化学平衡教案大全（教学设计 -平衡转化率）

学生通过上一节“化学平衡常数”的学习，已经学会了用化学平衡常数来定量表示化学反应进行的限度，但是在实际生产中用平衡常数表示反应限度有时不够直观，因此在本节课中引入了“平衡转化率”这一概念，作为描述化学反应进行限度的另一种方式，是对化学平衡常数的一种补充。通过本节课的学习，学生可以更好地理解化学反应的限度问题，同时能更好地完成平衡转化率与化学平衡常数之间的计算。

变化观念与平衡思想：能进一步通过平衡转化率认识化学平衡状态的特征，能够了解平衡转化率的意义；

证据推理与模型认知：能使用平衡转化率来定量表示化学反应的限度，并能依据“三段法”计算模型熟练地进行平衡常数、平衡转化率、反应速率、浓度等之间的计算。

平衡转化率的计算、“三段法”计算

学生复习上一节关于化学平衡常数的相关知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件。

【联想质疑】在工业生产中，合成氨的反应：

该反应在一定条件下存在一定的限度。但是在实际生产中，用平衡常数K表示反应限度有时不够直观，不知道反应物到底反应了多少，同时生成了多少产物。因此在实际应用中，常用平衡转化率α来表示一定条件下的反应限度。

【过渡】这节课我们来学习化学反应限度的另一种表示方式——平衡转化率。

【板书】二、平衡转化率

对于化学反应：aA + bB ⇌ cC + dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：

【强调】★物质的平衡转化率越大，表示反应程度越大。

★对于溶液体系和恒容的气态反应体系，可以用物质的量浓度进行计算。

【牛刀小试】某温度下将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L密闭容器中充分反应,达到平衡后,测得H2的浓度为0.008 mol·L-1。(1)求该温度下的平衡常数。(2)求H2的转化率。

【学生活动】分析，解题。

【讲解】讲解计算方法、纠正计算结果。

【再试一刀】

【学生活动】分析，解题。

【讲解】对于一个已标明化学方程式的化学反应，温度一定时只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率却可能不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的。

【还有一刀】

【学生活动】分析，解题。

【讲解】化学平衡常数与平衡转化率是密切相关的，可以利用化学平衡常数计算化学反应中某反应物的平衡转化率，也可以由实验测定的平衡转化率计算化学平衡常数。

【过渡】有关于化学平衡问题的计算，可按一定步骤建立模式，确定各个量之间的关系进行计算。我们把这种方法称为“三段法”。

【讲解】“三段法”

例如：可逆反应mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，假定反应物A、B的起始加入的物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。

(1) 　　 mA(g) ＋ nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)

初始物质的量/mol a b 0 0

转化物质的量/mol mx nx px qx

平衡物质的量/mol a－mx b－nx px qx

对于反应物：n平＝n始－n变

对于生成物：n平＝n始＋n变

转化物质的量之比等于化学方程式中各物质系数之比。

【过渡】“三段法”不仅可以用物质的量来列关系式，也可以用物质的量浓度。

【讲解】可逆反应mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，假定反应物A、B的起始加入的浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡时，设物质A转化的浓度为mx mol·L－1。

　　 mA(g) ＋ nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)

初始浓度/(mol·L－1) a b 0 0

转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx

平衡浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx

对于反应物：c平＝c始－c变

对于生成物：c平＝c始＋c变

转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比

(2)步骤

①确定反应物或生成物的起始加入量。

②确定反应过程的变化量。

③确定平衡量。

④依据题干中的条件建立等式关系进行解答。

【强调】解答化学平衡计算题，要注意构建解题模式，熟练掌握有关物质的量、物质的量浓度、转化率、产率、某组分百分含量、化学平衡常数等各种计算关系式。

【课堂随练】(1)反应SO2(g)＋NO2(g) ⇌SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol·L－1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求在该温度下，此反应的平衡常数________。

(2)在(1)中温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L－1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L－1，试求达到化学平衡时各物质的浓度_________。

【学生活动】计算出结果。

【借题发挥】 计算(1)中NO2的转化率，(2)中SO2、NO2的转化率并比较，你能得出什么结论？

【学生活动】计算出结果、思考并交流。

【分析验证】完成下述表格，并验证你的结论是否正确。

在1 200 ℃时测得反应CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)达平衡时，K＝2.25。试计算CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为下列三种情况下的CO2、H2的平衡转化率，填写下表：

初始浓度/(mol•L-1)

平衡转化率/%

c始(CO2)

c始(H2)

α(H2)

α(CO2)

A

0.010 0

0.010 0

B

0.010 0

0.012 0

C

0.010 0

0.008 0

分析上表计算结果，可得出的结论是

(1)同一化学反应，不同物质的平衡转化率 。

(2)增大H2的浓度，CO2转化率的变化是 ，H2转化率的变化是 。

(3)减小H2的浓度，CO2转化率的变化是 ，H2转化率的变化是 。

【讲解】由以上分析可以发现，提高氢气在原料气组成中的比例，可使二氧化碳的平衡转化率提高；同理，提高二氧化碳在原料气组成中的比例，可使氢气的平衡转化率提高。在化工生产中，根据以上原理，常常通过增加某一种廉价、易得的反应物的浓度来提高另一种昂贵、稀缺的反应物的转化率，从而降低生产成本。

【归纳小结】

结论1：两种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而该反应物的转化率会降低。

结论2：当两种反应物按照方程式系数比进行投料时，平衡时反应物的平衡转化率相等。

【课堂小结】