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2019-2020年高中化學《化學反應速率》教案2 新人教版選修4 教學目標：1. 了解控制化學反應速率對人類的意義。 2. 會根據(jù)實驗現(xiàn)象定性的判斷化學反應的快慢。 3. 掌握定量表達化學反應速率的方法。 教學重點：化學反應速率的表達方法。 教學難點：利用化學反應速率數(shù)據(jù)來判斷反應的快慢。 教學方法：利用事例進行啟發(fā)性講解。 教學策略：1.通過對一些化學事例的分析來提升學生對定量表達化學反應速率意義的興趣。 2.通過對例題中一些數(shù)據(jù)的分析使學生加深對化學反應速率表達方法的認識。 德育目標：1. .在一些化學事例的分析過程中對學生進行科學方法教育（觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗現(xiàn)象等實驗方法）。 2. 在對例題中一些數(shù)據(jù)的分析過程中對學生進行分析化學數(shù)據(jù)的方法教育并認識化學數(shù)據(jù)的科學研究價值。 教學過程： 第一部分 學習、了解和研究化學反應速率的現(xiàn)實意義 【介紹】 1.自然界中進行得較快的反應和進行得較慢的反應。 2.人類對控制反應快慢的需要。 （說明）放錄象片或給學生一些數(shù)據(jù)資料。 第二部分 化學反應速率的意義和概念 【導入】 1. 師生共同回顧以下兩個實驗：（1）Na、K分別和水反應的對比實驗；（2）Mg、Al分別和同濃度同體積鹽酸反應的對比實驗。 2. 提出問題討論：（1）怎樣判斷反應的快慢？（2）通過對實驗現(xiàn)象的觀察你能否判斷出一個反應比另一個反應快多少嗎？ 【明確】1.為了定量的描述化學反應的快慢，我們需要一個能定量描述化學反應快慢的量。 2. 化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的量。 第二部分 化學反應速率的表示方法 【討論】在物理上用單位時間內物體運動的距離來表示物體運動的快慢，那么在化學上怎樣定量的表示化學反應進行得快慢呢？ 【明確】化學反應速率的表示方法； 用單位時間內反應物濃度的減少或生成物的濃度增加來表示。 若濃度用物質的量（C）來表示，單位為：mol/L，時間用t來表示，單位為：秒（s）或分（min）或小時（h）來表示，則化學反應速率的數(shù)學表達式為： V == △C/ t 單位是：mol/（Ls） 或 mol/（Lmin） 或 mol/（Lh） 【例題】在2L的密閉容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，發(fā)生 N2 + 3H2 2NH3 ，在2s末時，測得容器中含有0.4mol的NH3，求該反應的化學反應速率。 解： N2 + 3H2 2NH3 起始量（mol）： 1 3 0 2s末量（mol）： 1-0.2 3-0.6 0.4 變化量（mol）： 0.2 0.6 0.4 則 VN2==0.2/22==0.05 mol/（Ls） VH2==0.6/22==0.15 mol/（Ls） VNH3==0.4/22==0.1 mol/（Ls） 【討論】上述計算題的結果，你會得出什么結論？ 【明確】理解化學反應速率的表示方法時應注意的幾個問題： 1.上述化學反應速率是平均速率，而不是瞬時速率。 2.無論濃度的變化是增加還是減少，一般都取正值，所以化學反應速率一般為正值。 3.對于同一個反應來說，用不同的物質來表示該反應的速率時，其數(shù)值不同，但每種物質都可以用來表示該反應的快慢。 4.在同一個反應中，各物質的反應速率之比等于方程式中的系數(shù)比。即： VN2 ：VH2 ： VNH3 ==== 1 ：3 ：2 5.對于在一個容器中的一般反應 aA + bB == cC + dD來說有： VA ：VB ：VC ：VD === △CA ：△CB ：△CC ：△CD === △nA ：△nB ：△nC ：△nD ==== a ：b ：c ：d 6.用化學反應速率來比較不同反應進行得快慢或同一反應在不同條件下反應的快慢時，應選擇同一物質來比較。例如： 可逆反應A（g）+ B（g） C（g）+ D（g） ，在四種不同情況下的反應速率如下，其中反應進行得最快的是（ ） A. VA==0.15mol/Lmin B. VB==0.6 mol/Lmin C. VC==0.4 mol/Lmin D.VD==0.01 mol/Ls （解析）解決此題應注意將四種情況下的反應速率換算成同一種物質并統(tǒng)一單位來比較。 【課堂練習】1.（全國高考題）反應4NH3（g）+5O2（g）==4NO（g）+6H2O（g）在10L密閉容器進行，半分鐘后，水蒸氣的物質的量增加了0.45mol，則此反應的平均速率Vx（反應物的消耗速率和產(chǎn)物的生成速率）可表示為____________________________________。 2.將10molA和5molB放入10L真空箱中，某溫度時發(fā)生反應：3A（g）+B（g）→2C（g），在最初0.2s內，A的平均速率為0.06mol/（L?s），則在0.2s時，箱中有___________molC。 【課后作業(yè)】1.可逆反應aA（g）+ bB（g） cC（g）+ dD（g）。取a molＡ和ｂmolB置于VL容器中，１min后，測得容器內Ａ的濃度為ｘ摩／升。求：（１）此時Ｂ的物質的量濃度為多少？（２）Ｃ的物質的量濃度為多少？（３）ＶＡ為多少？ ?。?某溫度下，把１摩的Ａ２（單質）氣體和１摩的Ｂ２（單質）氣體，放入容積為１Ｌ的容器內，使其反應生成氣體Ｃ，２分鐘后測得容器中Ａ２的濃度為０.４摩／升，Ｂ２的濃度為０.８摩／升，Ｃ的濃度為０.４摩／升。則此反應的化學方程式為（只用Ａ、Ｂ表示） _____________________________________________________。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 第一節(jié)：化學反應速率 （第二課時） 教學目標：1. 了解人類應該如何控制化學反應速率。 2. 掌握影響化學反應速率的因素（主要因素和外在因素）。 3. 會識別一些簡單的有關化學反應速率的圖象。 教學重點：影響化學反應速率的因素。 教學難點：外界條件對化學反應速率影響的本質。 教學方法：利用實驗事實進行啟發(fā)式教學。 教學策略：1. 充分利用課堂演示實驗使學生建立起對影響化學反應速率因素的感性認識。 2. 通過對化學實驗現(xiàn)象的分析來提升學生對影響化學反應速率因素的認識。 3. 補充一些必要的講解使學生加深對影響化學反應速率因素本質的理解。 德育目標：1. .通過影響化學反應速率外在因素的教學對學生進行科學方法一般過程的教育（提出問題、收集事實、處理事實、分析事實得出結論、應用結論解決新問題） 2. 通過影響因素的教學使學生建立人類要尊重自然、合理的改造自然的觀點。 能力目標：通過影響因素的教學，培養(yǎng)學生分析化學問題、整理化學實驗事實、歸納化學問題的能力。 教學過程： 第一部分 復習鞏固化學反應速率的概念和表達方法 【復習提問】1.化學反應速率的含義和表達方法。 2.表達化學反應速率時應注意什么？ 【課前練習】在2L固定體積的容器中通入0.8摩的氫氣和0.4摩的氮氣，2分鐘后容器內有氨氣0.12摩，求用這三種物質來表示的化學反應速率分別是多少？ 第二部分 了解人類控制化學反應速率的現(xiàn)實意義及方式 【導言】 提出幾個問題以引起學生思考： 1. 我們能夠計算出一個化學反應的速率，能否改變化學反應速率呢？ 2. 影響化學反應速率的主要因素是什么？我們人類能否控制這個因素？ 3. 我們能否通過改變外在條件來改變化學反應的速率呢？ 【明確】影響化學反應速率的主要因素是反應物的性質，是內在因素，我們人類是不能改變這個因素的。因此我們應尊重這個自然規(guī)律。但是，當一個反應確定之后，我們可以尊重其客觀規(guī)律的基礎上通過改變外界條件來改變這個反應的速率，使它按著我們人類需要的速率進行。 第三部分 外界條件對化學反應速率的影響 （一）在其它條件不變的情況下，濃度對化學反應速率的影響 【提出問題】濃度是怎樣影響化學反應速率的？ 【收集事實】途徑：1. 通過演示實驗來觀察化學反應的進行。2. 回顧過去已有的化學知識和所掌握的實驗事實。 『演示實驗』在溫度不變的情況下，不同濃度的Na2S2O3溶液與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的對比實驗。 『復習回顧』1.鎂條分別在空氣中和純氧中燃燒的情況。2.電石分別在水中和飽和食鹽水中反應的情況。 【實驗事實的處理】1.寫化學方程式或離子方程式 （1.） Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O 或 S2O32- + 2H+ == SO2 + S↓+ H2O （2.） 2Mg + O2 ===2MgO （3.） CaC2 + H2O === C2H2↑+ Ca（OH）2 2. 列表對比 （1）不同濃度的Na2S2O3溶液與0.1摩/升的硫酸反應的對比實驗表 編號 Na2S2O3溶液 水 硫 酸 出現(xiàn)渾濁的時間（秒） 1 10ml 0 10ml 2 5ml 5ml 10ml （2）.鎂條分別在空氣中和純氧中燃燒的情況對比表 編號 鎂條與空氣反應 鎂條與純氧氣反應 現(xiàn)象 速率 （3）電石分別在水中和飽和食鹽水中反應的情況對比表 編號 電石與水的反應 電石與飽和食鹽水的反應 現(xiàn)象 速率 【表征性抽象】當其它條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大反應的速率。 【原理性抽象】為什么增大反應物的濃度會影響反應速率呢？ （明確）當增加反應物的濃度時，活化分子的數(shù)量增加，有效碰撞的頻率增大，導致反應速率增大。 【對結論的再理解】1.一個反應的速率主要取決于反應物的濃度，與產(chǎn)物的濃度關系不2.對于可逆反應aA +bB cC + dD來說，正反應的速率只取決于A、B兩種物質的濃度，與C、D兩種物質的濃度關系不大。而逆反應的速率只取決于C、D兩種物質的濃度，與A、B兩種物質的濃度關系不大。增加A或B的濃度只可以使正反應的速率增大，不會影響逆反應的速率。3.固體和純液體的濃度是一個常數(shù)，所以增加這些物質的量，不會影響反應的速率。 【應用】1.用飽和食鹽水代替水制乙炔，以減緩太快的反應速率。 2. 制Fe（OH）2時，通過降低NaOH溶液的含氧量（給溶液加熱）來降低Fe（OH）2被氧化的速率。 （二）在其它條件不變的情況下，壓強對化學反應速率的影響 【提出問題】壓強是怎樣對化學反應速率進行影響的？ 【收集事實】途徑：已有的實驗知識 （提出以下幾個實驗）對比 1. 10ml、0.1mol/L的Na2S2O3溶液與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的實驗。 2. CaO固體與SiO2固體在高溫下反應生成CaSiO3。 3. SO2 與O2在一密閉容器內反應生成SO3。 （討論）給上述三個反應的容器加壓，三個反應的反應物的濃度是怎樣變化的？ 【事實的處理】列表比較 編號 反應物的狀態(tài) 加壓后反應物濃度變化 加壓后反應的速率變化 1 2 3 【表征性抽象】對于有氣體參加的反應來說，當溫度一定時，增大體系的壓力，反應速率會加大。 【原理性抽象】為什么增大壓強會影響有氣體參加的化學反應的速率？ （明確）1.一定量氣體的體積與其所受的壓強成正比。這就是說，如果氣體的壓強增大到原來的2倍，氣體的體積就縮小到原來的一半，單位體積內的分子數(shù)就增多到原來的2倍，即體系中各個物質的濃度都增加，所以化學反應速率增大。相反，減小壓強，氣體的體積就擴大，濃度減小，因而反應速率減小。 2.如果參加反應的物質是固體、液體或溶液時，由于改變壓強對它們的體積改變很小，因而它們的濃度改變也很小，可以認為壓強與它們的反應速率無關。 【結論的再理解】1.壓強對反應速率的影響是通過改變濃度而影響反應速率的。我們在分析壓強對反應速率的影響時，應最終落實到濃度上，將壓強問題轉化為濃度問題。 2. 對于那些反應物和生成物都有氣體參加的可逆反應來說，增大體系的壓強，反應物和生成物的濃度都增加，所以，正反應的速率和逆反應的速率都增大。 （三）在其它條件不變的情況下，溫度對化學反應速率的影響 【提出問題】溫度是怎樣對化學反應速率進行影響的？ 【收集事實】途徑：1.觀察演示實驗。 2. 回顧過去已有的化學知識和所掌握的實驗事實。 『演示實驗』10ml同濃度的Na2S2O3溶液分別在不同溫度下與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的對比實驗 『復習回顧』1. Cu與濃硫酸在常溫條件下和在加熱條件下反應情況的對比。 2. Mg條分別與冷水和沸水的反應情況的對比。 【實驗事實的處理】1.化學用語化（寫方程式） （1） Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O 或 S2O32- + 2H+ == SO2 + S↓+ H2O （2）Cu + 2H2SO4（濃）=== CuSO4 +2 SO2↑+2 H2O （3 ）Mg +2H2O === Mg（OH）2 + 2H2↑ 2. 表格化 （1）同濃度的Na2S2O3溶液在不同溫度下與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的對比表 編 號 0.1mol/L的 Na2S2O3 0.1mol/L的 H2SO4 反應溫度 （℃） 反應中出現(xiàn)渾濁的時間 （秒） 1 10ml 10ml 冷水 2 10ml 10ml 熱水 (2）Cu與濃硫酸在常溫條件下和在加熱條件下反應情況對比表 編號 Cu與濃硫酸在常溫條件下反應 Cu與濃硫酸在加熱條件下反應 1 2 （3）Mg條分別與冷水和沸水的反應情況對比表 編號 Mg條與冷水反應 Mg條與熱水反應 1 2 【表征性抽象】在其它條件不變的情況下，升高溫度，化學反應要加快。經(jīng)過實驗測定，溫度每升高10℃，反應速率通常要增大到原來的2~4倍。 【原理性抽象】為什么升高溫度會使反應速率加快？ （明確）當反應物濃度一定時，分子總數(shù)一定，升高溫度，反應物分子的能量增高，是活化分子的百分比增大，因而活化分子數(shù)量增多，有效碰撞頻率增大，所以，反應速率加大。 【對結論的再理解】對于可逆反應來說，升高體系的溫度，反應物和生成物中的活化分子數(shù)都增加，所以，正反應的速率和逆反應的速率都增大。 【應用】1.在實驗室進行化學反應時，常常通過給反應物加熱來增大反應的速率。 2. 合成氨工業(yè)中，是在500℃的條件下進行反應，以加快反應進行的速度。 3. 為防止食品變質，我們將食品放入冰箱中保存，以降低食品變質的速率。 （四）催化劑對化學反應速率的影響 【提出問題】催化劑是怎樣影響化學反應速率的？ 【收集事實】途徑：1.觀察演示實驗。2.回顧已有知識 （演示實驗）過氧化氫分解的對比實驗 （復習回顧）用KClO3制氧氣的實驗 【實驗事實的處理】1.寫化學方程式 （1） 2H2O2 == 2H2O + O2↑ （2） 2KClO3 == 2KCl +3O2↑ 2. 列表對比 （1）過氧化氫分解實驗的對比表 編號 無催化劑時的反應情況 有催化劑時的反應情況 1 2 （2）用KClO3制氧氣實驗的對比表 編號 無催化劑時的反應情況 有催化劑時的反應情況 1 2 【表征性抽象】催化劑能加快化學反應速率。 【原理性抽象】為什么催化劑能加快化學反應速率？ （明確）當溫度和反應物濃度一定時，使用催化劑可使反應途徑發(fā)生改變，從而降低了反應的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此活化分子的數(shù)目增多，有效碰撞頻率增大，故化學反應速率加大。 【對結論的再認識】1.催化劑改變化學反應速率的原因僅僅是改變始態(tài)到終態(tài)的途徑，不改變反應的結果。例： （1）在加熱條件下： 2Cu + O2 == 2CuO 2CuO +2 CH3CH2OH == 2Cu +2 CH3CHO + 2H2O （2）氮的氧化物破壞臭氧： NO + O3 == NO2 + O2 NO2 + O ==NO + O2 2. 能加快反應速率的催化劑叫正催化劑；能減慢化學反應速率的催化劑叫負催化劑。 3. 對可逆反應而言，正催化劑使正、逆反應速率都加快，且加快的程度相同。相反，負催化劑使正、逆反應速率都減小，且減小的程度相同。 【應用】催化劑在現(xiàn)代化學和化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位。大約85%的反應需要催化劑。尤其是現(xiàn)代大型化工業(yè)、石油工業(yè)中，很多反應還必須使用性能良好的催化劑。例；接觸法制硫酸工業(yè)。 【課堂練習】1.要使在容積恒定的密閉容器中進行的可逆反應2A（氣）+B（固）== 2C（氣）+Q（Q＞0）的正反應速率顯著加快，可采用的措施是（不考慮固、氣態(tài)間的接觸面積）（ ） A．降溫 B.加入B C.增大體積使壓強減小 D.加入A 2.把除去氧化膜的鎂條放入一定濃度的稀鹽酸的試管中，發(fā)現(xiàn)H2的生成速度V隨時間t變化如圖。其中t1——t2速度變化的原因是___________________ ；t2——t3速度變化的原因是_________________________________。 V t 1 t 2 t 3 【課后作業(yè)】某溫度時，在V升密封容器中A、B、C三種物質的物質的量隨時間變化曲線如圖所示，由圖中數(shù)據(jù)分析：（1）反應的化學方程式為 ；（2） 從反應開始到t分鐘末時，C的平均反應速度為 摩/升分；（3）時間到t時B的轉化率為 。 n (mol) 14 - 12 - A 10 - 8 - B 6 ------------------------------------------------------- 4 ------------------------------------------------------- 2 - C 0 時間