酸能不能与不活动的金属铜反应呢?并与稀硫酸与铜反应进行比较。【指导学生实验】【总结并板书】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O【引导总结】浓硝酸与稀硝酸与铜的作用有何不同;硝酸与硫酸氧化性哪一个较强,从哪几个方面表现。【学生实验探究】铜和稀硝酸的反应。现象:产生无色气体。溶液由无色变为蓝色。铜在不断的溶解。无色气体遇空气变红棕色。结论:此无色气体是NO。因为:此气体遇空气变为了红棕色。【推导】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O【总结】浓硝酸生成NO2、稀硝酸生成NO气体。浓硝酸反应速率快,不需加热,稀硝酸反应速率慢,有时需要加热。浓硫酸与铜反应需要加热,浓硝酸不需加热。稀硫酸与铜不反应,稀硝酸可以反应。可见,硝酸的氧化性比硫酸强。【引导探究】冷浓硝酸与铝、铁活泼金属反应的情况怎样呢?【引导探究】大家回忆,实验室能否用稀硝酸制取氢气?为什么呢?【板书总结】(2)与活泼金属反应在不生成稀硝酸中不生成H2、在浓硝酸中铝、铁钝化。【讲述】除金、铂以外,其余金属全可被其氧化而溶解。【介绍】王水的成分:浓硝酸与浓盐酸的混合物,其体积比为1:3。氧化能力极强,可溶解金和铂。【实验探究】与浓硫酸一样,铝和铁都浓硝酸中钝化,即浓硝酸把它们的表面氧化成一层薄而致密的氧化膜,常温下可以用铝槽车装运浓硝酸。【回答】不能,因为硝酸的氧化性很强,NO3-起氧化作用。而不是H+起氧化作用。【倾听理解】【引入】请大家用已学知识,推测浓硝酸能否与碳、硫、磷等非金属单质反应?【引导】推测碳与浓硝酸反应的产物,试写反应的化学方程式。【板书】2、与非金属反应【总结】规律:一般生成最高价酸或氧化物、NO2和H2O。【讨论】结论:可以。原因是:硫酸可以氧化单质碳等,所以浓硝酸也应该能氧化碳单质等。【推导】C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O【讲述】因为硝酸具有强氧化性,对皮肤、衣物、纸强等都有腐蚀作用,所以使用硝酸时,一定要格外小心,注意安全。万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再用小苏打(NaHCO3)水或肥皂洗涤。【听讲、理解】【展示】利用一瓶久置而发黄的浓硝酸的样品,进行提问为什么发黄。【启发】可能有NO2产生,由于NO2溶于硝酸而变黄。【启发】如果是有NO2生成,那么硝酸的分解产物还必应有什么物质生成?【引导】推测产物,试写反应的化学方程式。【板书】3.不稳定性:【提问】硝酸应如何贮存?【分析,讨论】发黄的原因是什么?可能是因为硝酸分解。【探究】在HNO3中,由于氢元素和氮元素都处于最高价,又因NO2的生成,是氮元素的化合价降低了,所以只能是HNO3中,氧元素的化合价升高,因此,可能有氧气生成。【推导】C+4HNO3=CO2↑+2NO2↑+2H2O↑【回答】避光、阴凉处。【小结】硝酸的特性是强氧化性和不稳定性。共同的特点是由于+5价氮元素得电子,被还原为低价态氮的化合物的缘故。【课堂练习】1.工业上如何贮存和运输大量的浓硝酸2.如何洗净一支内壁镀银的试管?写出反应的方程式。3.从节约原料,保护环境的角度来分析,要制取一定量的Cu(NO3)2晶体,下列实验设计中最合理的是(1)Cu+浓HNO3─(2)Cu+稀HNO3─气体摩尔体积教案
第一课时
教学目标
知识技能:正确理解和掌握气体摩尔体积的概念;初步掌握阿伏加德罗定律的要点,并学会运用该定律进行有关简单推理。
能力培养:培养科学归纳的思维能力,空间想像能力,运用事物规律分析解决问题的逻辑思维能力。
科学思想:引导学生逐步树立“透过现象,抓住本质”的辩证唯物主义认识观点。
科学品质:激发学生严谨务实,循序渐进,探索真理的科学态度。
科学方法:由数据归纳客观规律;由理想模型出发进行逻辑推理。
重点、难点气体摩尔体积概念的逻辑推理过程;阿伏加德罗定律的直观理解。
教学过程设计
教师活动
学生活动
设计意图
【引言】物质都是由原子、分子、离子这些基本微粒构成的。衡量物质所含微粒数多少用哪个物理量?该物理量的单位是什么?1mol物质含有多少构成它的基本微粒?
1mol不同物质所含有的微粒数都相同,它们的体积是否也相同呢?这是本堂课要解决的问题。
【板书】第二节气体摩尔体积
回顾上堂课内容,回答:物质的量,摩尔,阿伏加德罗常数个,约为6.02×1023个。
引导学生由旧知识再现进入新的认知过程。
【投影】1mol铁、铝、铅、水、硫酸的质量、密度、体积。引导学生分析投影数据。
【展示】引导学生看课本42页、43页图2-1和图2-2,并出示1mol铁、铝、铅、水、硫酸实物,引导观察。
分析投影数据,归纳并猜想:
1mol不同的固态或液态物质,体积是不相同的。
看课本插图,并观察分析实物,进一步证实上面的猜想。
引导学生从感性、理性两方面认识事物客观规律,培养他们进行科学归纳的能力。
【设问】对于1mol不同的固态和液态物质来说,为什么其体积各不相同?
【讲述】物质都是由原子、分子、离子这些微观粒子构成的,在讨论物质所
思考,但难以给出合理解释。
不愤不悱。
续表
教师活动
学生活动
设计意图
占体积时,可以从其结构出发来分析。下面我们把微观粒子与宏观的球体类比。
【设问】一堆排球、一堆篮球,都紧密堆积,哪一堆球所占体积更大?如果球的数目都为一百个呢?如果球和球之间都间隔1米,在操场上均匀地分布,哪一堆球所占总的体积更大?
积极思考,相互讨论,和老师一起共同归纳出决定物质所占体积大小的三个因素:①物质所含结构微粒数多少;②微粒间的距离;③微粒本身的大小。
引导学生在脑海里建立理想模型,形象地分析物质体积决定因素,对学生进行空间想像能力和逻辑推理能力的训练。
【讲解】可以从上面得出的决定物质所占空间大小的三个因素出发来分析不同固态、液态物质的体积关系。
【小结】相同条件下,1mol不同固态或液态物质的体积是不同的。
认真听讲,积极思考,体会运用普遍规律分析具体问题的过程。
1mol不同固态或液态物质所含基本结构微粒数都相同,构成固态或液态物质的微粒间的距离都很小,因而固态或液态物质体积大小的决定因素是其结构微粒本身的大小。由于构成不同液态或固态物质的原子、分子或离子的大小是不同的,所以它们的体积也就有所不同。
在学生能力达不到的情况下,老师带动学生分析问题。
【设问】在相同的温度和压强条件下,1mol不同气态物质的体积是否相同?
【投影】标准状况下1mol氢气、氧气、二氧化碳的质量、密度、体积,引导学生观察分析数据。
【讲述】大量实验数据证明,在标准状况下,即温度为0℃、压强为1.01×105Pa条件下,1mol任何气体的体积都约为22.4L。
分析归纳数据,计算出1mol任何气体的体积在标准状况下都约为22.4L。
采用由数据归纳出事物规律的科学方法,导出气体摩尔体积的概念,培养学生的科学归纳思维能力。
续表
教师活动
学生活动
设计意图
【板书】一、气体摩尔体积在标准状况下,1mol任何气体的体积都约为22.4L。Vm=22.4L/mol
【讲解】气体摩尔体积可用“Vm”表示,注意其单位为“L/mol”。
记下板书。
发散的思维收敛,落实知识点。
【设问】气体摩尔体积概念包含几个要点?规定了什么条件?什么描述对象?结论是什么?
思考并回答:①条件是标准状况下,即O℃、1.01×105Pa;②描述对象是1mol任何气体;③结论是体积约是22.4L。
剖析概念,引导学生对气体摩尔体积概念理解更准确。
【设问】由气体摩尔体积概念,可得出在标准状况下气体的体积和气体物质的量有怎样的关系?
【板书】V=Vm×nn表示气体物质的量。
【提问】该公式在什么情况下应用?
思考并回答:气体在标准状况下的体积等于气体摩尔体积与其物质的量的乘积。
回答:在标准状况下,应用对象是气体。
由概念本身推出其简单应用。
【设问】为什么在标准状况下1mol任何气体的体积都相同?在这个表面现象后隐藏着怎样的本质原因?
【讲述】这要从气态物质的结构去找原因,可从前面得到的决定物质体积大小的三个因素出发来分析问题。
【指导】阅读课本44页第二、三自然段。
思考并讨论,但难以给出合理解释。
阅读课本有关内容,在老师启发下给出问题的答案。
分子数一定时,气体体积主要决定于分子间的平均距离,在标准状况下,不同气体的分子间的平均距离几乎是相等的,所以任何物质的气体摩尔体积都约是22.4L/mol。
引导学生树立透过现象抓住本质的辩证唯物主义认识观点。
培养学生运用事物规律独立分析解决问题的逻辑思维能力。
【设问】气体摩尔体积约是22.4L/mol,为什么一定要加上标准状况这个条件?在非标准状况下1mol气体的体积有没有可能为22.4L。
【讲述】强调课本中所指气体摩尔体积是特指在标准状况下1mol气体的体积。
思考并回答:温度和压强影响气体的体积;在非标准状况下,只要温度和压强适当,1mol气体的体积也可能是22.4L。
激发学生严谨务实,循序渐进,探索真理的科学态度。逐步引导出阿伏加德罗定律。
续表
教师活动
学生活动
设计意图
【设问】在一定温度和压强下,并不一定是标准状况下,1mol不同的气体其体积是否相同?
【讲述】分子数一定的情况下,气体的体积决定于气体分子间的平均距离。在一定的温度和压强下,不一定是标准状况,各种气体分子间的平均距离是近似相等的,因此,同温、同压下,相同分子数的气体,其体积也相同;同样,同温、同压条件下,体积相同的气体,其分子数也相同。这一规律称作阿伏加德罗定律。
猜测:一定相同。
认真听讲,体会阿伏加德罗定律的导出过程。
由气体摩尔体积概念逐渐过渡到阿伏加德罗定律,易于学生理解和接受。
【板书】二、阿伏加德罗定律在相
同的温度和压强下,相同体积的任
何气体都含有相同数目的分子。
【设问】该定律的要点是什么?应用
对象是什么?规定什么条件?有什么结论?
记下板书内容。
思考并回答:应用对象是任何气体,条件是温度、压强和体积都相同、结论是气体的分子数相同,也即气体的物质的量相同。
落实知识点。
使学生对该定律的要点理解更准确、更牢固。
【设问】在一定温度和压强下,气体的体积和气体的分子数、气体的物质的量呈什么关系?
【追问】在一定温度和压强下,气体的体积之比等于什么?
【板书】V1/V2=n1/n2
【提问】该公式的适用条件是什么?
回答:呈正比关系。
回答:等于气体的分子数之比,等于物质的量之比。
回答:同温、同压条件下的任何气体。
引导学生推出阿伏加德罗定律的简单应用。
【总结】本堂课的重点是,正确理解
气体摩尔体积概念,掌握在标准状况下气体的体积与气体摩尔体积、气体物质的量的关系;初步掌握阿伏加德罗定律的要点,并会运用该定律进行简单推理。
认真听讲,回顾本堂课内容。
明确主次,抓住要点。
续表
教师活动
学生活动
设计意图
【随堂检测】
1.下列说法正确的是()。
(A)在标准状况下,1mol水和1mol氢气的体积都约是22.4L
(B)2g氢气和44g二氧化碳的体积相
1-1-1氮和磷(第一课时)
[教学目标]
1.知识目标
(1)掌握氮族元素性质的相似性、递变性。
(2)掌握N2的分子结构、物理性质、化学性质、重要用途。熟悉自然界中氮的固定的方式和人工固氮的常用方法,了解氮的固定的重要意义。
2.能力和方法目标
(1)通过“位、构、性”三者关系,掌握利用元素周期表学习元素化合物性质的方法。
(2)通过N2结构、性质、用途等的学习,了解利用“结构决定性质、性质决定用途”等线索学习元素化合物性质的方法,提高分析和解决有关问题的能力。
[教学重点、难点]氮气的化学性质。氮族元素性质递变规律。
[教学过程]
[引入]投影(或挂出)元素周期表的轮廓图,让学生从中找出氮族元素的位置,并填写氮族元素的名称、元素符号。根据元素周期律让学生通过论分析氮族元素在结构、性质上的相似性和递变性。
[教师引导]氮族元素的相似性:
[学生总结]最外电子层上均有5个电子,由此推测获得3个电子达到稳定结构,所以氮族元素能显-3价,最高价均为+5价。最高价氧化物的通式为R2O5,对应水化物通式为HRO3或H3RO4。气态氢化物通式为RH3。
氮族元素的递变性:
氮磷砷锑铋
第三节化学反应中的能量变化
一、教学目的要求
1、使学生了解化学反应中的能量变化,了解吸热反应和放热反应。
2、常识性介绍燃料充分燃烧的条件,培养学生节约能源及环境保护等意识。
二、教学重点难点
1、重点:化学反应解其能量变化,放热反应和吸热反应。
2、难点:化学反应中能量变化观点的建立。
三、教学方法步骤
本节教学应在教师的指导下,通过录像、影碟等多媒体手段,加强学生对化学反应中的能量观的认识,让学生通过阅读、观摩、讨论等学习形式,主动了解和掌握有关知识。具体教学可根据实际情况灵活安排。
四、课时安排
1课时。
五、教学内容
[引言]
人类最早利用的化学现象是什么??(燃烧)
早期古人怎么取火?(钻木取火)
[讲述]
在第一节中就讲到,人类的进步和发展与火有密切的联系,对于燃烧的探究是一个既古老而又年轻的课题,过去我们曾经研究过,现在仍然在研究,将来还会继续研究。
为什么对燃烧这一古老的化学现象我们要一直研究下去呢?因为,研究燃烧中的反应、能量变化、燃烧效率及产物对环境的影响,对人类的生存和发展有着重要的意义。
今天我们就来研究化学反应中的能量变化。
[板书]
第三节化学反应中的能量变化
一、化学反应中的能量变化
[提问]
在当今世界上使用最广的能源是那种能源?你身边接触到最为常见的能源是什么样的能源?(化学反应释放出的能量是当今世界上最重要的能源。最为常见的能源是热能,比如:燃烧放出的热。)
[边讲述边板书]
1、化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化。
[提问]
写出至少四个可燃物燃烧的反应。
[学生板书]
H2+O2-----H2O
CO+O2------CO2
C+O2--------CO2
CH4+O2------CO2+H2O
[讲述]
可燃物的燃烧是最常见的有热量放出的反应。
[提问]
什么是燃烧?(通常讲的燃烧是指可燃物与空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应。)
燃烧的条件是什么?(燃烧的条件有两个:一是可燃物与氧气接触;二是可燃物的温度达到着火点。)
[提问]
燃烧是一种放出热量的化学反应,那么,化学反应都是放热的吗?(不一定。)
教学目标
知识目标
使学生建立化学平衡的观点;理解化学平衡的特征;理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响;理解平衡移动的原理。
能力目标
培养学生对知识的理解能力,通过对变化规律本质的认识,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
情感目标
培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观,从现象到本质的科学的研究方法。
教学建议
化学平衡教材分析
本节教材分为两部分。第一部分为化学平衡的建立,这是本章教学的重点。第二部分为化学平衡常数,在最新的高中化学教学大纲(2002年版)中,该部分没有要求。
化学平衡观点的建立是很重要的,也具有一定的难度。教材注意精心设置知识台阶,采用图画和联想等方法,帮助学生建立化学平衡的观点。
教材以合成氨工业为例,指出在化学研究和化工生产中,只考虑化学反应速率是不够的,还需要考虑化学反应进行的程度,即化学平衡。建立化学平衡观点的关键,是帮助学生理解在一定条件下的可逆反应中,正、逆反应速率会趋于相等。教材以蔗糖溶解为例指出在饱和溶液中,当蔗糖溶解的速率与结晶速率相等时,处于溶解平衡状态,并进而以的可逆反应为例,说明在上述可逆反应中,当正反应速率与逆反应速率相等时,就处于化学平衡状态。这样层层引导,通过图画等帮助学生联想,借以
在一定程度上突破化学平衡状态建立的教学难点。
教材接着通过对19世纪后期,在英国曾出现的用建造高大高炉的方法来减少高炉气中含量的错误做法展开讨论。通过对该史实的讨论,使学生对化学平衡的建立和特征有更深刻的理解,培养学生分析实际问题的能力,并训练学生的科学方法。
化学平衡教法建议
教学中应注意精心设置知识台阶,充分利用教材的章图、本节内的图画等启发学生联想,借以建立化学平衡的观点。
教学可采取以下步骤:
1.以合成氨工业为例,引入新课,明确化学平衡研究的课题。
(1)复习提问,工业上合成氨的化学方程式
(2)明确合成氨的反应是一个可逆反应,并提问可逆反应的定义,强调“二同”——即正反应、逆反应在同一条件下,同时进行;强调可逆反应不能进行到底,所以对任一可逆反应来讲,都有一个化学反应进行的程度问题。
(3)由以上得出合成氨工业中要考虑的两个问题,一是化学反应速率问题,即如何在单位时间里提高合成氨的产量;一是如何使和尽可能多地转变为,即可逆反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响——化学平衡研究的问题。
2.从具体的化学反应入手,层层引导,建立化学平衡的观点。
如蔗糖饱和溶液中,蔗糖溶解的速率与结晶的速率相等时,处于溶解平衡状态。
又如,说明一定温度下,正、逆反应速率相等时,可逆反应就处于化学平衡状态,反应无论进行多长时间,反应混合物中各气体的浓度都不再发生变化。
通过向学生提出问题:达到化学平衡状态时有何特征?让学生讨论。最后得出:化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态(此时化学反应进行到最大限度)。并指出某一化学平衡状态是在一定条件下建立的。
3.为进一步深刻理解化学平衡的建立和特征,可以书中的史实为例引导学生讨论分析。得出在一定条件下当达到化学平衡状态时,增加高炉高度只是增加了CO和铁矿石的接触时间,并没有改变化学平衡建立时的条件,所以平衡状态不变,即CO的浓度是相同的。关于CO浓度的变化是一个化学平衡移动的问题,将在下一节教学中主要讨论。从而使学生明白本节的讨论题的涵义。
“影响化学平衡的条件”教材分析
本节教材在本章中起承上启下的作用。在影响化学反应速率的条件和化学平衡等知识的基础上进行本节的教学,系统性较好,有利于启发学生思考,便于学生接受。
本节重点:浓度、压强和温度对化学平衡的影响。难点:平衡移动原理的应用。
因浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响等内容,不仅在知识上为本节的教学奠定了基础,而且其探讨问题的思路和方法,也可迁移用来指导学生进行本书的学习。所以本节教材在前言中就明确指出,当浓度、温度等外界条件改变时,化学平衡就会发生移动。同时指出,研究化学平衡的目的,并不是为了保持平衡状态不变,而是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动,如向提高反应物转化率的方向移动,由此说明学习本节的实际意义。
教材重视由实验引入教学,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使化学平衡向正反应方向移动的结论。反之,则化学平衡向逆反应方向移动。并在温度对化学平衡影响后通过对实验现象的分析,归纳出平衡移动原理。
压强对化学平衡的影响,教材中采用对合成氨反应实验数据的分析,引导学生得出压强对化学平衡移动的影响。
教材在充分肯定平衡移动原理的同时,也指出该原理的局限性,以教育学生在应用原理
时,应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
“影响化学平衡的条件”教学建议
本节教学可从演示实验入手,采用边演示实验边讲解的方法,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论,由师生共同归纳出平衡移动原理。
新课的引入:
①复习上一节讲过的“化学平衡状态”的概念,强调化学平衡状态是建立在一定条件基础上的,当浓度、压强、温度等反应条件改变时,原平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变,从而达到新的平衡状态。
②给出“化学平衡的移动”概念,强调化学平衡的移动是可逆反应中旧平衡的破坏、新平衡的建立的过程,在这个过程中,反应混合物中各组分的浓度一直在变化着。
③指出学习和研究化学平衡的实际意义正是利用外界条件的改变,使旧的化学平衡破坏并建立新的较理想的化学平衡。
具体的教学建议如下:
1.重点讲解浓度对化学平衡的影响
(1)观察上一节教材中的表3-l,对比第1和第4组数据,让学生思考:可从中得出什么结论?
(2)从演示实验或学生实验入手,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出结论。这里应明确,溶液颜色的深浅变化,实质是浓度的增大与减小而造成的。
(3)引导学生运用浓度对化学反应速率的影响展开讨论,说明浓度的改变为什么会使化学平衡发生移动。讨论时,应研究一个具体的可逆反应。讨论后,应明确浓度的改变使正、逆反应速率不再相等,使化学平衡发生移动;增加某一反应物的浓度,会使反应混合物中各组分的浓度进行调整;新平衡建立时,生成物的浓度要较原平衡时增加,该反应物的浓度较刚增加时减小,但较原平衡时增加。
2.压强和温度对化学平衡的影响:应引导学生分析实验数据,并从中得出正确的结论。温度对化学平衡影响也是从实验入手。要引导学生通过观察实验现象,归纳出压强和温度的改变对化学平衡的影响。
3.勒夏特列原理的教学:在明确了浓度、压强、温度的改变对化学平衡的影响以后,可采用归纳法,突破对勒夏特列原理表述中“减弱这种改变”含义理解上的困难:
其他几个问题:
1.关于催化剂问题,应明确:①由于催化剂能同等程度增加正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响;②使用催化剂,能改变达到平衡所需要的时间。
2.关于化学平衡移动原理的应用范围和局限性,应明确:①平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,为后面将要学习的电离平衡、水解平衡作铺垫;②平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向,但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。教育学生在应用原理时应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
3.对本节设置的讨论题,可在学生思考的基础上,提问学生回答,这是对本节教学内容较全面的复习和巩固。
4.对于本节编入的资料,可结合勒夏特列原理的教学,让学生当堂阅读,以了解勒夏特列的研究成果和对人类的贡献;可回顾第二节“工程师的设想”的讨论,明确:欲减少炼铁高炉气中CO的含量,这属于化学平衡的移动问题,而利用增加高炉高度以增加CO和铁矿石的接触时间的做法并未改变可逆反应的条件,因而是徒劳的。教学设计示例
第一课时化学平衡的概念与计算
教学目标
知识目标:掌握化学平衡的概念极其特点;掌握化学平衡的有关计算。
能力目标:培养学生分析、归纳,语言表达与综合计算能力。
情感目标:结合化学平衡是相对的、有条件的、动态的等特点对学生进行辩证唯物主义教育;培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
教学过程设计
【复习提问】什么是可逆反应?在一定条件下2molSO2与1molO2反应能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是说反应到底进行到什么程度?这就是化学平衡所研究的问题。
思考并作答:在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。SO2与O2的反应为可逆反应不能进行完全,因此得不到2molSO3。
提出反应程度的问题,引入化学平衡的概念。
结合所学过的速率、浓度知识有助于理解抽象的化学平衡的概念的实质。
【分析】在一定条件下,2molSO2与1molO2反应体系中各组分速率与浓度的变化并画图。
回忆,思考并作答。
【板书】一、化学平衡状态
1.定义:见课本P38页
【分析】引导学生从化学平衡研究的范围,达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。
研究对象:可逆反应
平衡前提:温度、压强、浓度一定
原因:v正=v逆(同一种物质)
结果:各组成成分的质量分数保持不变。
准确掌握化学平衡的概念,弄清概念的内涵和外延。
【提问】化学平衡有什么特点?
【引导】引导学生讨论并和学生一起小结。
讨论并小结。
平衡特点:
等(正逆反应速率相等)
定(浓度与质量分数恒定)
动(动态平衡)
变(条件改变,平衡发生变化)
培养学生分析问题与解决问题的能力,并进行辩证唯物主义观点的教育。加深对平衡概念的理解。
讨论题:在一定温度下,反应达平衡的标志是()。
(A)混合气颜色不随时间的变化
(B)数值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数
(D)压强不随时间的变化而变化
(E)混合气的平均分子量不变
讨论结果:因为该反应如果达平衡,混合物体系中各组分的浓度与总物质的量均保持不变,即颜色不变,压强、平均分子量也不变。因此可作为达平衡的标志(A)、(D)、(E)。
加深对平衡概念的理解,培养学生分析问题和解决问题的能力。
【过渡】化学平衡状态代表了化学反应进行达到了最大程度,如何定量的表示化学反应进行的程度呢?
2.转化率:在一定条件下,可逆反应达化学平衡状态时,某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数,叫该反应物的转化率。
公式:a=△c/c始×100%
通过讨论明确由于反应可逆,达平衡时反应物的转化率小于100%。
通过掌握转化率的概念,公式进一步理解化学平衡的意义。
3.平衡的有关计算
(1)起始浓度,变化浓度,平衡浓度。
例1445℃时,将0.1molI2与0.02molH2通入2L密闭容器中,达平衡后有0.03molHI生成。求:①各物质的起始浓度与平衡浓度。
②平衡混合气中氢气的体积分数。
引导学生分析:
c始/mol/L0.010.050
c变/mol/Lxx2x
c平/mol/L0.015
0+2x=0.015mol/L
x=0.0075mol/L
平衡浓度:
c(I2)平=C(I2)始-△C(I2)
=0.05mol/L-0.0075mol/L
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+△c(HI)
=0.015mol/L
w(H2)=0.0025/(0.05+0.01)
通过具体计算弄清起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者之间的关系,掌握有关化学平衡的计算。
【小结】①起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者的关系,只有变化浓度才与方程式前面的系数成比例。
②可逆反应中任一组分的平衡浓度不可能为0。
(2)转化率的有关计算
例202molCO与0.02×100%=4.2%mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200℃经2min达平衡,生成CO2和H2,已知V(CO)=0.003mol/(Lmin),求平衡时各物质的浓度及CO的转化率。
△c(CO)=V(CO)t
=0.003mol/(Lmin)×2min
=0.006mol/L
a=△c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
【小结】变化浓度是联系化学方程式,平衡浓度与起始浓度,转化率,化学反应速率的桥梁。因此,抓变化浓度是解题的关键。
(3)综合计算
例3一定条件下,在密闭容器内将N2和H2以体积比为1∶3混合,当反应达平衡时,混合气中氨占25%(体积比),若混合前有100molN2,求平衡后N2、H2、NH3的物质的量及N2的转化率。
思考分析:
方法一:
设反应消耗xmolN2
△n(始)1003000
△nx3x2x
n(平)100-x300-3x2x
(mol)
x=40mol
n(N2)平=100mol-xmol=100mol-40mol
=60mol
n(N2)平=300mol-3xmol=180mol
a=40/100×100%=40%
方法二:设有xmolN2反应
△n
122
x2x2x
【小结】方法一是结合新学的起始量与平衡量之间的关系从每种物质入手来考虑,方法二是根据以前学过的差量从总效应列式,方法二有时更简单。
巩固转化率的概念并弄清转化率与变化浓度,速率化学方程式之间的关系。
通过一题多解将不同过程的差量计算与平衡计算联系起来加深对平衡的理解,加强对所学知识(如差量的计算,阿伏加德罗定律的计算)的运用,培养学生综合思维能力和计算能力。
强调重点,加强学法指导。
【课堂小结】今天我们重点学习了化学平衡的概念及有关计算,比较抽象,希望大家加强练习,以便熟练地掌握平衡的概念。
【随堂检测】1.对于一定温度下的密闭容器中,可逆反应达平衡的标志是()。
(A)压强不随时间的变化而变化
(B)混合气的平均分子量一定
(C)生成nmolH2同时生成2nmolHI
(D)v(H2)=v(I2)
2.合成氨生产中,进入塔内的氮气和氢气体积比为1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),从合成塔出来的氨占平衡混合气体积的16%,求合成塔出来的气体的压强。
平衡时NH3的体积分数为:
n(平NH3)/n(平总)×100%
=n(平NH3)/(n始-△n)
=2x/(400-2x)×100%
=25%
x=40mol
(以下计算与上面相同)
巩固课堂所学内容。
附:随堂检测答案1.(C)2.1.31×107Pa(129.4atm)
探究活动
探究活动(一)
温度对化学平衡的影响
硫酸铜溶液中加入溴化钾,发生下列反应:
蓝色绿色
将上述平衡体系加热,使溶液温度升高,颜色怎样变化?冷却后,颜色又怎样改变?做实验检验你的答案。
在试管中加入0.1M的溶液5毫升,再加1M溶液2毫升,观察所得溶液的颜色。倒出3毫升于另一试管,然后在酒精灯上加热,观察颜色变化(与没加热的溶液对比)。等加热的试管稍稍冷却后,把试管浸入冷水中,观察颜色变化。
平衡体系温度升高,溶液的绿色加深;冷却后,颜色又变浅。
[仪器和药品]
1.学生用:烧杯(50毫升)、滴定管2支、量筒(10毫升)、搅拌棒、试管、石棉网、铁架台(附铁杯)、保温瓶(贮开水)、酒精灯、火柴。
3M氢氧化钠溶液、3M硫酸溶液、0.5M氯化铁溶液、0.1M硫酸铜、1M溴化钾溶液。
2.讲台上公用:1M铬酸钾溶液0.5升、1M重铬酸钾溶液0.1升。
探究活动(二)
浓度对化学平衡的影响
让同学复述勒沙特里原理,然后提出并演示,铬酸根呈黄色,重铬酸根呈橙色。在水溶液中,铬酸根离子和重铬酸根离子存在下列平衡:
提问:
(1)若往铬酸钾溶液里加入硫酸,溶液颜色有什么变化?
(2)再加氢氧化钠溶液,颜色又有什么变化?
(3)若又加酸溶液,颜色将怎样变化?
(3)又加硫酸,溶液由黄色变橙色,理由同上。
按照下表操作栏实验,观察现象。解释颜色变化原因。
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