6.2.2 影响化学反应速率的因素 教案 高中化学 人教版（2019） 必修 第二册

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 影响化学反应速率的因素
教学目标
能根据所学知识和生活经验推测出影响化学反应速率的因素，增强证据推理意识； 能根据给出的仪器和试剂，设计探究实验，重温科学探究的一般程序，掌握“变量控制”法，发展科学探究和科学态度的学科核心素养； 能通过实验探究得出结论，掌握影响化学反应速率的一般规律； 通过联系生活实际，感受在化学反应中通过外界因素控制反应速率的意义和价值，激发学生的学习兴趣。
教学内容
教学重点： 化学反应速率的影响因素及变量控制的实验探究 教学难点： 变量控制实验探究方案的自主设计
教学过程
【导入】在上课前，先来看一段舞蹈-荧光棒之舞。 【观察】观察荧光棒的内部结构 荧光棒实际上是一个套管的结构，内部的细管中装的是荧光剂，外部的粗管中盛放的是荧光激发剂。刚开始两种液体是不接触的，当我们把内侧的细管掰断，此时两种液体接触，就回发出强烈的荧光。 【模拟实验】模拟荧光棒的制作原理。 【资料卡片】鲁米诺，又名发光氨，一种化学荧光分子，通常使用双氧水和一种碱的混合水溶液作为激发剂。鲁米诺试剂遇双氧水分解出来的氧气会发出蓝色的荧光，且氧气浓度越大，荧光越强。 实验原理： 实验步骤：取一定量提前配置好的鲁米诺溶液于锥形瓶中。在黑暗条件下向其中加入10mL 30%的过氧化氢。 【播放视频】 【思考】为什么我们制作的“荧光”不亮呢？ 【学生回答】过氧化氢在室温条件下分解很慢，而氧气浓度越大，鲁米诺荧光越强。 【提出问题】那如何调控过氧化氢的分解速率呢？ 【过渡】上节课我们学过了 如何定性描述化学反应的快慢。这节课，将继续进入化学反应快慢的神奇世界，掌握科学调控化学反应速率的规律，来解决实际问题。 【教师】请同学们定性描述过氧化氢的分解反应 【学生】从浓度、温度、气泡等角度来描述过氧化氢分解的快慢。 【思考】那同学们想想，这几个角度中，最容易观测的是哪个现象？ 【学生】气泡溢出的快慢。 【提问】那哪些因素影响到了过氧化氢分解的快慢呢？ 环节一：经验来归纳总结可能影响化学反应速率的因素。 镁的活泼性大于锌、大于铁，与盐酸反应的产生气泡的快慢不同，这属于反应物自身的性质 牛奶在室温条件下的快速变质与在冷藏条件下可以更久的保存，这代表温度；煤粉代替煤块使火更旺和某些反应物的研磨这些代表固体的表面积；烧锅炉时向炉膛内鼓风用，月饼中的脱氧剂这些代表浓度；最后两幅图分别代表压强和催化剂。由此，总结出了可能影响化学反应速率的因素有自身的性质、温度、浓度、催化剂、固体表面积等。 【总结】其中，自身的性质属于影响因素的内因，是决定性因素，温度、浓度、压强、催化剂、固体表面积等属于外因。 【说明】内因不好调控，外因（温度、浓度、催化剂等）可人为调控。 【教师】好了，有了这些假设，那接下来就是设计方案。但是在设计方案之前我们先要明确设计的思路是什么。 环节二 变量控制探究影响化学反应速率的因素。 设计思路： 变量控制法是指，在科学研究中，对于多因素（多变量）问题，常常采用只改变其中的某一因素，控制其他因素不变的研究方法。使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。 【设计实验】 实验原理： 实验用品：5%H2O2，10%H2O2，1mol/LFeCl3溶液，蒸馏水，MnO 粉末，胶头滴管，试管，盛冷水的烧杯，盛热水的烧杯。 说明：FeCl3溶液、MnO 固体均可作为分解H2O2的催化剂。 【教师】有了科学方法的指导，我们开始设计实验，请同学们用所给的实验用品来探究各变量与化学反应速率之间的关系。要求设计出装置图。比如，在探究温度对化学反应速率的影响的时候，就需要思考，温度如何实施单一变量，不变的量又是什么呢？好开始设计。 【学生展示】各小组讲解设计的方案 【补充】其他小组评价并补充 【教师总结】教师总结并与学生一起完善方案 【进行实验】接下来，按照我们同学设计的方案进行实验，请看视频。 【播放视频】 【结论】其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快。 温度：其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快。 注：一般地，温度每升高10℃，反应速率增大到原来的2~4倍。 浓度:其他条件不变时，增大反应物浓度可加快反应速率。 注：固体或纯液体浓度不变，因此改变它们的量，不影响反应速率。 催化剂：其他条件不变时，加入合适的催化剂可以提高反应速率。 注：同一反应可以有不同催化剂，不同催化剂对同一反应催化效果不同。 【解决问题：】调控H2O2 分解的快慢 【提问】好回到最初的问题，为了让鲁米诺发出强烈的荧光，可以从哪些角度调控H2O2的分解速率呢？ 结合刚刚的结论，我们可以升高温度或选择催化剂。但是温度过高或使用是固体粉末状催化剂，都会对荧光有一定的猝灭作用，所以在这里选择氯化铁溶液作为催化剂。请看视频。 【播放视频】 【总结】在同学们的共同努力下，我们成功得让荧光亮了起来。 【提问】那压强是如何影响化学反应速率的呢？ 【教师】我们通过实验来探究。在探究前先给同学们进行理论补充。 溴百里香酚蓝：它是一种酸碱指示剂、也是生物学中 研究 微生物 呼吸作用 的指示剂，它的变色范围为6.0~7.6，正好接近碳酸的酸度范围，它在碱性时呈蓝色，酸性时呈黄色，过渡态时呈绿色，如图所示。利用这个指示剂的变色快慢，可以间接地显示不同的 CO2压强下与水反应生成的碳酸含量。 接下来我们就用这个指示剂，来探究不同CO2压强对反应速率的影响。请看实验。 【实验】 实验用品：二氧化碳气体、溴百里酚蓝、蒸馏水、25mL烧杯(2个)、橡胶塞(2个)、50mL注射器(2个，分别装有将15mL、30mLCO2气体)。 实验步骤：将15mL、30mLCO2气体分别注射到均装有10mL溴百里酚蓝试剂的锥形瓶中，观察颜色变化的快慢。 【播放视频】 【分析现象】从实验中可以看到，第一组实验是40倍速播放，溶液由绿色变成黄色共需要17分钟，第二组是30倍速，溶液由绿色变成黄色共需13分钟。表明增大二氧化碳的压强，化学反应速率加快。 【提问】这是为什么呢？ 【回答】其实，二氧化碳压强的变化实质是改变了单位体积内的分子数，其本质是改变了反应物CO2气体的浓度，所以反应速率才加快了。 【过渡】带着这个思维，我们再来交流一下，如果是压缩体积 来增大压强，反应速率会如何变化呢？ 【解释】体积减小，也相当于增大了反应物的浓度，化学反应速率也加快。 【结论】由此可以得到结论：当其他条件不变时，对于有气体参与的反应，缩小容器体积，压强增大，反应速率加快。需要注意的是对于有气体参加的反应而言，压强对速率的影响是通过判断浓度变化来实现的。 【提问】以上就是对化学反应速率影响因素的探究，同学们想想，在整节课一系列的探究中，经历了哪些过程呢？ 环节三 解决实际问题 【思考】燃油汽车会产生大量的CO和NO，这两者会反应生成无污染的CO2和N2，但反应速率很慢，可以从哪些角度来调控呢？ 【学生回答】可以增大接触面积、选择合适的催化剂等。 【说明】汽车尾气排气筒的温度可以高达六七百摄氏度，所以，一般不再调控温度。 【解决】安装一个尾气净化器可以同时满足这两个条件。尾气净化器将催化剂做成了蜂窝状的多孔催化剂，大大增大了CO与NO的接触面积，此时选择高效的催化剂就尤为重要了。 在这里给大家提供三种催化剂，在尾气到达净化器时的温度大约是500-600℃，最适宜的催化剂是哪种呢？ 从图中可以看到在500-600℃之间，铂、铑、钯催化剂的催化活性最强。所以选择该催化剂。 除此之外我们还可以大力发展和倡导使用新能源汽车 【小结】本节课在知识层面-我们学习了影响化学反应速率的因素，方法层面学习了变量控制的 科学探究方法以及科学探究的一般程序。最后将化学问题联系生产生活实际。