化学人教版(2019)选择性必修第一册 2.2.3影响化学反应速率的因素课件(共57张PPT)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修第一册 2.2.3影响化学反应速率的因素课件(共57张PPT)
格式 pptx
文件大小 6.9MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-09-10 16:41:34

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文档简介

(共57张PPT)
探究影响化学反应速率的因素
合成氨的发展
我国合成氨工业的发展是在20 世纪30 年代开始的,经过几十年的不懈奋斗和发展,我国已经拥有了许多不同流程、不同规模的合成氨工厂。我国目前拥有了一支能够进行合成氨生产的科研等方面的研究技术团队,让我国已成为世界上最大的合成氨生产国,产量约占世界总产量的1/3。
合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业,是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等;氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。
合成氨的应用
制尿素
制纯碱
制硝酸
制冷剂
合成氨的反应
N2 +3H2 2NH3
合成氨反应是一个可逆反应:
已知298 K 时,ΔH=-92.2 kJ/mol
通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率?
合成氨的反应历程
N2 +3H2 2NH3
任务一:认识化学反应的历程
请仔细阅读所给材料,针对以下问题与同学们交流研讨。
1. 你对“化学反应是有历程的”这一说法有哪些认识?
2. 造成化学反应速率千差万别的原因是什么?
研究表明,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。例如,2HI=H2+I2实际上是经过下列两步反应完成的:
2HI H2+2I·
2I· I2
每一步反应都称为基元反应,这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。反应历程又称反应机理。
阅读教材:选择性必修一29页
微粒I·存在未成对电子,它称为自由基,自由基的反应活性很强,寿命极短。
资料卡片
化学反应是有历程的,化学反应速率与反应历程密切相关。
结论:
化学反应是有历程的
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
任务二:构建碰撞理论模型和核心概念
请仔细阅读教材29-30页,思考以下问题。
1. 思考有效碰撞和化学反应的联系;
2. 思考有效碰撞的前提条件;
3. 思考活化分子、活化能及活化分子百分数概念。
阅读教材:选择性必修一29页
阅读教材:选择性必修一30页
(1)
(2)
碰撞时取向不合适
(3)
有效碰撞
碰撞时能量不够
HI分解反应中分子碰撞示意图
有效碰撞:能发生化学反应的碰撞。
发生有效碰撞的条件
足够能量
合理取向
简单碰撞理论
活化分子:具有足够的能量、能够发生有效碰撞的分子。
活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。
E1:反应的活化能
活化分子和活化能
反应不同,反应历程就不相同;同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程,而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。
反应历程影响反应速率
高温、高压、使用催化剂
N2 +3H2 2NH3
任务三:研究影响化学反应速率的因素
【提出问题】
浓度、温度、催化剂等外界因素如何影响化学反应速率?
【实验探究】
选择实验用品,设计实验探究影响化学反应速率的因素。
实验用品:
烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。
0.1 mol/L Na2S2O3溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。
1. 选取同一个反应,探究不同因素产生的影响。
2.选取不同的反应,探究同一因素产生的影响。
实验原理
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
2H2O2 2H2O + O2
实验探究的整体设计
设计思路
实验设计
编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 出现浑浊 的快慢 反应温度
浓度/(mol/L) 体积/mL 浓度/(mol/L) 体积/mL
1 室温
2 室温
0.1
5
5
0.1
5
0.1
5
1. 浓度对化学反应速率的影响
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
0.5
甲组设计
实验设计
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
编号 0.1 mol/L Na2S2O3溶液 蒸馏水 0.1 mol/L H2SO4溶液 出现浑浊的快慢 反应
温度
1 室温
2 室温
5 mL
3 mL
5 mL
5 mL
0 mL
1. 浓度对化学反应速率的影响
2 mL
乙组设计
实验设计
1. 浓度对化学反应速率的影响
丙组设计
2H2O2 2H2O + O2
编号 5%H2O2溶液 1 mol/L FeCl3溶液 蒸馏水 相同时间出现 气泡的多少 反应温度
1 1 mL 室温
2 1 mL 室温
4 mL
2 mL
2 mL
0 mL
0.1 mol/L H2SO4
0.5 mol/L H2SO4
1. 浓度对化学反应速率的影响
甲组设计
实验设计
编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 出现浑浊 的快慢 反应温度
浓度/(mol/L) 体积/mL 浓度/(mol/L) 体积/mL
1 较快 室温
2 室温
0.1
5
5
0.1
5
0.1
5
实验结论
其他条件相同时,增大反应物浓度化学反应速率增大,减小反应物浓度化学反应速率减小。
较慢
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
1. 浓度对化学反应速率的影响
较快
0.5
甲组设计
编号 水浴 温度/℃ 0.1 mol/L Na2S2O3 溶液的体积/mL 0.5 mol/L H2SO4 溶液的体积/mL 出现浑浊
的时间/s
1
2
5
20
5
5
实验设计
5
2. 温度对化学反应速率的影响
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
70
甲组设计
编号 水浴 温度/℃ 0.1 mol/L Na2S2O3 溶液的体积/mL 0.1 mol/L H2SO4 溶液的体积/mL 出现浑浊
的时间/s
1
2
5
20
5
5
实验设计
5
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
2. 温度对化学反应速率的影响
70
乙组设计
实验设计
2. 温度对化学反应速率的影响
丙组设计
2H2O2 2H2O + O2
编号 水浴 温度/℃ 5%H2O2溶液 /mL 1 mol/L FeCl3溶液/mL 相同时间出现
气泡的多少
1
2
20
70
2
2
1
1
编号 水浴 温度/℃ 0.1 mol/L Na2S2O3 溶液的体积/mL 0.1 mol/L H2SO4 溶液的体积/mL 出现浑浊
的时间/s
1
2
5
20
5
5
实验设计
5
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2 +S +H2O
2. 温度对化学反应速率的影响
70
87
16
实验结论
其他条件相同时,升高温度化学反应速率增大,降低温度化学反应速率减小。
乙组设计
思考与讨论
请尝试用碰撞理论解释:
1. 当其他条件相同时,为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大,而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小?
2. 当其他条件相同时,为什么升高温度会使化学反应速率增大,而降低温度会使化学反应速率减小?
微观解释
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数

单位体积内的
活化分子数
有效碰撞几率
1. 浓度对化学反应速率的影响
浓度增大一倍
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数

单位体积内的
活化分子数
有效碰撞几率
碰撞频率
2. 温度对化学反应速率的影响
升高温度
微观解释
合成氨催化剂的选择
德国化学家博施
据统计,约90%以上的化学工业过程中都使用催化剂。合成氨需要用到催化剂铁触媒,为了寻找合适的催化剂,博施及其研究组进行了大量的试验,一直到1922年,共进行了超过2 500 种配方的20 000 多次试验,终于筛选出了合成氨工业用催化剂。尽管后来不断地改进,但这种类型的催化剂一直沿用至今。
2016 年,中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了一种新型催化剂,将合成氨的温度、压强分别降到了350 ℃、1 MPa,这是近年来合成氨反应研究中的重要突破,为发展更加节能的催化剂提供了新的思路。
可见,催化剂在工业生产及能源问题中发挥着巨大作用。
3. 催化剂对化学反应速率的影响
实验设计
编号 5%H2O2溶液 1 mol/L FeCl3溶液 蒸馏水 相同时间出现 气泡的多少 反应温度
1 2 mL 室温
2 2 mL 室温
2H2O2 2H2O + O2
1 mL
0 mL
0 mL
1 mL
1 mL 1 mol/L FeCl3
1 mL 蒸馏水
3. 催化剂对化学反应速率的影响
编号 5%H2O2溶液 1 mol/L FeCl3溶液 蒸馏水 相同时间出现 气泡的多少 反应温度
1 2 mL 1 mL 0 mL 室温
2 2 mL 0 mL 1 mL 室温
实验结论
其他条件相同时,使用催化剂可以改变(加快)化学反应速率。
较多
较少
2H2O2 2H2O + O2
3. 催化剂对化学反应速率的影响
实验设计
催化剂改变反应历程,降低反应的活化能,单位体积内,活化分子数增加,有效碰撞几率增加,化学反应速率加快。
催化剂不会改变总反应的焓变。
催化剂改变反应历程、降低反应活化能示意图
微观解释
3. 催化剂对化学反应速率的影响
上述实验探究中,你对探究影响化学反应速率的因素有哪些新的认识?你用到了哪些科学方法?你能解释压强改变对反应速率影响的微观本质么?
可以用一个反应研究不同因素对反应速率的影响,也可以用不同反应研究同一个因素对反应速率的影响。
思考与讨论
控制变量法、科学归纳法、对照实验法、定性观察法、定量测定法。
增大压强,相当于缩小体积,反应物浓度增大,活化分子数增多,有效碰撞几率增大,反应速率加快。
单位体积内分子总数 活化分子百分数 单位体积内活化分子数 有效碰撞几率 化学反应速率
温度
浓度
气体压强
催化剂
影响化学反应速率的因素
整理与小结
1. 请你利用碰撞理论来解释,影响合成氨反应速率的因素。
N2 +3H2 2NH3
高温、高压、使用催化剂
700K左右,20~50 MPa ,铁触媒
反馈应用
有机碳


H2O2
CO2
2.工业上制备磷酸时,可用 H2O2 将粗磷酸中的有机碳氧化为
CO2 脱除。
H2O
如何提高单位时间内的脱除率?
增大c(H2O2)
(80 ℃ 后,H2O2分解速率大,
浓度显著降低)
升高温度
适当
反馈应用
工业制备硫酸生产过程中哪些措施可以加快反应速率?
请你用碰撞理论来解释。
反馈应用
课后作业
完成教材:选择性必修一33页第7题
谢谢!
影响化学反应速率的因素
人教版 高中化学选必1 第二章第一节
1
2
3
教材分析
教学方法
教学过程
4
教学反思
目录
01
教材分析
教材分析
教材地位和作用
教学目标
教学重难点
在实验、观察、思考、交流与合作中引导学生自主建构知识,提高化学学习能力。
化学反应速率属于化学动力学范畴,是物理化学的重要内容,也是《化学反应原理》模块的核心概念;“影响化学反应速率的因素”属于化学反应规律的研究范畴,实验的本质是研究变量与变量之间的关系,实验设计的核心思想是变量控制。
知道化学反应是有历程的,认识基元
反应活化能对化学反应速率的影响
通过实验探究外界条件对化学反应速率的影响
通过微观角度分析影响化学反应速率的各种因素
教材分析
教材地位和作用
教学目标
教学重难点
教材分析
教材地位和作用
教学重难点
教学目标
外界条件对化学反应速率的影响
化学反应速率的影响因素微观分析
重点
难点
02
教学方法
能力层面:
具备一定的变量控制思想和实验操作能力
知识层面:
从定性的角度对化学反应速率及影响因素有了一定认识
发展方向:
精心设计问题和活动任务激发学生探究欲望,维持学生的探究热情,学习到更高层次的知识与思维模式
学情分析
教学方法
教学方法
学情分析
教学方法
教学方法
01
02
实验探究法
自主学习与小组合作
03
教学过程
环节一
创设情境导入新课
教学过程
环节二
认识历程
构建理论
实验探究
微观分析
环节三
环节四
总结提升
目标达成
介绍工业合成氨的发展
环节二
认识历程
构建理论
环节一
创设情境
导入新课
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
认识合成氨工业的应用
分析工业合成氨的反应
通过合成氨反应过程的能量变化图,知道化学反应是有历程的。
环节一
创设情境
导入新课
环节二
认识历程
构建理论
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
通过任务一,阅读材料,交流研讨,认识化学反应的历程。
通过任务二,阅读教材,思考,构建简单碰撞理论模型和活化分子、活化能及活化分子百分数概念。
环节一
创设情境
导入新课
环节二
认识历程
构建理论
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
通过实验探究,培养学生主动参与意识,提高学生的创新思维能力,并获取科学方法。
知道反应历程影响反应速率,提出影响合成氨反应速率的外界条件。
通过思考与讨论,让学生尝试用碰撞理论解释微观机理。
环节一
创设情境
导入新课
环节二
认识历程
构建理论
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
环节一
创设情境
导入新课
环节二
认识历程
构建理论
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
环节一
创设情境
导入新课
环节二
认识历程
构建理论
环节三
实验探究
微观分析
环节四
总结提升
目标达成
04
教学反思
1
在核心素养的引领下设计教学,教学设计环节都尽可能指向发展学生的化学学科核心素养。
2
重视情境、问题、活动三者的融合贯穿。
3
实验探究能激发学生学习化学的兴趣、提高动手能力,培养热爱科学的态度。
教学反思