6.2化学反应的速率与限度 第1课时 教案

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第二节
化学反应的速率与限度
第1课时
本章教材分析
1.教材地位和作用
(1)本章内容分为两个部分——化学反应与能量变化、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点
和进程的入门性知识。同时，本章内容又在社会生产、生活和科学研究中有广泛的应用，对人类文明进步和现代化发展有重大价值，与我们每个人息息相关。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。
初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修4《化学反应原理》中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统、深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4《化学反应原理》的学习奠定必要的基础。
学生通过学习化学能与热能、化学能与电能的相互转化及其应用，对化学在提高能源的利用率与开发新能源中的作用与贡献有初步的认识；通过引入新型化学电池开发与利用的知识，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的学习与讨论，学生将对化学反应的条件有更深的认识。这些都会增进学生对化学学习的兴趣，使学生体会化学学习的价值。
(2)内容的选择与呈现
新课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的状态。
根据新课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将化学反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。
关于化学能与热能、化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置——化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。在化学电池中，通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。
关于化学反应速率及其影响因素，通过实例和实验使学生形成初步认识，不涉及对反应速率进行定量计算或同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。反应限度是通过实验和化学史实(炼铁高炉尾气之谜)来说明其存在，虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但未从原理、定义的高度予以重点讨论。反应条件的控制是建立在上述二者的基础之上，选取了“燃料的燃烧效率”这一常见的典型例子进行综合分析，从中了解控制反应条件的重要性，训练分析问题的思路与方法。这一实例分析，既与学生的日常生活经验相联系，又与初中“燃料的燃烧”相衔接。
本章在选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概念或术语(如化学能、化学电池、催化剂、反应限度等)采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度。同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实、相关学科(如物理、生物等)相联系，力求使本章学习内容在相应的“知识生态”中呈现，体现其知识的生长性、环境性、综合性和发展性。
2.教学重点和难点
●教学重点
(1)化学能与热能之间的内在联系，以及化学能与热能的相互转化。
(2)化学能与电能之间相互转化。
(3)化学反应速率和反应的限度。
●教学难点
(1)化学能与热能之间的内在联系。
(2)化学能转化为电能的原理。
(3)化学反应的限度。
教材分析
前面的学习，主要讨论了化学反应的两大特征，物质变化及伴随发生能量的变化。本节则是从另一个化度研究化学反应。探讨人类面对具体的化学反应要考虑的两个基本问题：外界条件对化学反应速率和学反应限度的影响。人类要利用和控制化学反应，如提高燃料的利用率。本节内容是对前面两节内容的拓展和延伸，通过学习使学生对化学反应特征的认识更深入、更全面，让其在头脑中建立起个有关化反应与能量的完整而又合理的知识体系，本节教材是高中化学学习的重点，也是难点。
学情分析
1.高中学生有了反应能否发生、反应快慢等基本化学知识的储备，但这种知识仅限于表面，没有理性的高度。
2.学生学习的主动性不强，心理上不够重视，有惰性心理，思维能力跟不上，缺少归纳总结、升华提升的良好学习习惯。
教学目标
【知识与技能】
(1)理解化学反应速率的概念。
(2)了解影响化学反应速率的因素。
(3)了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
【过程与方法】
(1)通过观察化学实验和日常生活中的现象，理解反应速率的概念，培养实验观察能力及分析探究能力。
(2)通过体验科学探究的过程和化学研究的基本方法，培养学生自主学习的能力。
【情感态度与价值观】
(1)通过对实验现象的观察和原因探究，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神。
(2)通过同组合作实验和全班共同交流，培养合作精神和与人沟通交流、分享的精神。
(3)在影响化学反应速率的因素的学习中渗透辩证法。
教学重难点
化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素。
教学方法
学生通过课前预习→整理资料→知识归纳→展开讨论→激烈争辩→大胆预测等活动完成学习内容，通过进行社会调查、小组讨论等形式对学习内容进行升华。
教学过程
一、导入新课
【问题引入】这些反应的发生所经历的时间一样吗(看图片)？炸药爆炸、金属锈蚀、溶洞形成、溶液中的离子反应、镁条燃烧、溶液中新制的氢氧化亚铁转化为氢氧化铁、食物腐败、塑料老化……
【结论】有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。
【分组讨论】化学反应有快有慢，我们可以通过观察反应的一些现象来判断反应的快慢。
例如：硫酸铜溶液中加入铁丝，你能通过观察什么现象来判断反应进行得快慢？还有哪些其他方法观察该化学反应的快慢呢？在日常生活和化学实验过程中观察化学反应进行得快慢的方法都有哪些？请举例说明。
【讲述】观察反应快慢的方法：①冒气泡快慢；②固体量的改变；③浑浊程度；④颜色变化；⑤温度变化等。
【过渡】物理学中用什么定量描述物体的运动快慢？——速度。不考虑速度的方向称之为速率。化学中用化学反应速率来表示化学反应的快慢。因很多化学反应在溶液中进行，因此化学反应速率通常用物质的量浓度在单位时间内的改变量来表示。
(设计意图：以学生熟悉的生活场景和物理学知识引入新课，方便学生在学习过程中尽快融入，使本节课的学习内容更显亲切。)
二、推进新课
教学环节一：化学反应速率的概念
【板书】一、化学反应速率
1.化学反应速率：通常用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。
数学表达式：
【提问】请根据你的理解写出化学反应速率表达式中的字母代表的意义及化学反应速率的单位。
2.浓度的变化——Δc
时间的变化——Δt
化学反应速率单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
【教师】例：将锌粒放入5
mol/L的盐酸中，经过10
s盐酸的浓度变成1
mol/L。
此10
s内该化学反应的速率为：
v(HCl)=(5
mol/L-1
mol/L)/10
s=0.4
mol/(L·s)
【例1】反应：3A(g)+B(g)
=
2C(g)
+2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：
①v(A)=0.6
mol/(L·min)
②v(B)=0.45
mol/(L·min)
③v(C)=0.015
mol/(L·min)
④v(D)=0.45
mol/(L·min)
则此反应在不同条件下进行最快的是(
)
A.②③
B.①
C.②④
D.②
解析：方法一：
在化学反应速率单位相同的前提下，化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比
v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=3：1：2：2，则用A表示的化学反应速率分别为：
①v(A)=0.6
mol/(L·min)
②v(A)=3v(B)=1.35
mol/(L·min)
③v(A)=v(C)=0.0225
mol/(L·min)
④v(A)=v(D)=0.675
mol/(L·min)
则该反应在不同的条件下进行最快的是②。
方法二：
在化学反应速率单位相同的前提下，化学反应速率的数值除以相应的化学计量数，数值越大，表示反应速率越快
①v'(A)
=
=
0.2
mol/(L·min)
②v'(B)
=
=
0.45
mol/(L·min)
③v'(C)=
=
0.0075
mol/(L·min)
④v'(D)=
=
0.225
mol/(L·min)
答案：D
【小结】同一化学反应在同一段时间内的反应速率如果用不同物质来表示，其数值之间的关系符合化学方程式中的化学计量数之比。在比较化学反应速率大小时应换算成用同一种物质来表示，然后进行比较。也可以比较化学反应速率与化学计量数的比值。
【思考】在甲、乙两支试管中分别加入同体积3
mol/L的稀硫酸。向甲试管中加入一定量的碳酸钠，经过8s反应停止，测得硫酸的浓度变为1
mol/L；向乙试管中加人一定量的碳酸氢钠，经过5
s反应停止，测得硫酸的浓度变为1.5
mol/L。比较甲、乙两试管中的反应哪一个更快？
【小结】(1)反应速率的值越大，说明化学反应越快。
(2)化学反应速率表示的是平均反应速率。
①化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，均取正值。
②同一反应可以选用不同的物质来表示速率，其数值可能不同，但意义相同。
且用不同物质表示的速率之比等于化学方程式中计量数之比。
aA+bB
=
cC+dD，速率关系式：v(A)：
v(B)
：
v(C)
：
v(D)
=
a：b：c：d。
③比较反应速率快慢的方法：根据速率关系式，转化成同一种物质的速率，再比较大小。
④固体和纯液体的浓度视为常数(保持不变)，因此，它们的化学反应速率也视为常数。
【思考】在相同条件下，等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量同浓度的盐酸反应，反应速率最快的是(
)
A.铁
B.镁
C.铝
D.钠
【讨论】为什么钠的反应速率是最快的，即决定某化学反应反应速率大小的主要因素是什么？外界条件能否改变化学反应速率？即内因和外因是怎样的关系？
【小结】反应物的性质是决定其反应速率的主要因素，外界条件的改变可以影响化学反应速率。
(设计意图：以实例阐述化学反应速率的概念可以增强学习效果，通过练习和小结能够提高学生对概念内涵和外延的理解。)
【总结】影响化学反应速率的因素：
内因：反应物的性质——决定因素。
外因：外界条件，包括浓度、温度等各项反应条件。
教学环节二：影响化学反应速率的外界因素
【学生】分组实验：做教材P43探究实验——影响化学反应速率的因素，并填表。注意观察实验现象并比较和思考。
(注意反应物的用量要尽可能的相同，试管规格也要相同。)
现象
结论
热水
气泡多而快，产生的气体使带火星的木条复燃
升温，反应速率增大
常温
气泡均匀
H2O2分解，FeCl3作催化剂
冷水
气泡较少
降温，反应速率减小
【学生】分组实验：做实验，并填表。注意观察实验现象并比较和思考。
现象
结论
加入MnO2
气泡多而快
加入MnO2，反应速率加快
加入FeCl3
气泡均匀
加入FeCl3，反应速率加快
不加其他试剂
无明显现象
H2O2分解反应中，MnO2和FeCl3做催化剂，加快了反应速率
【讨论】教材P44的思考与交流。
除此之外，请你结合生活经验，举例说明其他影响化学反应速率的外界因素。
【例2】等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得右图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(　　)
组别
c(HCl)/(mol/L)
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
50
粉末状
A.4-3-2-1
B.1-2-3-4
C.3-4-2-1
D.1-2-4-3
解析：其他条件一定时，反应物的浓度越大，化学反应速率越大；温度的升高和固体表面积的增大，即由块状变成粉末状，都能显著增大反应速率。实验1中酸浓度最小，温度最低，故反应速率最小；实验2比实验3的温度低，而其他条件相同，故前者反应速率小于后者；实验4的温度最高，固体接触面积最大，故反应速率最大。
答案：A
【练习】为了加快铁和稀硫酸反应制备氢气的速率，采取的最好的措施是(
)
A.加少量硫酸铜
B.加少量硝酸银
C.增大铁的用量
D.改用98%的硫酸
答案：AB
【总结】
(1)温度：温度越高，化学反应越快。
(2)催化剂：通常加人催化剂能极大地加快化学反应。
(3)固体反应物的表面积：有固体参加的反应，固体的表面积越大，固体在同一时间内与其他反应物的接触越多，化学反应速率越大。
(4)反应物状态：通常气相或液相反应比固相反应的反应速率大。
(5)溶液浓度：在溶液中进行的反应，反应物的浓度越大，化学反应速率越大。
(6)压强：对于有气体参加的反应，改变压强将使气体的体积发生改变，也即相应地改变气体的浓度。故增大压强，反应加快，降低压强，反应减缓。
(7)是否形成原电池：形成原电池可加快反应。
注意：增加固体或液体反应物的用量并不改变反应速率。
(设计意图：学生根据自己对实验现象的观察来总结影响速率的因素，这种活动既可以培养学生收集，整理资料的能力，又可以培养学生发表自己见解的能力，还可以培养学生的合作精神等。)
【讨论】探究影响化学反应速率的外界因素有什么意义？
如何通过改变外界条件来达到我们所希望的反应速率呢？请举例。
【归纳】探究影响化学反应速率的外界因素的意义：控制反应条件，增大那些对人类有利的反应速率，减小那些对人类不利的反应速率。
参考事例：食物放在电冰箱中以减小腐败的化学反应速率；做某些化学实验时加热以增大化学反应速率，使反应时间缩短，反应现象更明显；铁制门窗上涂油漆以减小生锈的化学反应速率；食品包装袋内放干燥剂和吸氧剂，降低水和氧气的浓度，以减小食品变质的化学反应速率；工业生产中通过增大反应速率以达到提高生产效率的目……
三、课堂练习
1.下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是(　　)
A.化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量
B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C.在同一个反应中，可以用反应物或生成物来表示反应速率
D.化学反应速率的常用单位有mol/(L·s)和mol/(L·min)
2.在2
L密闭容器中，某气体反应物在2
s内由8
mol变为7.2
mol，则用此反应物表示该反应的平均反应速率为(　　)
A.0.4
mol·(L·s)-1
B.0.3
mol·(L·s)-1
C.0.2
mol·(L·s)-1
D.0.1
mol·(L·s)-1
3.反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v(A)=0.15
mol·L-1·s-1　②v(B)=0.6
mol·L-1·s-1　③v(C)=0.4
mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45
mol·L-1·s-1该反应进行的快慢顺序为(　　)
A.②>④>③>①
B.④>③>②>①
C.④>③=②>①
D.②>③=④>①
4.同质量的锌与稀硫酸反应，欲使反应速率最大，选择下列组合中的反应条件(　　)
①锌粒　②锌片　③锌粉　④10%的稀硫酸　⑤15%的稀硫酸　⑥20%的稀硫酸　⑦加热　⑧用冰冷却　⑨不断搅拌　⑩迅速加入锌片后静置
A.②⑥⑦⑩
B.①④⑧⑩
C.③⑤⑦⑨
D.③⑥⑦⑨
5.反应2A+3B
C+2D在2
L的密闭容器中进行，半分钟后，C的物质的量增加了0.3
mol，则此反应的平均速率表达正确的是(　　)
A.v(C)=0.01
mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.03
mol·L-1·s-1
C.v(A)=0.01
mol·L-1·s-1
D.v(D)=0.02
mol·L-1·s-1
6.一定量的盐酸和过量锌粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可以向盐酸中加入适量的(　　)
A.NaOH固体
B.水
C.CuSO4固体
D.氯化钠溶液
7.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应，下列叙述正确的是(　　)
A.使用催化剂能加快反应
B.升高温度能增大反应的速率
C.改变压强对反应速率没有影响
D.降低温度能加快反应
8.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是(　　)
A.加热
B.不用稀硫酸，改用98%的硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液
D.不用铁片，改用铁粉
9.向四个体积相同的密闭容器中，分别充入一定量的SO2和O2，一定条件下发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
甲：500
℃
10
mol
SO2和5
mol
O2
乙：500
℃
10
mol
SO2和5
mol
O2并使用催化剂
丙：450
℃
8
mol
SO2和5
mol
O2
丁：500
℃
8
mol
SO2和5
mol
O2
开始反应时，按反应速率由大到小的顺序排列正确的是(　　)
A.甲>乙>丙>丁
B.乙>甲>丙>丁
C.乙>甲>丁>丙
D.丁>丙>乙>甲
10.在密闭容器中，通入a
mol
SO2和b
mol
O2，发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当其他条件不变时，改变下列条件，将生成SO3的反应速率的变化填入表中空格里。(选填“增大”“减小”或“不变”)
改变条件
反应速率变化
①降低温度
②增大O2的浓度
③使用V2O5作催化剂
④压缩气体，容器体积减小
⑤容器容积不变，通入氖气
?
答案与解析
1.解析：化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的物质的量浓度来表示。
答案：B
2.解析：直接利用v=计算。
答案：C
3.解析：反应速率数值除以对应化学计量数,数值大者速率大。
答案：C
4.解析：分别考虑影响化学反应速率的各种因素。
答案：D
5.解析：直接利用v=计算。
答案：C
6.解析：A项因NaOH中和了部分盐酸减少了生成氢气的总量,C项因被锌置换出铜形成原电池而加快了反应速率。
答案：BD
7.AB　8.B　9.C
10.(自上而下)减小　增大　增大　增大　不变
四、课堂小结
【问题与思考】本节课主要学习了哪些知识，改变化学反应速率对我们有什么现实意义？
【讨论与展示】本节课主要学习了化学反应速率的概念和影响反应速率的因素两个内容，这两个内容本身并不难理解，但它对我们现实生活具有很强的指导意义，有的反应我们需要它快些，如工业上生产其些产品；有些则要求慢一些，如食物腐败、塑料老化、钢铁生锈等。通过学习影响化学反应速率的因素，我们能够很快找到解决这些问题的办法，如改变温度、浓度等条件。
【问题与思考】除基本知识外，你的最大收获是什么？
【讨论与展示】1.通过化学反应速率的概念得出化学反应速率的数学表达式；
2.影响化学反应速率的因素较多，单一因素比较好理解，对于多种因素同时影响的情况下就要考虑哪些是主要因素，哪些是次要因素。
板书设计
第二章
化学反应与能量
第2节
化学反应的速率与限度
第1课时
化学反应速率及其影响因素
一、化学反应速率
1.化学反应速率:通常用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。
2.表达式：
浓度的变化——Δc
时间的变化——Δt
单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
二、影响化学反应速率的外界因素
(1)温度
(2)催化剂
(3)固体反应物的表面积
(4)反应物状态
(5)溶液浓度
(6)压强
(7)是否形成原电池
教学反思
在本节课的教学设计中，从学生已有的生活经验入手，感性体验化学反应速率的概念，进而通过数学公式上升为理性的化学反应速率的定义，再通过典型例题展现给学生反应速率大小比较的方法。接着进入第二个知识点：影响化学反应速率的因素，这样的教学设计从逻辑上环环相扣，教学效果较好。另外，由于选修4还有进步的学习，本节课也注意了教学内容的层次感，没有进行过深的探讨。
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精品试卷·第
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