化学平衡常数素材.doc

《化学平衡常数》教学设计
博兴一中 高丽虹 15762113668
一、教学内容分析
《化学平衡常数》位于鲁科版《化学反应原理》第二章第二节，起着承上启下的作用。必修阶段学生主要建立“可逆反应”、“化学平衡状态”和“化学平衡移动”三个概念；发展至选修化学反应原理阶段，学习化学平衡常数具有两个重要意义：其一，弄清其概念，能增进对化学反应限度和化学平衡移动规律的理解；其二，掌握其计算，比较其与浓度商Q的关系，能帮助学生建立好利用K、Q关系分析平衡移动的思路，进而能够以K为工具对后续溶液中的各类离子平衡进行分析。在这过程中，学生对化学反应限度的认识由定性认识上升到定量认识，由孤立认识发展到受环境影响的系统认识，由静态认识上身到动态认识。
化学平衡常数本身是基于实验数据的分析得出的概念，反映化学研究的基本方法与思想，体现了新课程中化学教育提升学生科学素养的宗旨。化学平衡常数是热力学常数，用于定量表征化学反应限度，揭示平衡本质，利于学生科学分析化学平衡及其移动规律。
2.学情分析
【知识基础】
通过对化学平衡状态的学习，学生已经知道化学平衡具有“逆、等、动、定、变”五个基本特征，对于达到平衡状态的化学反应而言，各组分浓度不再变化。但是，经过测量发现，学生容易形成“各组分浓度相等”等相异构想，表面上是学生对化学平衡认识不够深刻，实则是缺乏衡量化学平衡本质标准的工具。在科学探寻过程中，人们致力于发现衡量某一现象的本质规律或标准，因此在此基础上，学生需要通过对具体反应不同阶段过程中各组分浓度的分析，归纳、总结出化学平衡的本质衡量标准，即化学平衡常数K。
【能力基础】
进入选修阶段的学生，其思维方式从具体发展至抽象，从简单描述发展至逻辑分析。经过必修阶段的学习，学会了科学探究的程序和方法，能够对大量数据所揭示的规律作出预测，并设计实验进行验证。这些科学素养奠定了本课学习的能力基础。

天之道，损有余而补不足，就是这个道理。人体血液中的酸碱平衡
人体血液的pH是一个稳定的数值，正常值是7.4±0.05。这一数值保证了在血液中进行的各种生化反应。人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液，但血液的pH仍会保持稳定，这是什么原因呢？
原来血液中有两对电离平衡，一对是HCO3-(碱性)和H2CO3(酸性)的平衡，另一对是HPO42-(碱性)和H2PO42-(酸性)的平衡。下面以HCO3-和H2CO3的电离为例说明血液pH稳定的原因。
人体血液中H2CO3和HCO3-物质的量之比为1∶20，维持血液的pH为7.4。平衡如下：
当酸性物质进入血液时，电离平衡向生成碳酸的方向进行，过多的碳酸由肺部加重呼吸排出二氧化碳，减少的HCO3-由肾脏调节补充，使血液中HCO3-与H2CO3仍维持正常的比值，使pH保持稳定。当有碱性物质进入人体血液，跟H2CO3作用，上述平衡向逆反应方向移动，过多的HCO3-由肾脏吸收，同时肺部呼吸变浅，减少二氧化碳的排出，血液的pH仍保持稳定。
然而，当发生肾功能障碍、肺功能衰退或腹泻、高烧等疾病时，血液中的HCO3-和H2CO3比例失调，就会造成酸中毒或碱中毒。临床指标：血液pH＞7.35，为碱中毒；血液pH＜7.35，为酸中毒。
一、 生活中的化学——性质决定用途
——古时候，人们从草木灰中提取物质洗涤衣物
——明矾净水原理 [ 明矾：KAl(SO4)2·12H2O]
——酸碱式灭火机原理（灭火机里装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液）
化学平衡移动的规律及盐类水解在日常生活中的应用
日常生活中的应用
①用热浓的Na2CO3溶液除油污
②用ZnCl2溶液作焊药
生活中的化学平衡之一--怎样吃菠菜
动画片《大力水手》中，每当大力水手吃下一罐菠菜后就会变得力大无穷。菠菜有这样大的作用，这是影片的夸张手法，但菠菜的确含有一定的营养成分，如维生素、铁质等。然而，大力水手大量地吃菠菜是错误的。因为过量食用菠菜，会造成人体缺钙。这个道理要从食用菠菜中存在的电离平衡说起。
菠菜中含有一种叫草酸的物质，其学名是乙二酸，结构简式为HOOC-COOH，味苦涩，溶于水，是二元弱酸：
HOOC-COOH=HOOC-COO－+ H+
HOOC-COO－ =－OOC－COO－+ H+
草酸进入人体后，在胃酸作用下，电离平衡向左移动。以分子形式存在的草酸，从药理上看，是一种有毒的物质，过量的草酸会腐蚀胃黏膜，还会对肾脏造成伤害，另外，草酸会跟人体内的Ca2+形成草酸钙沉淀，使摄入的钙质不易被利用，造成人体缺钙。那怎样才能吸收菠菜中的营养，又不被草酸伤害呢？
一种方法是除去草酸，即在油炒前，先将菠菜用热水烫一烫，草酸溶于水而除去，且这样炒的菠菜没有苦涩味。
另一种方法是把草酸转化为沉淀，这就是“菠菜烧豆腐”的方法。每100 g菠菜中含300 mg草酸，每100 g豆腐约含240 mg钙，因此，每70 g豆腐中的Ca2+，可以结合100 g菠菜中的草酸(不含菠菜自身的钙)，当大部分草酸跟钙结合，可使涩味大大降低，菜肴更加美味可口。草酸钙进入人体，部分被胃酸溶解，溶解后形成的Ca2+仍能被人体吸收，未溶解的部分则排出体外。因此，食物中的Ca2+正好是草酸的解毒剂，豆腐中损失的钙可以由其他食物补充。
生活中的化学平衡之二--酒精测定仪中的化学平衡
在公路上，常能见到交警拦下可疑车辆检查，请司机向一仪器中吹一口气，如果测定仪中橙红色的物质变为绿色，司机就要受到处罚，因为他饮酒后驾车，违反道路交通管理条例。
酒精仪中的橙红色物质是重铬酸钾，人饮酒后，血液中酒精含量增多，人呼出的气体中有乙醇的蒸气，遇到测定仪中的重铬酸钾，便发生如下的反应：
Cr2O72－+ 3C2H5OH + 8H+?2Cr3+＋3CH3CHO + 7H2O
橙红色 绿色
橙红色的Cr2O72－转化为绿色的Cr3+，便能测出人呼出的气体中有乙醇成分。
然而酒精测定仪中还要加入硫酸，一方面上述反应要在酸性溶液中进行，同时要防止Cr2O72－转化为CrO42-，
即：2CrO42－ + 2H+?Cr2O72－ + H2O 。这就是酒精测定仪中的化学平衡。
生活中的化学平衡之三--洗涤剂的有效利用
我们知道，油性污垢中的油脂成分因不溶于水而很难洗去。油脂的化学组成是高级脂肪酸的甘油酯，如果能水解成高级脂肪酸和甘油，那就很容易洗去。
油脂水解的方程式是：(RCOO)3C3H5 + 3H2O?3RCOOH + C3H5(OH)3
这是一个可逆反应，日常生活中以洗衣粉(或纯碱)作洗涤剂，其水溶液呈碱性，能与高级脂肪酸作用，使化学平衡向正反应方向移动。高级脂肪酸转化为钠盐，在水中溶解度增大，因此油污容易被水洗去。在日常生活中，洗衣粉等洗涤剂易溶于温水(特别是加酶洗衣粉)是由于温度升高，洗衣粉溶解度增大，即：浓度较大。温水有利于酶催化蛋白质等高分子化合物水解，同时蛋白质的水解、油脂的水解都是吸热反应，适当提高水温，会使洗涤效果更佳，但也应该注意，一味追求高水温会降低酶的催化能力，使其失去活性，从而降低洗涤效果。
生活中的化学平衡之四--自来水消毒
近年来，某些自来水厂在用液氯消毒自来水时，还加入少量液氨，这是什么原因呢？首先要明确液氯作自来水消毒剂的原理：氯气与水发生反应生成盐酸和次氯酸，其中次氯酸有强氧化性，能杀灭水中细菌，其化学方程式为：Cl2＋H2O = HCl ＋HClO。
但是，次氯酸不稳定，受热或见光发生分解：2HClO = 2HCl + O2↑，使得消毒时间缩短，从而降低消毒的效果。
当向氯水中加入液氨时，液氨与氯水中的次氯酸有如下反应：
NH3＋HClO?H2O＋NH2Cl，而NH2Cl较HClO稳定。
体系中的次氯酸同时满足两个平衡，其消毒杀菌后，由于浓度逐渐减小，使平衡向生成次氯酸的方向进行，当次氯酸浓度较高时，平衡向生成NH2Cl的方向移动，相当于暂时“贮存”，避免其分解所带来的损失。这样就延长了液氯的消毒时间。
生活中的化学平衡之五--大气臭氧层中的化学平衡
地球表面有大气层覆盖，离地面12 km以上的高空有一臭氧层(实际上是臭氧的浓度高些)，但它是地球生命的保护屏障。
我们知道，太阳辐射对生命危害极大的是紫外线。当太阳辐射通过臭氧层时，被吸收了约90％的紫外线，或者说把这些紫外辐射的能量转变为热量，使地面生命免受伤害。这其中的奥妙就在于臭氧层里存在着以下动态平衡的缘故：
O2 + O?O3
现在来分析臭氧层中这一平衡是怎样建立的，又怎样把紫外辐射能转变为热能。首先，太阳辐射把高空的氧分子分裂为2个氧原子，性质异常活泼的氧原子跟氧分子结合成为臭氧。
O2 O＋O， O2＋ O →O3
然后，在紫外线作用下，臭氧转化为氧气，并放出热量：
2O3 3O2 ＋ Q
这一反应被看作臭氧能吸收紫外线，即从能量角度看，相当于把紫外辐射能转变为热能。
臭氧分解生成的氧气，又会被太阳辐射作用生成氧原子，氧原子又会和氧分子结合成为臭氧，臭氧又吸收紫外线分解成为氧气…… 所以在臭氧层中，O3、O2和O处于动态平衡，构成了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障。
生活中的化学平衡之六--人体血液中的酸碱平衡
人体血液的pH是一个稳定的数值，正常值是7.4±0.05。这一数值保证了在血液中进行的各种生化反应。人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液，但血液的pH仍会保持稳定，这是什么原因呢？
原来血液中有两对电离平衡，一对是HCO3-(碱性)和H2CO3(酸性)的平衡，另一对是HPO42-(碱性)和H2PO42-(酸性)的平衡。下面以HCO3-和H2CO3的电离为例说明血液pH稳定的原因。
人体血液中H2CO3和HCO3-物质的量之比为1∶20，维持血液的pH为7.4。平衡如下：
当酸性物质进入血液时，电离平衡向生成碳酸的方向进行，过多的碳酸由肺部加重呼吸排出二氧化碳，减少的HCO3-由肾脏调节补充，使血液中HCO3-与H2CO3仍维持正常的比值，使pH保持稳定。当有碱性物质进入人体血液，跟H2CO3作用，上述平衡向逆反应方向移动，过多的HCO3-由肾脏吸收，同时肺部呼吸变浅，减少二氧化碳的排出，血液的pH仍保持稳定。
然而，当发生肾功能障碍、肺功能衰退或腹泻、高烧等疾病时，血液中的HCO3-和H2CO3比例失调，就会造成酸中毒或碱中毒。临床指标：血液pH＞7.35，为碱中毒；血液pH＜7.35，为酸中毒。