高中化学教学案例
----化学反应速率
[案例课题]
化学反应速率
[案例背景]
温度、催化剂对过氧化氢分解速率的影响在初中化学已经初步涉及。学生已经知道温度、催化剂对化学反应速率的影响。但要让学生深刻认识化学反应速率，还必须学习化学反应速率的影响。了解化学反应速率能帮助学生定量地了解化学反应速率的快慢，了解化学反应速率的影响因素，可以帮助学生更全面的了解反应物的本性和外界因素对其影响。化学反应速率也是学习化学平衡必须的知识储备。课程标准要求学生能够辨别化学反应速率，即要求学生能够判断化学反应速率的快慢，了解与化学反应速率相关的观察和测量方法。同时，强调通过实验探究进行学习，提高科学探究能力。
[案例主题]
日常生活中的化学变化有快有慢。有的反应瞬间完成，如爆炸；有的反应要经历几万年以上，如化石燃料的形成和溶洞的形成；有的反应在高温条件下变化快，在低温的条件下变化慢，如食品的变质；还有的反应在干燥的环境中变化慢，在潮湿的环境下变化快，如钢铁的锈蚀。人们在实验室进行化学反应时，常常粉碎反应物以增大其接触面积，或将固体反应物溶于水中以提高其接触机会，或加入催化剂，以提高化学反应速率。从这些生活实例和学生已经熟悉的化学反应出发，通过对镁、铁与盐酸反应的实验现象的观察，归纳出定性描述化学反应快慢的方法，从而引出定量描述化学反应快慢的物理量——化学反应速率。利用简单的计算可以帮助学生进一步理解化学反应速率，认识到可以用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示化学反应速率，从而可以利用相关数据定量地说明、比较化学反应的快慢。
[案例设计]
一、学习目标
1．理解化学反应速率的概念与表达式；
2．认识浓度、压强、温度和催化剂等外界因素对化学反应速率的影响，初步了解如何调控化学反应的快慢。
3．初步学会运用化学视角去观察生活、生产中有关化学反应速率的问题。
4．学会实验探究的过程与方法，通过实验现象分析、归纳化学反应速率的概念和表达式；
5．知道人类可以通过控制外因来控制化学反应速率，并应用在工农业生产和实际生活中，增强学生学习化学的兴趣。
二、教学重点及难点
教学重点：化学反应速率的概念，表达式和有关计算，影响化学反应速率的因素。
教学难点：影响化学反应速率的因素。
三、设计思路
本课时从化学反应快慢的角度研究化学反应，探讨人类面对具体的化学反应时要考虑的两个基本问题之一：外界条件对化学反应速率的影响。人类要利用和控制化学反应，必须了解这些问题。通过学习使学生对化学反应特征的认识逐步深入、全面，逐步建立有关化学反应的知识体系。本课时从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手，引导学生发现有的化学反应进行得快，有的反应则进行得慢，提出化学反应速率的概念——定量描述化学反应快慢的概念。在此基础上继续通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素。
本节教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和已经熟悉的化学实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。
四、教学过程
[引言]日常生活和生产中有很多化学反应，你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？
[投影图片] 烟花燃放、爆炸、溶洞钟乳石的形成等变化
[思考]比较下列反应的快慢
2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑
Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑
Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
[提出问题]如何判断这些化学反应的快慢？你能举出判断化学反应的快慢有哪些定性的观察方法吗?
[学生讨论]
[教师总结]定性观察法有：① 冒气泡的快慢；②颜色变化；
③ 固体量减少；④ 浑浊程度；⑤温度变化等。
[观察与思考]学生实验——依据放出氢气的快慢来比较两个反应进行的快慢。
[过渡]化学反应速率应如何定量表示呢?
[创设情境]物理学中用速度定量描述物体的运动快慢 速度是用单位时间内的位移来表示，单位时间内位移越大，运动速度越快；反之，越慢。
[讨论]参照速度的表示方法和上面的录像，你如何表示化学反应速率?
[结论]用单位时间内的反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
[板书]一、化学反应速率
1.表示方法：用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
2.表达式：υ＝△c／△t
3.常用单位：mol/(L·s)、mol/(L·min)、mol/(L·h)
[投影练习]
1.在某一化学反应里，反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L变成1.0mol/L，在这10s内A的化学反应速率为_______________。
2.向4L容器中充入0.7molSO2和0.4molO2，4s末测得剩余SO2是0.3mol，
则υ(SO2)＝____________。
[小结]在具体的运用和理解化学反应速率时，还应该注意下面几个问题：
1.化学反应速率是一段时间内的平均反应速率
2.对于同一个化学反应，可以用反应物或生成物表示反应速率，其数值不一定相同，因此表示化学反应速率时必须指明某种物质。各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
例如：N2＋3H2＝2NH3中，υN2 :υH2:υNH3＝1:3:2
3.不用纯液体和固体表示化学反应速率，因为它们“浓度”是不变的。
[思考]日常生活和生产中，我们有时希望反应能快一点，有时又希望反应能慢一点，我们如何才能控制反应速率呢？哪些因素会影响化学反应速率？
[板书]：二、影响化学反应速率的因素
1.内因：反应物本身的性质
[设计实验]学生讨论，要求借助桌上所给器材和药品设计实验。
[分组实验]选择浓度、温度、固体表面积大小、催化剂四个因素，让学生分组进行实验。
[交流与总结]2.外因⑴温度：体系温度越高，速率越大。
⑵催化剂：能大大提高反应速率。
⑶浓度：反应物浓度越大，速率越大。
⑷压强：有气体参与的反应压强越大，速率越大。
⑸其他：固体表面积、光等。
[课堂练习]
[总结]通过以上研究我们掌握了化学反应速率的定义及其表达式，并初步掌握了影响化学反应速率的因素。调控化学反应速率在生产生活中具有非常重要的意义，比如钢铁冶炼、合成橡胶这些反应很慢，但是在生活中很有用，我们要想办法加快。而建筑物、雕塑的腐蚀、钢铁生锈、橡胶的老化给我们的生活带来了不便，我们就要想办法减慢速率。因此，研究化学反应速率对于提高生产效率、减少浪费、美化生活都有着重要的意义。
[作业]教材P333、4
[案例评析]
在教学中可以引导学生进行有关化学反应速率的简单计算，帮助学生掌握反应速率的表示方法，理解在同一个化学反应中可以用不同的物质来表示化学反应速率，因为不同物质的浓度变化与化学反应方程式的计量系数相关，所以用它们表示的反应速率数值也与计量系数相关。利用化学反应速率随时间变化的函数曲线图，可以帮助学生认识到随着反应的进行，反应物的浓度不断减小，反应速率也随之减小。
外界条件对化学反应速率的影响，可以利用简单的实验直观表示，同时可以利用这一知识说明生产、生活中化学反应速率的实际应用，了解哪些反应需要减小反应速率，哪些反应需要增大反应速率。
利用已有的氯气与水的反应作为可逆反应的例子，以及氯化铁与碘化钾溶液反应的实验，让学生知道其实很多化学反应都有一定的限度，即使是以往认为进行的比较完全的反应，也仍然有未完全反应的反应物，从而建立可逆反应、反应限度、化学平衡状态的有关概念。
通过化学反应速率主要是由物质的性质决定，而外界因素的改变也会影响化学反应速率这一事实，认识事物的发展变化主要是内因起作用，外因也有影响这一哲学观点；从改变化学反应条件可以影响化学反应速率，使化学反应朝着人们需要的方向发展，使学生认识到科学知识对生产、生活的重大意义，增强学习化学科学知识的信心。
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课件25张PPT。化学反应速率 ---周玉婷你知道下列化学变化进行得快还是慢？爆炸溶 洞 钟 乳 石 的 形 成钢铁的锈蚀2.化学反应速率的表示： 化学反应速率用单位时间（如每秒，每分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。计算式为：v = —— = ———
单位: △c△ t1.含义:用来衡量化学反应进行快慢的尺度。一、化学反应速率v—mol/（L·s） 或v—mol/（L·min）V△ t△n［练习］1.在某一化学反应里，反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L变成1.0mol/L，在这10s内A的化学反应速率为___________.
2.向4L容器中充入0.7molSO2和0.4molO2，4s末测得剩余SO2是0.3mol，
则v(SO2)＝____________.［练习］（N2+3H2 2NH3）1mol·L-1 3mol·L-1 2mol·L-10.5 1.5 1一定条件下 例：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在5L的密闭容器中进行，30秒后，NO 的物质的量增加了0.3mol，此反应的反应速率用NO来表示为多少？1.若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？2.v(NO)=0.002mol/(L·s) 与v(O2)=0.0025mol/(L·s)是否表示此反应的同一种速率？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/（L·s）v(O2)=0.0025mol/(L·s)3.关于化学反应速率应注意:(1)化学反应速率属于平均反应速率，不是瞬时反应速率。(2)可用反应方程式中不同物质来表示该反应的速率，其数值不一定相同，但表示的意义相同。(3)不用固体表示化学反应速率。 (4)化学反应速率是标量，即只有大小而没有方向。4.用同一反应体系中的不同物质来表示同一反应速率时，其数值比一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。即：mA+nB=pC+qD(A,B,C,D为气体)反应中
v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q低温下，
食品保存时间更长加酶洗衣粉的
去污能力强炉膛鼓风越烧越旺 化学反应速率的大小由什么决定呢？ 练习：反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/(L·s) (2)v(B)=0.6mol/(L·s) (3)v(C)=0.4mol/(L·s ) (4)v(D)=0.45mol/(L·s)
则该反应速率的快慢顺序为—————————。(1)>(4)>(2)=(3) 比较反应速率大小时，不能只看数值的大小，还要将反应速率换算为用同一种物质表示才能进行比较。把3molA和2.5molB混合，充入2L密闭容器中，发生下列反应：
3A（g）+B（g）===xC（g）+2D（g）
经5秒钟反应达到平衡，生成1molD，并测得C的平均反应速率为0.1mol·L-1·s-1，则此反 应中B的转化率为 ，C的化学计量数x为 ，A的平衡浓度为 。 练习：在25℃时，向100mL含HCl 14.6g的盐酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况)，之后反应又进行了4s，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：
(1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为
(2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为
(3)前2s与后4s比较，反应速 较快，其原因可能0.25mol/（L·s）0.25mol/（L·s）前2s前2s时段盐酸浓度比后4s时段大（4）能否用Fe表示化学反应速率吗？注意：对于固体物质或气态反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是不变的，因此不用液体和固体表示化学反应速率。能够影响化学反应的速率有哪些呢?影响化学反应的速率的决定因素是反应物的性质。是否还有其它些因素能够影响化学反应的速率呢？外界条件对反应速率的影响结论：当其他条件不变时，
升高温度,化学反应速率加快；
降低温度,化学反应速率减慢。
1.温度结论：当其他条件不变时，
使用正催化剂,化学反应速率加快；
使用负催化剂，化学反应速率减慢。2.催化剂
结论：当其他条件不变时，
增加反应物的浓度,化学反应速率加快；
降低反应物的浓度,化学反应速率减慢。强调：对于固体和纯液体来说，浓度都是不变的，固体和纯液体的量对于化学反应速率几乎不产生影响。
3.浓度[练习] 在下列四个盛有盐酸的烧杯中，分别放入等质量的碳酸钙，其中反应速率最大的是（ ）
（A）10 mL、2 mol·L-1
（B）20 mL、2 mol·L-1
（C）10 mL、4 mol·L-1
（D）40 mL、1 mol·L-1仅适用于有气体参加的反应
结论：当其他条件不变时，
增加压强，化学反应速率加快；
降低压强，化学反应速率减慢。4.压强 压强对反应速率的影响归根结缔是压强的改变引起了物质浓度的变化，从而改变了反应速率。例1：对于在密闭容器中进行的反应
2SO2(g)+O2(g)=2SO2(g)，下列条件哪些能加快该反应的化学反应速率（假设温度不变）（ ）
A.缩小体积使压强增大
B.体积不变充入O2使压强增大
C.体积不变充入N2使压强增大
D.恒压时充入N2
恒压时,充入不反应的气体，体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减慢；
恒容时,充入不反应的气体，总压增大，但各反应物的分压不变，浓度不变，化学反应速率不变。5.其他因素
如： 光、颗粒大小（反应物的接触面积）、溶剂等1、下列说法中正确的是 （ ）
A．0.1mol·L-1 盐酸 和 0.1mol·L-1硫酸与
2mol·L- 1NaOH溶液反应速率相同
B．大理石块和大理石粉与0.1mol·L-1盐酸
反应的速率相同
C．Mg，Al和0.1mol·L-1盐酸反应速率相同
D．0.1mol·L-1盐酸和0.1mol·L-1硝酸与相同
形状和大小的大理石反应的速率相同DD
