2019-2020年高中化學《化學反應速率》教案6 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學《化學反應速率》教案6 新人教版選修4 ●教學目標 1. 使學生了解化學反應速率的概念及表示方法，通過故宮文化遺產(chǎn)本世紀的快速腐蝕事實培養(yǎng)學生的環(huán)保意識，增強環(huán)保觀念。 2. 使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響，并由此進一步增強學生的辯證唯物主義思想。 3. 使學生能初步運用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。 4. 通過分析、理解有效碰撞、活化分子等概念和過程，增強學生的歸納及形象思維能力。 ●教學重點 濃度對化學反應速率的影響 ●教學難點 濃度對化學反應速率影響的原因 ●課時安排 共二課時 ●教學方法設疑引導、實驗探究、點撥探討 ●教學用具 試管若干、試管架、10 mL量筒、1 molL-1鹽酸、0.1 molL-1鹽酸、1 molL-1醋酸、5% H2O2、洗潔精、MnO2、大理石若干。 ●教學過程 ★第一課時 ［引言］我們對化學反應討論和學習的重要意義就在于日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中的重要作用。從這個意義上講有的反應如合成氨，必須是高溫、高壓、還得催化劑，而且氮的轉化率還較低，我們就希望它能變得容易一些，轉化率更高一些；而有的反應如鋼鐵的生銹腐蝕我們又希望它能變得慢一些等等。這樣就涉及兩方面的問題：一是反應進行的快慢即化學反應速率問題；二是反應進行的程度也就是化學平衡問題。這兩個問題所涉及的知識和規(guī)律，對我們今后的進一步學習和化工生產(chǎn)中適宜條件的選擇提供了必要的理論基礎，也是本章學習的主要內容。 ［板書］第二章 化學平衡 第一節(jié) 化學反應速率 ［問］咱們同學中間有到過首都北京旅游過的沒有？ ［生］個別同學回答：有。 ［追問］那么在旅游中你們認為北京最輝煌的建筑或者印象最深的景點是什么呢？ ［生］到過北京的幾位同學異口同聲地回答：故宮。 ［問］北京的故宮是世界著名的古建筑群，是世界珍貴的文化遺產(chǎn)。當你們游到保和殿的時候，是否留意了它后邊的那塊巨大的“云龍陛石”呢？ ［生］到過的幾位同學中有人回答：留意了，但那上邊的好多的細小花紋已經(jīng)模糊不清了。 ［師］事實上“云龍陛石”上曾經(jīng)雕刻有精美的蟠龍圖案，近些年來，尤其是上一世紀，這些浮雕遭到嚴重的損壞，據(jù)統(tǒng)計，世界上的古建筑在上世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至上千年所遭受的腐蝕還要嚴重，有的已經(jīng)面目全非了。 ［師］這場災難的罪魁禍首是誰呢？酸雨。我們知道CaCO3在風吹日曬、雨淋時會和H2O、CO2反應生成可溶性的Ca(HCO3)2而使石雕、建筑受損，但是歷史幾千年這種腐蝕都是很慢的。為什么上世紀的損失就這么快呢？這就要從化學反應速率問題說起。 ［板書］一、化學反應速率 ［師］不同的化學反應進行的快慢是不一樣的，有的反應如酸堿中和反應、氫氧點燃爆炸反應，瞬間即可完成，而有的反應如塑料的分解要經(jīng)幾百年，石油的形成則要經(jīng)過百萬年甚至更長的時間，反應很慢。這當然是由化學反應本身的特點和反應物的性質所決定的。下邊我們做一個小實驗來體驗一下反應快慢的區(qū)別。 ［演示］選兩個學生代表操作，同學甲做大理石與1 molL-1的鹽酸反應，同學乙做大理石與1 molL-1的醋醋反應。 ［生］觀察記錄現(xiàn)象：在同學甲即加入鹽酸的試管中，大理石與鹽酸迅速反應，有大量氣泡生成；而在同學乙即加入醋酸的試管中，反應則比較緩慢，只有少量氣泡產(chǎn)生。 ［引導］大家看到了大理石在與強酸（鹽酸）和弱酸（醋酸）反應時的快慢差別，那么大家是否考慮過如何來量度化學反應進行的快慢呢？大家結合物理學上所學的運動速率的含義，閱讀教材，再來理解化學反應速率的含義。 ［生］認真閱讀教材，結合運動速率的理解，自學化學反應速率的知識內容。 ［提問］請一位同學回答一下化學反應速率的定義是什么？ ［生］回答：通常用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示，用來衡量化學反應進行快慢程度的。 ［師］整理學生的回答進行板書。 ［板書］1. 化學反應速率的概念：用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。 ［問］化學反應速率的常用單位有哪些呢？ ［回答］由于濃度（物質的量濃度）的單位是molL-1，而時間的單位有s、min、h等，所以，化學反應速率的常用單位有mol/(Ls）或mol/(Lmin)等。 ［板書］2. 單位：mol/(Ls)或mol/(Lmin) ［問］大家是否能根據(jù)化學反應速率的概念，歸納出它的數(shù)學表達式呢？ ［生］思考，分析并回答，濃度的變化量一般用Δc(B)，單位時間用Δt表示，所以化學反應速率v(B)= ［師］評價學生回答：基本正確。但應注意，定義中用單位時間里反應物濃度的減少來表示的話，從數(shù)學意義上Δc(B)一定小于0，即所以v(B)＜0，為了避免出現(xiàn)這種情況，所以寫表達式時給Δc(B)取絕對值就可保證Δc(B)＞0，即v(B)＞0,即表示成v(B)= ［板書］3. 數(shù)學表達式：v(B)= ［練習］1. 在某一化學反應里，反應物A的濃度在10 s內從4.0 molL-1變成1.0 molL-1，在這10 s內A的化學反應速率為多少？ ［生］根據(jù)定義進行練習v(A)= = 并勇躍舉手回答計算結果。 ［師］肯定學生回答結果。但是在具體的運用和理解化學反應速率時，還應該注意下面幾個問題。 關于化學反應速率應注意的幾個問題： 1. 化學反應速率是標量，即只有大小而沒有方向； 2. 一般地計算出來的化學反應速率是一段時間內的平均反應速率，不同時刻的化學反應速率是不相同的； 3. 對于固體物質或氣態(tài)反應中的液體物質，反應在其表面進行，它們的“濃度”是不變的，因此不用液體和固體表示化學反應速率； 4. 對于同一化學反應，用不同的物質表示其化學反應速率可能不相同，但其化學反應速率比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。例如在N2+3H2 2NH3中v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。 ［板書］4. 關于化學反應速率應注意的幾個問題 ［練習］在一密閉的容器里裝有氮氣和氫氣合成氨氣（N2+3H2 2NH3）開始反應時，氮氣的濃度為2 molL-1，氫氣的濃度為5 molL-1，反應進行兩分鐘時，測得容器中氮氣的濃度為1.8 molL-1。這兩分鐘內氮氣的平均反應速率是多少？氫氣和氨氣的平均反應速率各是多少？ 解析：方法一 N2 + 3H2 2NH3 起始濃度（molL-1） 2 5 0 兩分鐘后濃度（molL-1）1.8 4.4 0.4 變化濃度（molL-1） 0.2 0.6 0.4 則v(N2)= =0.1 molL-1min-1 v(H2)= =0.3 molL-1min-1 v(NH3)= =0.2 molL-1min-1 方法二：在求得v(N2)= =0.1 molL-1min-1 后利用v（N2）∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2 則很易求得v（H2）=0.3 mol(Lmin) v（NH3）=0.2 molL-1min-1 答：在這兩分鐘內，氮氣、氫氣、氨氣的平均反應速率分別是0.1 molL-1min-1、0.3 molL-1min-1、0.2 molL-1min-1。 ［小結］本節(jié)課我們首先了解了本章將要學到的三類問題：化學反應及影響因素；化學平衡及影響因素；化學平衡的應用等。然后著重討論了化學反應速率的概念，常用單位、表達式及簡單計算，當然在運用和計算時應注意提醒的幾個問題。 ［布置作業(yè)］ ●板書設計 第二章 化學平衡 第一節(jié) 化學反應速率 一、化學反應速率 1. 化學反應速率的概念：用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。 2. 單位：molL-1s-1或molL-1min-1 3. 數(shù)學表達式：v(B)= 4. 關于化學反應速率應注意的幾個問題 ●教學說明 化學反應速率和化學平衡知識，正如教材所說既是今后繼續(xù)學習化學所必需的理論基礎，也是選擇化工生產(chǎn)適宜條件時所必須了解的化學變化的規(guī)律。在教學中，以一些實例入手，使學生對本章所學內容有一個整體感知。在化學反應速率知識的教學中，通過展示故宮中著名建筑在上世紀嚴重受損的情況，即使學生對化學反應速率有了一定的認識，同時也培養(yǎng)和增強了他們的環(huán)保意識和觀念。在教學中充分發(fā)揮學生的能動性，通過自學，而得出化學反應速率的概念、單位、表達式等。為了增強運用知識的靈活性，在最后提醒了同學應注意的幾個問題。 ★第二課時 ［引言］化學反應速率是衡量化學反應快慢的，不同的化學反應，具有不同的化學反應速率，這是由于參加反應的物質的性質是決定化學反應速率的重要因素。那么，化學反應速率對于某一反應來說是不是就是一成不變的呢？不是，因為其他因素如溫度、濃度、壓強對化學反應產(chǎn)生影響時，會使同一反應在不同條件下有不同的反應速率。本節(jié)課就討論關于外界條件對化學反應速率的影響。 ［板書］二、外界條件對化學反應速率的影響 ［師］大家先閱讀教材，思考討論外界條件對化學反應速率影響的意義？ ［生］閱讀教材，歸納并回答外界條件對化學反應速率的意義：可以根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要采取措施加快某些反應，如煉鋼；也可使某些反應減慢，如鋼鐵生銹等，從而使它們?yōu)樯鐣?chuàng)造更大的價值。 ［問］我們所說的外界條件主要指的是哪些方面？ ［答］主要指濃度、溫度、壓強（主要對有氣體參加反應）、催化劑等。 ［師］我們先討論濃度對化學反應速率的影響。 ［板書］1. 濃度對化學反應速率的影響 ［演示實驗］讓兩個學生代表前來操作，同學甲做大理石與1 molL-1鹽酸的反應，同學乙做大理石與0.1 molL-1 鹽酸的反應，面向大家，同時操作，然后同學乙再將試管加熱（給學生多動手的機會，親自操作，親身體會）。 ［生］其他同學觀察并記錄現(xiàn)象：同學甲（1 molL-1鹽酸）的試管中有大量氣泡逸出，同學乙（0.1 molL-1鹽酸）的試管中氣泡產(chǎn)生的很慢，但加熱后氣泡產(chǎn)生的速率明顯加快。 ［引導］由此大家能得到什么啟示呢？ ［生］相同條件下，濃度大的反應快。 ［師］確實如此，許多實驗證明，當其他條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大化學反應速率。 ［板書］（1）結論：當其他條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大化學反應速率。 ［師］為什么一種反應物不變，增加另外一種反應物的濃度時，化學反應速率就會加快呢？這還得從化學反應的過程和本質說起，那么大家回憶一下化學反應的過程和本質都是什么呢？ ［生］回憶并回答：化學反應的過程是反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，其本質是反應物分子中舊化學鍵的斷裂，生成物分子新化學鍵的形成。 ［師］回答正確。但是反應物分子中舊鍵的斷裂與生成物分子中新鍵的形成必須要靠反應物分子（或離子）的相互接觸，相互碰撞才可以完成。所以反應物分子（或離子）的相互碰撞是發(fā)生化學反應的先決條件。事實證明，反應物分子（或離子）之間單純的接觸或碰撞并不一定就發(fā)生化學反應，也就是碰撞存在著有效性，我們把能發(fā)生反應的碰撞叫有效碰撞。能發(fā)生有效碰撞的分子叫活化分子，而在所有的碰撞中有效碰撞是很少的。 ［生］自學、閱讀，認真體會有效碰撞和活化分子這兩個新概念。 ［提示］應該注意，發(fā)生有效碰撞的必須是活化分子，但活化分子之間的碰撞卻不一定就是有效碰撞，因為發(fā)生有效碰撞不僅需要足夠的能量還得需要正確的取向，這就和運動員投籃球是一個道理；如果投球無力，球挨不著籃框，投不中；如果投球力足、但方向不對，同樣也投不中；只有力足、方向正才能投中。 ［生］體會并閱讀教材中插圖（關于投籃）充分理解有效碰撞和活化分子的含義。 ［小結］無論是運動員投籃還是HI分解都表明只有能量和取向均滿足時，才會發(fā)生有效碰撞。在其他條件不變時，對某一反應來說，活化分子在反應物分子中所占的百分比是一定的，因此單位體積內活化分子數(shù)與單位體積內的反應物的分子的總數(shù)成正比，也就是和反應物的濃度成正比。當反應物濃度增大時，單位體積內活化分子數(shù)目增多，發(fā)生有效碰撞的次數(shù)就相應增多，化學反應速率也就隨之加快了。 ［板書］（2）原因：濃度增大，活化分子增多，有效碰撞增多，反應速率加快。 ［過渡］下面我們討論壓強對化學反應速率的影響。 ［板書］2. 壓強對化學反應速率的影響 ［問］提起壓強一詞往往與什么有關？為什么？ ［生］思考，回答：往往與氣體有關，因固體和液體物質受壓強的影響較小。 ［師］所以討論壓強對化學反應速率的影響，指的是有氣體參加的化學反應。我們知道，在物理學上有這樣的規(guī)律，當溫度一定時，一定量的氣體的壓強與其體積成反比，即P1V1=P2V2，說明溫度不變時壓強增大，體積將會變小，單位體積的分子數(shù)增加，相當于增加了反應物的濃度，故增大壓強可以增大化學反應速率，若要減小壓強呢？ ［生］分析，根據(jù)P1V1=P2V2，當溫度不變減小壓強時，體積必然增大，單位體積內的分子數(shù)減小，亦即相當于反應物的濃度降低，化學反應速率減慢。 ［問］對于固體和液體（或溶液）參加的反應，改變壓強將會怎么樣呢？ ［生］自學、歸納，回答：因為改變壓強對固體、液體或溶液的體積影響很小，所以對濃度的改變就很小，可以認為改變壓強對它們的反應速率無影響。 ［板書］（1）結論：對于有氣體參加的反應來說，當其他條件不變時，增大壓強化學反應速率加快 （2）原因：增大壓強相當于增大濃度 ［師］至于溫度對化學反應速率的影響，大家結合剛才實驗2—2同學乙的實驗現(xiàn)象，自己來總結溫度對化學反應速率的影響情況。 ［生］回憶實驗2—2的現(xiàn)象，閱讀教材自學，然后舉手回答：升高溫度化學反應速率加快，因為溫度升高，反應物分子能量增加了，從而增加了活化分子數(shù)，使有效碰撞次數(shù)增多，而速度加快，另外升高溫度使反應物分子運動速率加快，也從某種程度上加快了化學反應速率。 ［師］評價學生回答結果，并補充說明，溫度的升高使反應物中活化分子的百分數(shù)增大從而加快了化學反應速率，而且有一個經(jīng)驗規(guī)律：溫度每升高10℃，化學反應速率通常增大到原來的2～4倍。 ［板書］3. 溫度對化學反應速率的影響 （1）結論：其他條件不變時，升高溫度，化學反應速率加快 （2）原因：溫度升高，增加了活化分子的百分數(shù) ［問］根據(jù)溫度對化學反應速率影響的結論，思考為什么人們把食品放到電冰箱中就不易變質呢？（用所學知識解釋實際生活中的具體問題，以激勵學習興趣，增強分析能力） ［生］因為溫度高時食品的腐蝕潰爛反應進行的快，就容易變質；反之，冰箱中的溫度低，食品腐爛反應就很慢，不易變質。 ［問］我們最初接觸和介紹催化劑是在什么時候的什么反應中出現(xiàn)的？ ［生］初三化學，實驗室用MnO2作催化劑使KClO3加熱分解制O2時介紹的。 ［追問］大家是否還記得，在沒有加MnO2之前加熱KClO3固體有何現(xiàn)象？ ［生］幾乎沒有氣體生成。 ［問］這說明了什么？ ［生］加入催化劑后化學反應速率加快了。 ［過渡］下邊一個實驗也和MnO2有關。 ［演示］H2O2的分解，仍然讓兩個學生前來操作，學生甲不加MnO2，學生乙加MnO2。 ［生］其他同學觀察記錄現(xiàn)象：沒有加MnO2粉末的試管只有少量氣泡出現(xiàn)，加MnO2粉末的試管，立即有大量氣泡產(chǎn)生。 ［師］實驗結果說明了什么？ ［生］說明MnO2在反應中起了催化作用，使H2O2分解反應的速率加快了。 ［補充說明］催化劑能夠增大化學反應速率的原因，是它能夠降低反應所需要的能量，這樣就會使更多的反應物分子成為活化分子，大大增大了單位體積內反應物分子中活化分子所占的百分數(shù)，從而成千成萬倍地增大化學反應速率。 ［板書］4. 催化劑對化學反應速率的影響 （1）結論：適當?shù)拇呋瘎┠芗涌旎瘜W反應速率 （2）原因：能降低反應所需要的能量，增大了活化分子的百分數(shù) ［師］下邊同學們閱讀本節(jié)教材的最后部分，了解有關催化劑的重要性以及除了濃度、溫度、壓強和催化劑外還有哪些條件對化學反應速率有影響？ ［生］自學，歸納總結催化劑的重要性：一方面催化劑能成千成萬倍地增大化學反應速率；另一方面約有85%的化學反應需要使用催化劑，且有很多反應還必須靠使用性能優(yōu)良的催化劑才能進行。在外界條件中除溫度、濃度、壓強和催化劑外，如光、電磁波、反應物顆粒的大小、溶劑的性質等，也會對化學反應速率產(chǎn)生影響。 ［練習］反應速率v和反應物濃度的關系是用實驗方法測定的，化學反應H2+Cl2=2HCl的反應速率v可表示為v=K［c(H2)］m［c(Cl2)］n，式中K為常數(shù)，m、n值可用下表中數(shù)據(jù)確定之。 c(H2)(molL-1) c(Cl2)(molL-1) molL-1s-1 1.0 1.0 1.0K 2.0 1.0 2.0K 2.0 4.0 4.0K 由此可推得，m、n值正確的是（ ） A. m=1,n=1 B.m=,n= C.m=,n=1 D.m=1,n= ［解析］本題屬信息遷移題，意在考查學生接受新信息，處理所給數(shù)據(jù)的能力。按題給數(shù)據(jù)代入v=K［c(H2)］m［c(Cl2)］n即可。第一組數(shù)據(jù)無法計算，代入第二組數(shù)據(jù)：2.0K=K(2.0)m(1.0)n，則m=1；代入第三組數(shù)據(jù)：4.0K=K(2.0)m(4.0)n，聯(lián)立方程解得：m=1,n=，故選D。［答案］D ［本節(jié)小結］本節(jié)課我們就一個主題，那就是外界條件對化學反應速率的影響。通過演示實驗、比喻、三維動畫模擬、自學、討論等手段，最后得出的結論是：對于同一化學反應來說，條件不同，反應速率不同。一般地，增大反應物濃度、升高溫度，對于有氣體參加的反應加大壓強，使用適當?shù)拇呋瘎?，均可增大化學反應速率。學習時，應在理解活化分子的有效碰撞的基礎上重點掌握基本結論。 ［布置作業(yè)］P36一、4 二、2、3 三、四 ●板書設計 二、外界條件對化學反應速率的影響 1. 濃度對化學反應速率的影響 （1）結論：其他條件不變時，增大反應物濃度，化學反應速率增大 （2）原因：濃度增大，活化分子增多，有效碰撞增多，反應速率加快 2. 壓強對化學反應速率的影響 （1）結論：對于有氣體參加的反應來說，當其他條件不變時，增大壓強，化學反應速率加快 （2）原因：增大壓強，相當于增大濃度 3. 溫度對化學反應速度的影響 （1）結論：其他條件不變時，升高溫度，化學反應速率加快 （2）原因：溫度升高，增加了活化分子的百分數(shù) 4. 催化劑對化學反應速率的影響 （1）結論：適當?shù)拇呋瘎┠芗涌旎瘜W反應速率 （2）原因：能降低反應所需能量，增大了活化分子的百分數(shù) ●教學說明 濃度對化學反應速率的影響及原因是本節(jié)的重點和難點，教學中首先從實驗中得到親身體會，進而通過形象的比喻、逼真的三維動畫、模擬演示等手段，使學生理解增大濃度為什么會加快化學反應速率，從活化分子發(fā)生有效碰撞的理論高度認識化學反應速率受濃度的影響及原因，也為討論溫度、壓強及催化劑對化學反應的影響結論打下了基礎，因此在后邊的教學中除了必要的實驗外，主要通過學生自學，教師引導而得出結論，分析原因。當然在教學中也注意了和物理學的學科間聯(lián)系。 課題：化學平衡及影響化學平衡移動的因素 教學目標： 1. 使學生建立化學平衡的觀點； 2. 使學生理解化學平衡的特征； ３．使學生理解濃度、壓強和溫度等條件對化學平衡的影響； ４.使學生理解平衡移動原理。 情感態(tài)度方面：使學生樹立對立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點。 能力方面：通過分析化學平衡的建立，增強學生的歸納和形象思維能力。 教學重點：化學平衡的建立和特征；濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響。 教學難點：化學平衡觀點的建立；平衡移動原理的應用。 課時安排：二課時 教學方法： 1. 在教學中通過設置知識臺階，利用教材的章圖、本節(jié)內的圖畫等，啟發(fā)學生聯(lián)想從而建立化學平衡的觀點； 2. 組織討論，使學生深刻理解化學平衡的特征及影響因素（平衡移動原理）。 教學用具：略 說明：第一課時為詳案，第二課時為略案。 教學過程： 第一課時 〔引言〕化學反應速率討論的是化學反應快慢的問題，但是在化學研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學反應進行的快慢是不夠的，因為我們既希望反應物盡可能快地轉化為生成物，同時又希望反應物盡可能多地轉化為生成物。例如在合成氨工業(yè)中，除了需要考慮如何使N2和H2盡快地轉變成NH3外，還需要考慮怎樣才能使更多的N2和H2轉變?yōu)镹H3，后者所說的就是化學反應進行的程度問題——化學平衡。 〔板書〕第二節(jié) 化學平衡 〔講解〕如果對于一個能順利進行的、徹底的化學反應來說，由于反應物已全部轉化為生成物，如酸與堿的中和反應就不存在什么進行程度的問題了，所以，化學平衡主要研究的是可逆反應的規(guī)律，即反應進行的程度如何以及各種條件對反應程度的影響等。那么什么是化學平衡，化學平衡是如何建立的？下面我們就來討論這一問題。 〔板書〕一、化學平衡的建立 〔講解〕大家來考慮這樣一個問題，我現(xiàn)在在一個盛水的水杯中加蔗糖，當加入一定量之后，憑大家的經(jīng)驗，你們覺得會怎么樣呢？ 〔回答〕開始加進去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。 〔提問〕不溶了是否就意味著停止溶解了呢？ 〔回答〕回憶所學過的溶解原理，閱讀教材自學思考后回答：沒有停止。因為當蔗糖溶于水時，一方面蔗糖分子不斷地離開蔗糖表面，擴散到水里去；另一方面溶解在水中的蔗糖分子不斷地在未溶解的蔗糖表面聚集成為晶體，當這兩個相反的過程的速率相等時，蔗糖的溶解達到了最大限度，形成蔗糖的飽和溶液。 〔講解〕所以說剛才回答說不溶了是不恰當?shù)模荒苷f從宏觀上看到蔗糖的量不變了，溶解并沒有停止。 〔活動〕看課本圖示，進一步理解溶解過程。 〔講解〕這時候我們就說，蔗糖的溶解達到了平衡狀態(tài)，此時溶解速率等于結晶速率，是一個動態(tài)平衡。 〔板書〕1. 溶解平衡的建立 開始時v（溶解）＞v(結晶） 平衡時v（溶解）=v（結晶） 結論：溶解平衡是一種動態(tài)平衡 〔講解〕那么對于可逆反應來說，又是怎樣的情形呢？我們以CO和H2O(g)的反應為例來說明化學平衡的建立過程。 〔板書〕2. 化學平衡的建立 〔講解〕請大家在下面閱讀教材自學，利用在第一節(jié)中所學的化學反應速率的知識，要求把在800℃，1 L容器中的CO和H2O(g)的反應情況，用一個時間——速率圖象來表示，并能對圖象的含義作出解釋。 〔學生活動〕寫出化學反應方程式，因容器體積為1 L所以c(CO)=c(H2O)=0.01 molL-1 CO + H2O(g) CO2 + H2 開始濃度 0.01 0.01 0 0 一段時間后0.005 0.005 0.005 0.005 作草圖： 〔解釋〕：當反應開始時CO和H2O(g)的濃度最大，因而它們反應生成CO2和H2的正反應速率最大；而CO2和H2的起始濃度為零，因而它們反應生成CO和H2O(g)的逆反應速率也為零。之后隨著反應的進行，反應物CO和H2O（g）的濃度逐漸減小，正反應速率就逐漸減??；生成物CO2和H2的濃度逐漸增大，逆反應速率就逐漸增大，最后二者相等了。 〔過渡〕大家把這一過程同開始的溶解平衡相比較，看是否有相似的地方。 〔活動〕分析、比較溶解平衡和剛才的反應情況：開始溶解速率大于結晶速率，后來二者相等了，建立溶解平衡；CO和H2O(g)反應，開始v 正＞v逆，后來二者也相等了，恍然大悟，說明可逆反應CO+H2O(g) CO2+H2此時也處于平衡狀態(tài)了。 〔講解〕確實如此，如果外界條件不發(fā)生變化，可逆反應進行到一程度的時候，正反應速率和逆反應速率相等了，此時化學反應進行到了最大限度，反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應物和生成物的混合物就處于化學平衡狀態(tài)了。那么，同樣是這一反應，如果在其他條件不變時反過來進行情況會怎么樣。 〔活動〕閱讀教材，自學，然后朗讀回答：實驗證明，如果不是從CO和H2O(g)開始反應，而是各取0.01 mol CO2和0.01 mol H2，以相同的條件進行反應，生成CO和H2O(g)，當達到化學平衡狀態(tài)時，反應混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各為0.005 mol，其組成與前者完全相同。 〔板書〕反應開始v正＞v逆 反應過程中：v正減少，v逆增大 一定時間后：v正=v逆，可逆反應達到平衡，化學平衡建立。 〔講解〕請大家思考當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，反應是否停止進行了？若停止了說明是一個靜態(tài)平衡；若反應還在進行則應是一個動態(tài)平衡。 〔討論〕以溶解平衡作比較，較容易得出結論：當反應達到平衡狀態(tài)時，正反應和逆反應都仍在繼續(xù)進行，只是由于在同一瞬間，正反應生成CO2和H2的分子數(shù)和逆反應所消耗的CO2和H2的分子數(shù)相等，亦即正逆反應的速率相等，故反應混合物中各組分的濃度不變，所以說化學平衡是一種動態(tài)平衡。 〔板書〕（讓學生讀出化學平衡狀態(tài)的概念，教師板書）二、化學平衡狀態(tài)（化學平衡） 1. 定義：是指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。 〔啟發(fā)〕大家能否從化學平衡狀態(tài)的定義中，找出化學平衡有哪些基本特征？ 〔總結〕分析定義，歸納總結，化學平衡的特征：（1）化學平衡研究的對象是可逆反應；（2）達到平衡時正反應速率等于逆反應速率；（3）達到平衡時反應混合物中各組分的濃度保持不變；（4）由于化學平衡狀態(tài)時反應仍在進行，故其是一種動態(tài)平衡。 〔講解〕評價學生總結結果。大家還應注意化學平衡狀態(tài)是維持在一定條件下的，一旦條件發(fā)生變化，平衡狀態(tài)就將遭到破壞。動態(tài)平衡也體現(xiàn)了辯證唯物主義的基本觀點，即運動是絕對的，而靜止是相對的。 〔板書〕2. 特征 （1）條件：一定條件下 （2）對象：可逆反應 （3）動：動態(tài)平衡 （4）等：v正=v逆 （5）定：反應混合物中各組分濃度保持不變 〔補充說明〕通過剛才大家的自學，發(fā)現(xiàn)無論可逆反應從反應物方向開始，還是從生成物方向開始，只要條件不變，達到平衡狀態(tài)時就是一樣的，所以可以說化學平衡的建立與化學反應途徑無關。 〔板書〕3. 化學平衡的建立與途徑無關 〔講解〕在具體的學習過程中，要判斷一個可逆化學反應是否達到平衡狀態(tài)，必須充分地利用化學平衡的特征，去靈活地尋找在問題的描述中的各種標志，最根本的原則就是看這些標志能否表明v正=v逆或反應混合物的各組分的濃度一定，就可知化學反應是否達到平衡狀態(tài)了。 〔組織討論〕讓學生根據(jù)化學平衡的特征分組討論課本P39的討論材料。（使學生進一步深刻理解化學平衡的建立和特征） 〔活動〕在教師引導下對該討論材料進行分析：首先高爐煉鐵的反應Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2是一個可逆反應；其次在增加煉鐵高爐高度后，反應物的濃度、反應溫度、催化劑等條件均未改變，說明其前提條件與原來相同；再則煉鐵高爐高度的增加，只是增加了CO與鐵礦石接觸的時間，由于條件與原來相同，根據(jù)化學平衡建立的特征，當平衡建立后反應混合物的組分將不隨時間的變化而改變。 〔結論〕：這個工程師的這種設想是錯誤的。不能改變爐氣中CO的濃度。 〔講解〕那么是不是說這個問題就不能解決了呢？不是的，只要改變維持平衡的某些條件就可以達到減少爐氣中CO濃度的目的。（為化學平衡移動的學習作復筆）關于這個問題等學習了化學平衡移動原理之后就很容易解決了。 〔練習〕可逆反應2NO2 2NO+O2在密閉容器中反應，達到平衡狀態(tài)的標志是（ ） ①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2；②單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO；③用NO2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態(tài)；④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)；⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)；⑥混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài) A. ①④⑥ B. ②③⑤ C. ①③④ D. ①②③④⑤⑥ 〔解析〕①表示v正=v逆 正確。②不能表示v正=v逆 不正確。③只要發(fā)生反應v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)=2∶2∶1錯誤。④混合氣體顏色不變，說明各物質濃度不變，正確。⑤因不知體積是否變化，因此混合氣體密度不變不能說明已達平衡。⑥混合氣體的平均相對分子質量不變，說明氣體的總物質的量不變，說明已達平衡。 〔答案〕A 〔小結〕本節(jié)課我們以蔗糖溶解平衡的建立為基礎和參照，以CO和H2O(g)為例討論了化學平衡建立的過程，總結了化學平衡狀態(tài)的基本特征是：一定條件、可逆反應、動、等、定等。另外我們通過一個典型例題和對教材中材料的討論，加深了對化學平衡知識的進一步理解。本節(jié)課的重點是理解和掌握化學平衡的建立和基本特征。 〔布置作業(yè)〕 第二課時 教學過程 〔新課引入]化學平衡只有在一定的條件下才能保持，當一個可逆反應達到化學平衡狀態(tài)后，如果改變濃度、壓強、溫度等反應條件，達到平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態(tài)。由此引出化學平衡的移動。 〔板書〕第三節(jié) 影響化學平衡移動的因素 〔板書〕可逆反應中舊化學平衡的破壞、新化學平衡的建立過程叫化學平衡的移動。 一、濃度對化學平衡的影響 〔實驗、活動〕通過學生對實驗歸納可知：增大反應物的濃度可促使化學平衡向正反應方向移動。 方程式：FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl 例：2SO2+O2 2SO3在某溫度下，達到平衡后各濃度分別為：c(SO2)=0.1 molL－1 ，c(O2)=0.05 molL－1 c(SO3)=0.9 molL－1 如果保持其他條件不變，將O2濃度增大一倍，則平衡如何移動？ 〔補充〕化學平衡常數(shù)，然后以之來求解、分析，得出結論。 答： 當濃度增大1倍（氧氣），溫度不變時， 如果保持平衡常數(shù)不變，必須增大分子，減小分母，即必須增大SO3的濃度，平衡必然向正反應方向移動。故增大反應物濃度（或減小生成物濃度）都可使平衡向正反應方向移動。 〔板書〕二、壓強對化學平衡的影響 1.固態(tài)、液態(tài)物質的體積受壓強影響很小，壓強不使平衡移動。 2.反應中有氣體參加：壓強減小→濃度減小→平衡向體積減小的方向移動，反之亦然。 結論：①其他條件不變時，增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向移動，減小壓強；平衡向氣體體積增大的方向移動。 ②如反應前后氣體體積沒有變化的反應，改變壓強不會使平衡移動。 〔板書〕三、溫度對化學平衡的影響 〔實驗〕通過學生對實驗的觀察可知：在其他條件不變時，升高溫度會使平衡向吸熱方向移動，降低溫度，會使平衡向放熱方向移動。 〔板書〕四、勒沙特列原理 〔小結〕綜上所述，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強、溫度）平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。這就是勒沙特列原理。 〔布置作業(yè)〕 課題：《化學平衡》復習課 ●教學目標 1. 使學生掌握化學反應速率和化學平衡的有關概念，以及外界因素對它們的影響。 2. 使學生進一步了解化學反應速率和化學平衡之間的區(qū)別和聯(lián)系。 3. 使學生掌握化學平衡圖像題和等效平衡題的解題方法，培養(yǎng)學生思維能力。 ●教學重點 1. 濃度、溫度、壓強和催化劑等條件對化學反應速率的影響，化學平衡的建立，平衡移動原理，應用化學反應速率和化學平衡原理選擇化工生產(chǎn)條件。 2. 等效平衡及化學圖像題的解題方法。 ●教學難點化學平衡狀態(tài)的標志，等效平衡的概念及有關計算，化學平衡圖像題的特點及解法。 ●課時安排二課時 ●教具準備 ●教學方法啟發(fā)引導、歸納、練習相結合 ●教學過程 ★第一課時 ［引言］化學反應速率和化學平衡是中學化學的重要理論知識，也是學習化工生產(chǎn)知識必須具備的基礎知識，學好本章的知識，首先得深刻理解有關概念，我們這節(jié)課復習一下本章的有關概念。 ［板書］第二章 復習課 ［提問］這一章主要講了哪兩個大問題？ ［生］化學反應速率和化學平衡。 ［板書］化學反應速率和化學平衡。 ［師］我們先復習化學反應速率。 ［板書］化學反速率 表示方法 ［提問］如何表示化學反應速率？ ［學生回答時教師板書］vA= ［師］由數(shù)學表達式可以看出，化學反應速率的單位可以是什么？ ［學生回答時教師板書］ 單位：molL-1min-1 molL-1s-1 molL-1h-1 ［師］同一化學反應，可以用不同的物質來表示該反應的速率，其數(shù)值是否相同？數(shù)值間有何關系？ ［學生回答時教師板書］反應物或生成物速率間關系：速率比=化學計量數(shù)之比。 ［師］請同學們做下面的練習題。 ［練習］1. 反應4NH3+5O2 4NO+6H2O在2升的密閉容器中進行，0.5分鐘后，NO物質的量增加了0.12 mol，則此反應的平均速率為〔molL-1s-1〕（BD ） A.v(O2)=0.01 B.v(H2O)=0.003 C.v(NO)=0.008 D.v(NH3)=0.002 2. 某溫度時，在2 L的容器中，X、Y、Z三種物質的量隨時間的變化曲線如圖所示，由圖中數(shù)據(jù)分析，該反應的化學方程式和反應開始至2分鐘時，Z的平均速率分別是（ D ） A. 3X+Y 2Z 0.05 molL-1min-1 B. 2X+Y 2Z 0.1 molL-1min-1 C. X+2Y Z 0.1 molL-1min-1 D. X+3Y 2Z 0.05 molL-1min-1 ［師］影響化學反應速率的因素有哪些？ ［生］濃度、溫度、壓強、催化劑等。 ［師］同學們所說的實際是影響化學反應速率的外界因素，而實際上影響化學反應速率的因素主要是什么？ ［學生回答時教師板書］ 影響因素— ［師］化學反應的實質是什么？ ［生］舊鍵斷裂，新鍵形成。 ［師］要斷鍵，反應物的分子或離子就必須碰撞，是不是每次碰撞都能發(fā)生反應？ ［生］不是。 ［師］能發(fā)生化學反應的碰撞叫什么？ ［生］有效碰撞。 ［板書］有效碰撞 ［師］能發(fā)生有效碰撞的分子叫什么？ ［學生回答時教師板書］活化分子。 ［師］濃度、溫度、壓強、催化劑這些因素對化學反應速率有何影響？ ［學生回答后接著問］這些因素對速率的影響規(guī)律能不能用有效碰撞和活化分子理論來解釋？如何解釋？ ［學生在回答上述問題時，教師板書］ 解釋 外因 內因 ［師］請同學們做下列練習題。 ［練習］1. 反應2A B+3C，在20℃進行時，vA=5 molL-1s-1，已知溫度每升高10℃，此反應速率增大到原來的2倍，則其他條件不變時，溫度升高至50℃，此反應的速率vC是（C ） A. 20 molL-1s-1 B. 40 molL-1s-1C. 60 molL-1s-1 D. 15 molL-1s-1 2. 在恒溫、恒容的密閉容器中進行反應A(g) B(g)+C(g)。若反應物的濃度由3 molL-1降到1.8 molL-1需30 s，那么反應物濃度由0.8 molL-1降至0.2 molL-1所需反應時間為（ B ） A. 15 s B. 大于15 s C. 小于15 s D. 無法判斷 ［設問］是不是反應速率越快，生成物產(chǎn)量就越高？ ［生］不一定。 ［師］產(chǎn)量的高低取決于什么？ ［生］正反應進行的程度。 ［師］反應進行的程度即化學平衡移動的有關問題，下面我們復習化學平衡。 ［板書］化學平衡 ［提問］什么叫化學平衡狀態(tài)？ ［生］一定條件下的可逆反應，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。 ［學生回答時教師板書］定義 ［提問］化學平衡有哪些特征？請同學們用幾個字概括。 ［學生回答時教師板書］特征：逆、等、動、定、變、同。 ［指定學生分析以上幾個字的含義］ ［師］從平衡狀態(tài)的特征來看，同一反應物的正、逆反應速率相等就說明達到了平衡狀態(tài)，那么對于不同反應物或生成物，如何從速率間的關系證明反應達到了平衡狀態(tài)呢？下面我們看一道題。 ［練習］1. 在一定溫度下，反應A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是（ C ） A. 單位時間內生成n mol的A2同時生成n mol AB。B. 容器內的總壓強不隨時間變化 C. 單位時間內生成2n mol的AB，同時生成n mol的B2。D. 單位時間內生成n mol A2同時生成n mol B2。 2. 對于一定條件下的可逆反應：A(g)+3B(g) 2C(g)達到平衡的標志是（ AB ） A. A、B、C的濃度不再變化。 B. 容器內總壓強不再改變 C. 單位時間內生成n mol A，同時生成3n mol BD. A、B、C的分子數(shù)之比為1∶3∶2 3. 在2NO2(g) N2O4(g)的可逆反應中，下列不屬于平衡狀態(tài)的是（ A ） A. 反應物的轉化率等于生成物的產(chǎn)率。B. NO2在混合氣體中體積分數(shù)保持不變。 C. 平衡體系的顏色不再改變。 D. 單位時間內有1 mol N2O4變?yōu)镹O2的同時，有2 mol NO2變?yōu)镹2O4。 ［師］請同學們根據(jù)以上練習，總結一下化學平衡的標志有哪些？ ［學生回答后教師小結］化學平衡狀態(tài)的標志： 1. 對于同一反應物或生成物的正反應速率等于其逆反應速率。 2. 一種物質的正反應速率與另一種物質的逆反應速率之比等于方程式化學計量數(shù)之比。 3. 各組分的濃度或分子數(shù)或含量不隨時間改變而改變。 4. 反應物的轉化率或生成物產(chǎn)率不隨時間改變而改變。 5. 對于反應前后氣體體積不相等的反應，容器內總壓強或氣體總體積不隨時間改變而改變。 6. 對于反應體系某物質有顏色的反應，體系顏色不隨時間改變而改變。也可說明已達平衡狀態(tài)。 ［過渡］那么哪些條件改變可以引起化學平衡的移動呢？ ［生］濃度、溫度、壓強。 ［學生回答時教師板書］ 影響平衡的因素 ［提問］什么叫化學平衡移動？ ［生］可逆反應中舊的化學平衡破壞、新化學平衡的建立過程叫平衡移動。 ［師］那么外界條件改變時，正、逆反應速率如何改變？平衡向哪個方向移動？反應物轉化率如何改變呢？請同學們填寫下表： 方程式 MA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 反應特征 改變條件 改變條件瞬間 達到新平衡前 平衡移動 反應物 轉化率 氣體反應 或溶液中的反應適用 改變濃度 增大c(A) 減小c(C) 增大c(C) 減小c(A) 增c(A)減c(C) 正向放熱 改變溫度 升高溫度 降低溫度 正向吸熱 升高溫度 降低溫度 m+n>p+q 改變壓強 增大壓強 減小壓強 m+n
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