化学反应速率[上学期]
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文档简介
2006年高一化学
第二章 化学反应与能量
第三节 化学反应的速率和限度
第一课时 化学反应速率
江苏省常州高级中学 王 凯
【学习目标】
知识与技能：了解化学反应速率的概念及表示方法，知道浓度、温度、催化剂等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。
过程与方法：能够在猜想、探究、实验中完成外界因素对化学反应速率影响的探究，通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，使自身的思维能力和创造能力都得到充分的锻炼。
情感态度与价值观：培养对化学反应研究的兴趣，能够在对化学反应原理的探究过程中找到成功的喜悦，激发学习化学、探究原理的动力；增强学生合作、创新与求实精神。
【自主学习】
知识准备：
1、典型的比较快的化学反应。
2、典型的比较慢的化学反应。
3、典型无机反应条件的总结。
网络搜索：
1、化学反应动力学研究的大师——谢苗诺夫：www.szkp./display.asp id
2、飞秒化学：www./artdetail.asp
我的问题：
【合作学习】
教师活动 学生活动
【引课】日常生活和生产中我们会遇到很多化学反应，有的反应进行地轰轰烈烈，如爆炸、燃烧等反应很快，爆炸反应可以在10-8s内完成；而有些反应则是在潜移默化中完成的，你似乎根本觉察不到它的发生，如溶洞的形成反应、媒的形成、石油的形成都很慢。那么，化学反应进行地快慢到底与哪些因素有关呢？最近我们学校的一些同学也在关心这个问题，看看他们在干什么？
【问题】“春季运动会”又要开始了，我们班准备入场式需要一些氢气球。校本课程选修《生活中的化学》的一组同学准备自己在实验室中制取氢气，但提前一天准备氢气就会泄漏，而早上7：00就要整队，因此只有较短的时间来制备。
【过渡】要在短时间内制取氢气，你觉得这个反应首先应该具备什么特点？快。除了快还应该注意点什么呢？安全、与环境友好，这是我们运用化学解决实际问题必须具备的意识。那么我们用哪一类反应制备氢气呢？金属与酸反应。好，下面我们就来做一个氢气球。 思考回答
【实验】烧瓶里放的是用NaOH溶液处理过表面的铝片，气球里放的是1mol/L的稀硫酸溶液40mL，我们把硫酸溶液加入烧瓶，看看能不能让气球鼓起来。
【过渡】不行，我们得想办法让反应快点。好，下面我们就一起来寻找快速制取氢气的方法。寻找时我们总会去比较一些反应的快慢，那么，我们根据什么来描述化学反应的快慢呢？以刚才我们做的反应为例，请大家想想用哪些宏观现象可以描述它的快慢？
【思考】（1）判断该制取氢气反应进行快慢的宏观现象有哪些？
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑气泡产生的快慢，固体量减少的快慢；Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 溶液蓝色褪去的快慢，CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl 溶液出现浑浊的快慢HCl+NaOH=H2O+NaCl 那么中和反应你如何描述呢？根据宏观现象描述都是粗略的，有没有更准确的描述反应快慢的方法呢？有。 思考
（2）如何对化学反应快慢进行准确的定量描述呢？化学中还有这样一个物理量专门用来准确描述化学速率的快慢——化学反应速率。让我们一起来学习一下：它是如何规定的。
【总结】一、化学反应速率1、表示方法：化学反应速率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。2、表达式： 3、常用单位：mol/(L· h)、mol/(L· min)、mol/(L·s) 类比速度得出公式记录
【过渡】下面我们就用它来表示一下某一次我们制取氢气的速率。
【运用】例如（3）用铝片与硫酸制备氢气，在充某个氢气球的前100s，硫酸的浓度从2.0mol．L-1降到了1.7mol．L-1，则在这100s里用硫酸表示的平均速率为0.003mol．L-1．s-1。如何算出来的呢？【显示计算过程】请大家注意我们算出的100s内的平均速率，而不是瞬时速率。如果用生成物硫酸铝表示这段时间里的化学反应速率（当然也是平均速率）为_______。并仔细观察结果，是否可以发现一些规律？【点评】你的反应速率很快，很快发现这个规律，为什么？我们一起来推导一下【显示推理过程】因此我们可以根据这个关系进行速率互算。 计算思考
【总结】4、运用说明：（1）对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示的化学反应速率的数值可能是不同的。但其比值等于化学方程式中各物质前的化学计量数之比。因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质为基准。（2）固体、纯液体浓度为常数，一般不用来表示化学反应速率。（3）这样表示的是一段时间内的平均速率，不是瞬时速率。 记录
【过渡】对比上述两种描述化学反应快慢的方法，我们发现还是用宏观现象描述更为方便，因为我们并不要非常的准确。那么，反应要想快起来，到底应该改变哪些条件呢？首先我们先得明确有哪些因素会影响化学反应速率。下面我们就以酸与金属反应为例，请你根据生活经验和已经学过的化学知识大胆猜想，影响化学反应速率的因素可能是哪些。
【猜想】以酸与金属反应生成氢气为例，请你根据生活经验和已经学过的化学知识大胆猜想，可能有哪些因素会影响化学反应速率。 四人一组讨论汇报
【过渡】这么多因素可能同时影响化学反应速率，如果你要验证某个因素是否影响化学反应速率应该用什么方法？ 回答
【设计】你们猜想影响化学反应速率可能有多种因素，你如何设计实验验证某个因素是否影响化学反应快慢？ 讨论
【总结】控制变量法
【过渡】这些因素是否真的影响化学反应速率呢？请大家通过具体的实验来验证你们的猜想。下面我们选择了四个因素让大家来验证。每一大组做相同的实验，大组内四人一小组，一人掐表，两人操作，一人记录。最后各小组把记录汇总到大组组长处，组长负责总结汇报。本实验需要每一位同学的通力合作。这组做实验1，这组做实验2…做之前请大家先仔细阅读实验报告上的实验操作和友情提醒。 阅读
开始 倒水 指导 实验
【汇报】好，组长汇总实验报告……实验做到这里，请组长汇报现象与结论。 组长汇报
【结论】通过实验充分证明大家的猜想是正确的【总结】二、影响化学反应速率的因素1、内因：反应物本身的性质2、外因：（1）浓度：反应物浓度越大，速率越大（2）温度：体系温度越高，速率越大（3）固体的表面积：块状固体反应速率小于粉末状固体反应速率（4）催化剂：能大大改变速率（5）压强：有气体参与的反应压强越大，速率越大 记录
【过渡】我们明确了一些因素会影响速率，下面我们准备选择一个恰当的反应，恰当的条件来充气球，还是请大家四人一组[讨论]综合考虑各种影响因素，提出一套快速制取氢气的具体方案。 讨论具体方案
【点评】从反应物本性来考虑，应该选择一个活泼金属与酸反应（但不能非常活泼，如是钠，不安全）；从金属的表面积来考虑，应该用粉末状的；从酸的浓度角度来考虑，应该用浓一点的硫酸（但不能是浓硫酸，一个是不安全，第二也不产生氢气）；还可以加热、选择合适的催化剂等等，但我们不可能把所有有利条件都集于一身，先用几个容易达到的来试一下。 互动
【实验】鼓起来，我们成功了
【课堂总结】本节课我们通过围绕氢气球充气这一主题，学习了化学反应速率的定量表示以及影响化学反应速率的因素。假如既有足够的时间，又有合适的外界条件，是否所有的化学反应都会进行到底，完全转变为生成物呢？我们将和大家在下一节课化学反应的限度中讨论这一问题。
【作业布置】
【探究学习】
1、化学反应速率的测定。
2、外界条件影响化学反应速率的理论解释。
3、催化剂催化原理的探究。
【拓展视野】碰撞理论
碰撞理论认为反应物分子必须碰撞才能发生反应，然而并不是所有的碰撞都能发生反应。以气体反应为例，25℃，1个大气压下，1立方厘米空间进行的双分子反应，1秒钟内分子的碰撞次数是6×1027次左右，如果每次碰撞都能发生反应，那么所有气体反应都能在瞬间完成，但事实并不是这样，实验表明，在这亿万次的碰撞中，只有极少数碰撞是有效的，即这种碰撞能发生反应，因而称为“有效碰撞”。因此，化学反应速率也可以表示为单位时间内、单位体积内的有效碰撞数。
分子运动论认为，一定温度下，每个分子运动的速度是不同的，即分子具有的能量不同，我们可以用统计的方法，认识气体分子运动的规律。
从图中可以看出，在一定温度下，分子可具有不同的能量，而能量极高或极低的分子都比较少，接近分子平均能量的Ee的分子很多。能量高于Ec的分子很少，但是只有这些能量很高的分子才能发生有效碰撞，我们把这种分子叫做“活化分子”，Ec就是活化分子所需要的最低能量。通常把活化分子所具有的最低能量Ec与分子的平均能量Ee的差值Ea叫做反应的活化能。任何化学反应都具有—定的活化能。在一定温度下，活化能越小，在反应体系中活化分于所占比例越大反应进行的越快。反之，活化能越大，在反应体系中活化分子所占比例越小，反应进行的越慢。不同的化学反应具有不同的活化能，活化能可由实验测定。活化能大小由物质的结构决定。
对于双分子反应过程，如：CO＋NO2＝CO2十NO；当两个反应物分子碰撞时，它们的相对取向必须适当，才有可能发生反应。CO分子和NO2分子，可有不同取向的碰撞，但只有碳原子与氧原子相碰，才有可能发生反应。
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第二章 化学反应与能量
第三节 化学反应的速率和限度
第一课时 化学反应速率
江苏省常州高级中学 王 凯
【学习目标】
知识与技能：了解化学反应速率的概念及表示方法，知道浓度、温度、催化剂等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。
过程与方法：能够在猜想、探究、实验中完成外界因素对化学反应速率影响的探究，通过实验不断总结、发现、归纳知识的要点，使自身的思维能力和创造能力都得到充分的锻炼。
情感态度与价值观：培养对化学反应研究的兴趣，能够在对化学反应原理的探究过程中找到成功的喜悦，激发学习化学、探究原理的动力；增强学生合作、创新与求实精神。
【自主学习】
知识准备：
1、典型的比较快的化学反应。
2、典型的比较慢的化学反应。
3、典型无机反应条件的总结。
网络搜索：
1、化学反应动力学研究的大师——谢苗诺夫：www.szkp./display.asp id
2、飞秒化学：www./artdetail.asp
我的问题：
【合作学习】
教师活动 学生活动
【引课】日常生活和生产中我们会遇到很多化学反应，有的反应进行地轰轰烈烈，如爆炸、燃烧等反应很快，爆炸反应可以在10-8s内完成；而有些反应则是在潜移默化中完成的，你似乎根本觉察不到它的发生，如溶洞的形成反应、媒的形成、石油的形成都很慢。那么，化学反应进行地快慢到底与哪些因素有关呢？最近我们学校的一些同学也在关心这个问题，看看他们在干什么？
【问题】“春季运动会”又要开始了，我们班准备入场式需要一些氢气球。校本课程选修《生活中的化学》的一组同学准备自己在实验室中制取氢气，但提前一天准备氢气就会泄漏，而早上7：00就要整队，因此只有较短的时间来制备。
【过渡】要在短时间内制取氢气，你觉得这个反应首先应该具备什么特点？快。除了快还应该注意点什么呢？安全、与环境友好，这是我们运用化学解决实际问题必须具备的意识。那么我们用哪一类反应制备氢气呢？金属与酸反应。好，下面我们就来做一个氢气球。 思考回答
【实验】烧瓶里放的是用NaOH溶液处理过表面的铝片，气球里放的是1mol/L的稀硫酸溶液40mL，我们把硫酸溶液加入烧瓶，看看能不能让气球鼓起来。
【过渡】不行，我们得想办法让反应快点。好，下面我们就一起来寻找快速制取氢气的方法。寻找时我们总会去比较一些反应的快慢，那么，我们根据什么来描述化学反应的快慢呢？以刚才我们做的反应为例，请大家想想用哪些宏观现象可以描述它的快慢？
【思考】（1）判断该制取氢气反应进行快慢的宏观现象有哪些？
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑气泡产生的快慢，固体量减少的快慢；Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 溶液蓝色褪去的快慢，CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl 溶液出现浑浊的快慢HCl+NaOH=H2O+NaCl 那么中和反应你如何描述呢？根据宏观现象描述都是粗略的，有没有更准确的描述反应快慢的方法呢？有。 思考
（2）如何对化学反应快慢进行准确的定量描述呢？化学中还有这样一个物理量专门用来准确描述化学速率的快慢——化学反应速率。让我们一起来学习一下：它是如何规定的。
【总结】一、化学反应速率1、表示方法：化学反应速率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。2、表达式： 3、常用单位：mol/(L· h)、mol/(L· min)、mol/(L·s) 类比速度得出公式记录
【过渡】下面我们就用它来表示一下某一次我们制取氢气的速率。
【运用】例如（3）用铝片与硫酸制备氢气，在充某个氢气球的前100s，硫酸的浓度从2.0mol．L-1降到了1.7mol．L-1，则在这100s里用硫酸表示的平均速率为0.003mol．L-1．s-1。如何算出来的呢？【显示计算过程】请大家注意我们算出的100s内的平均速率，而不是瞬时速率。如果用生成物硫酸铝表示这段时间里的化学反应速率（当然也是平均速率）为_______。并仔细观察结果，是否可以发现一些规律？【点评】你的反应速率很快，很快发现这个规律，为什么？我们一起来推导一下【显示推理过程】因此我们可以根据这个关系进行速率互算。 计算思考
【总结】4、运用说明：（1）对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示的化学反应速率的数值可能是不同的。但其比值等于化学方程式中各物质前的化学计量数之比。因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质为基准。（2）固体、纯液体浓度为常数，一般不用来表示化学反应速率。（3）这样表示的是一段时间内的平均速率，不是瞬时速率。 记录
【过渡】对比上述两种描述化学反应快慢的方法，我们发现还是用宏观现象描述更为方便，因为我们并不要非常的准确。那么，反应要想快起来，到底应该改变哪些条件呢？首先我们先得明确有哪些因素会影响化学反应速率。下面我们就以酸与金属反应为例，请你根据生活经验和已经学过的化学知识大胆猜想，影响化学反应速率的因素可能是哪些。
【猜想】以酸与金属反应生成氢气为例，请你根据生活经验和已经学过的化学知识大胆猜想，可能有哪些因素会影响化学反应速率。 四人一组讨论汇报
【过渡】这么多因素可能同时影响化学反应速率，如果你要验证某个因素是否影响化学反应速率应该用什么方法？ 回答
【设计】你们猜想影响化学反应速率可能有多种因素，你如何设计实验验证某个因素是否影响化学反应快慢？ 讨论
【总结】控制变量法
【过渡】这些因素是否真的影响化学反应速率呢？请大家通过具体的实验来验证你们的猜想。下面我们选择了四个因素让大家来验证。每一大组做相同的实验，大组内四人一小组，一人掐表，两人操作，一人记录。最后各小组把记录汇总到大组组长处，组长负责总结汇报。本实验需要每一位同学的通力合作。这组做实验1，这组做实验2…做之前请大家先仔细阅读实验报告上的实验操作和友情提醒。 阅读
开始 倒水 指导 实验
【汇报】好，组长汇总实验报告……实验做到这里，请组长汇报现象与结论。 组长汇报
【结论】通过实验充分证明大家的猜想是正确的【总结】二、影响化学反应速率的因素1、内因：反应物本身的性质2、外因：（1）浓度：反应物浓度越大，速率越大（2）温度：体系温度越高，速率越大（3）固体的表面积：块状固体反应速率小于粉末状固体反应速率（4）催化剂：能大大改变速率（5）压强：有气体参与的反应压强越大，速率越大 记录
【过渡】我们明确了一些因素会影响速率，下面我们准备选择一个恰当的反应，恰当的条件来充气球，还是请大家四人一组[讨论]综合考虑各种影响因素，提出一套快速制取氢气的具体方案。 讨论具体方案
【点评】从反应物本性来考虑，应该选择一个活泼金属与酸反应（但不能非常活泼，如是钠，不安全）；从金属的表面积来考虑，应该用粉末状的；从酸的浓度角度来考虑，应该用浓一点的硫酸（但不能是浓硫酸，一个是不安全，第二也不产生氢气）；还可以加热、选择合适的催化剂等等，但我们不可能把所有有利条件都集于一身，先用几个容易达到的来试一下。 互动
【实验】鼓起来，我们成功了
【课堂总结】本节课我们通过围绕氢气球充气这一主题，学习了化学反应速率的定量表示以及影响化学反应速率的因素。假如既有足够的时间，又有合适的外界条件，是否所有的化学反应都会进行到底，完全转变为生成物呢？我们将和大家在下一节课化学反应的限度中讨论这一问题。
【作业布置】
【探究学习】
1、化学反应速率的测定。
2、外界条件影响化学反应速率的理论解释。
3、催化剂催化原理的探究。
【拓展视野】碰撞理论
碰撞理论认为反应物分子必须碰撞才能发生反应，然而并不是所有的碰撞都能发生反应。以气体反应为例，25℃，1个大气压下，1立方厘米空间进行的双分子反应，1秒钟内分子的碰撞次数是6×1027次左右，如果每次碰撞都能发生反应，那么所有气体反应都能在瞬间完成，但事实并不是这样，实验表明，在这亿万次的碰撞中，只有极少数碰撞是有效的，即这种碰撞能发生反应，因而称为“有效碰撞”。因此，化学反应速率也可以表示为单位时间内、单位体积内的有效碰撞数。
分子运动论认为，一定温度下，每个分子运动的速度是不同的，即分子具有的能量不同，我们可以用统计的方法，认识气体分子运动的规律。
从图中可以看出，在一定温度下，分子可具有不同的能量，而能量极高或极低的分子都比较少，接近分子平均能量的Ee的分子很多。能量高于Ec的分子很少，但是只有这些能量很高的分子才能发生有效碰撞，我们把这种分子叫做“活化分子”，Ec就是活化分子所需要的最低能量。通常把活化分子所具有的最低能量Ec与分子的平均能量Ee的差值Ea叫做反应的活化能。任何化学反应都具有—定的活化能。在一定温度下，活化能越小，在反应体系中活化分于所占比例越大反应进行的越快。反之，活化能越大，在反应体系中活化分子所占比例越小，反应进行的越慢。不同的化学反应具有不同的活化能，活化能可由实验测定。活化能大小由物质的结构决定。
对于双分子反应过程，如：CO＋NO2＝CO2十NO；当两个反应物分子碰撞时，它们的相对取向必须适当，才有可能发生反应。CO分子和NO2分子，可有不同取向的碰撞，但只有碳原子与氧原子相碰，才有可能发生反应。
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