化学反应速率
【教学目标】
1．知道化学反应速率的表示方法。
2．掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，学会比较化学反应速率的快慢。
【教学重难点】
化学反应速率及计算
【教学过程】
1.新课导入
[师]我们知道，不同化学反应的速率有大有小。例如，火药的爆炸可以在瞬间完成，溶液中的一些离子反应在分秒之内就能实现，而室温下塑料、橡胶的老化则比较缓慢，自然界的岩石风化、溶洞形成则更是要百年甚至千年才能完成。下面我们来做下实验，体会下化学反应速率的快慢。
[教师活动]演示实验：取两支试管，各加入5mL0.5mol/L盐酸，再剪取相同大小的镁条和铁片，用砂纸打磨后，分别放入两支试管中。
[学生活动]观察实验，并回答观看实验后的感受：从两支试管的对比中我明显感受到化学反应快慢的不同，在含有镁条的试管中反应明显和剧烈，放出的气体的气泡数很多。
[师]我们可用化学反应速率描述化学反应的快慢，那么，如何表示化学反应速率？
[设计意图]教师引导学生思考大自然界中各种反应的快慢，通过类比速度从而引出化学反应速率的概念，教师的演示实验让学生真切地感受反应的快慢，为下面的知识做好基础。
2.新课讲授
[板书]一、化学反应速率
[概念]用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
[师]任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少。因此，化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。如果反应体系的体积是恒定的，则化学反应速率通常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。
[学生活动]聆听，理解化学反应速率，试着用公式表示并推导其单位。
[板书]
单位：mol/(L?s)或mol?L-1?s-1
[师]对于一个化学反应：mA
+
nB
=
pC
+
qD，可用任一种物质的物质的量浓度随时间的变化来表示该化学反应的速率。
[板书]
[教师活动]以合成氨反应为例，计算5min内的浓度变化及反应速率。
[总结]总结反应速率与化学计量数之间的关系。
[师]化学反应速率是可以通过实验测定的。例如，对于在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，人们常常利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来测量反应速率。
[过渡]在解决化学反应速率的相关问题，常考查化学反应速率的计算及比较。
[教师活动]讲解解决化学反应速率计算的常用方法及化学反应速率的比较。
3.课堂小结
[师]本节要求学生有较强的计算能力，联系利用化学反应速率的计算公式进行计算。掌握化学反应速率的单位，定义等。
4.板书
2.1.1化学反应速率
1、
单位：mol/(L?s)或mol?L-1?s-1
化学反应速率之比=化学方程式中各物质的化学计量数之比
三段式
2、同单位、同物质、比较v(A)与v(B)或与
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-
2
-影响化学反应速率的因素、活化能
【教学目标】
1．了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。
2．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。
【教学重难点】
影响反应速率速率的因素、活化能
【教学过程】
1.新课导入
[师]在相同条件下，不同的化学反应会有不同的速率，这表明反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。浓度、压强、温度及催化剂等因素对反应速率的影响也很大，实验中可以通过定性观察的方法来比较化学反应速率的大小。
2.新课讲授
[板书]一、化学反应速率
[学生活动]选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素。
[教师活动]引导学生设计实验，并进行实验演示。
[学生活动]观察并记录现象，得出结论。
[总结]外界条件对反应速率的影响规律
浓度——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
温度——升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小
催化剂——催化剂可以改变化学反应速率（可以提高化学反应速率，也可以降低化学反应速率）
[过渡]除定性观察外，也可通过实验进行定量测定。
[教师活动]实验演示：按教材中的装置安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2
g锌粒，通过分液漏斗分别加入40
mL
1
mol/L和40
mL
4
mol/L的硫酸溶液。
[学生活动]观察、记录实验现象并得出结论。
[设疑]上述实验探究中，你用到了哪些科学方法？
[学生活动]小组讨论，并回答：用了控制变量法、转换法等。影响反应速率的因素有多个，用控制变量法逐个探究其对反应速率的影响规律；化学反应速率并不易直接观察认识，可以通过转化为测量反应中气体体积等来测定反应速率的大小。
[总结]在锌和不同浓度稀硫酸反应的实验中，比较反应速率快慢的方法有：
(1)定性描述——通过实验现象来判断反应的快慢
①观察产生气泡的快慢；
②观察试管中剩余锌粒的质量的多少；
③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高低。
(2)定量描述——通过实验测量来判断反应的快慢
①测定气体的体积或体系的压强；
②测定物质的物质的量的变化；
③测定离子浓度的变化；
④测定体系的温度或测定反应的热量变化。
[过渡]如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？下面通过活化能和简单碰撞理论对这一问题进行讨论。
[板书]二、活化能
[师]研究发现，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，实际上是经过下列两步反应完成的，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的反应历程。反应历程又称反应机理。
[师]基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1
mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10-5
s就可以完成。换言之，任何气体的反应均可瞬间完成。但实际并非如此。这就说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。
[设疑]为什么分子碰撞时有的能发生化学反应，有的不能呢？
[师]以篮球队员投篮为例，不能投进篮筐有哪些情况？有可能力量不够，或是投不准，也就是说只有力量足够，并且投的准，也就是有合适的取向，才能投的好球。那么在化学反应的过程中，反应物分子必须具有一定的能量，碰撞时还要有合适的取向，这样的碰撞我们称为有效碰撞。发生有效碰撞的分子叫做活化分子，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，叫做反应的活化能。
[展示图片]展示活化能与反应热的关系，请学生指出活化能、反应热。
[学生活动]思考，并回答。
[师]对于一个化学反应，普通分子获得活化能变为活化分子，带有合理取向的活化分子发生有效碰撞，形成新的物质，并释放出能量。在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越大。可简化为：活化能降低→普通分子变成活化分子→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快。
[设疑]如何用碰撞理论解释外界条件对反应速率的影响？
[展示]展示分子运动情况，解释浓度、温度、压强下，单位体积内分子总数、活化分子数的变化，有效碰撞次数及化学反应速率的变化。
[总结]影响化学反应速率因素的总结
反应条件的变化
活化能、活化分子的量的变化
反应速率的变化
增大反应物浓度
Ea不变，单位体积内的活化分子总数增加
增大
增大气体反应的压强
Ea不变，单位体积内的活化分子总数增加
反应物的温度升高
Ea不变，单位体积内的活化分子百分数增大
使用催化剂
Ea降低，单位体积内的活化分子百分数剧增
3.课堂小结
[师]除了改变浓度、温度、压强及选用催化剂等，还有很多改变化学反应速率的方法。例如，通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。
4.板书
2.1.2影响化学反应速率的因素
一、影响化学反应速率的因素
浓度
温度
催化剂
二、活化能
基元反应与反应历程
有效碰撞与活化能
活化分子和活化能
运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
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-
3
-化学平衡的状态
【教学目标】
1．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。
2．知道化学平衡状态的特征，判断反应是否达到化学平衡状态。
【教学重难点】
平衡状态的判断
【教学过程】
1.新课导入
[师]在科学研究和化工生产中，只考虑化学反应速率是不够的。例如，在工业生产中，除了需要考虑使原料尽可能快地转化为产品，还需要考虑使原料尽可能多地转化为产品，这就涉及到化学反应进行的限度，即化学平衡问题。
2.新课讲授
[板书]一、化学平衡的建立
[设疑]很多化学反应是可逆的。什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？
[师]在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应。可逆反应用连接，把从左向右进行的反应称作正反应，从右向左的进行的反应称作逆反应。可逆反应具有双向性、双同性、共存性。
[师]以合成氨为例，合成氨反应有关物质的浓度随时间变化如图所示。
[投影]
[学生活动]观察并表述各物质的浓度变化：由a图可知：N2与H2发生反应。随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。
由b图可知：NH3发生分解反应。随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。
[师]a图表示的是合成氨的正反应，b图表示的是合成氨的逆反应，试分析反应开始时、过程中及平衡时反应物、生成物质浓度的变化与正、逆反应速率的变化。
[生]开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0；反应过程中，反应物浓度逐渐减小，正反应速率也逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率也逐渐增大；一段时间后，达到平衡，此时各组分浓度保持不变，正反应速率等于逆反应速率。
[师]我们可以借助图像来理解化学平衡的建立。
[投影]浓度—时间图像
速率—时间图像
[师]对于浓度时间图像，当可逆反应开始后，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度则由零开始逐渐增大。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。对于速率时间图像，当可逆反应开始时，v正最大，v逆为零。随着反应的进行，v正逐渐减小，v逆逐渐增大。反应进行到某一时刻，v正=v逆，此时，该可逆反应达到了化学平衡状态。
[过渡]在一定条件下，像合成氨这样的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。
[板书]二、化学平衡状态
[师]根据化学平衡的概念，想一想化学平衡的使用范围、内在本质、外在标志、条件及特征。
[生]思考并回答。
[师]化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。这也是判断化学平衡的直接依据。
[设疑]判断化学平衡还有哪些依据？
[总结]化学平衡状态的判断方法
1.直接判断：
(1)v正=v逆≠0(即同一物质的消耗速率与生成速率相等)
(2)各物质的浓度保持不变。
2.间接判断：
(1)各物质的百分含量保持不变
(2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
(3)各气体的体积不随时间的改变而改变。
(4)反应物的转化率保持不变。
(5)平衡体系的颜色保持不变。
(6)绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。
3.特殊判断：
mA(g)?+?nB(g)?pC(g)?+?qD(g)?
是否达到平衡
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
是
②各物质的质量或质量分数一定
是
③各气体的体积或体积分数一定
是
④总体积、总压强、总物质的量一定
不一定
正逆反应速率的关系
①单位时间内消耗m?molA，同时生成m?mol?A
是
②单位时间内消耗了n?molB，同时消耗p?molC
是
③v(A):v(B):v(C):?v(D)?=?m?:?n?:?p?:?q?
不一定
④单位时间内生成n?molB，同时消耗q?molD
不一定
压强
①其他条件不变，
m
+
n
≠
p
+
q时，总压力一定
是
②其他条件不变，
m
+
n
=
p
+
q时，总压力一定
不一定
平均分子量M
①
m
+
n
≠
p
+
q时，M一定
是
②
m
+
n
＝
p
+
q时，M一定
不一定
温度
其他条件一定时，体系温度一定
是
体系密度
其它条件一定时，密度一定
不一定
颜色
组成成分有颜色时，体系颜色不再变化
是
反应物转化率
转化率不变
是
浓度
反应体系中各物质的浓度不变
是
反应体系中各物质的浓度增大或减小
否
3.课堂小结
[师]化学平衡状态判断的两种误区”。
①各组分的浓度相等证明反应达到平衡状态。
②各组分的分子数等于化学计里数之比证明反应达到平衡状态。
反应达到化学平衡状态时各组分的浓度保持不变，但不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。
4.板书
2.2.1化学平衡状态
1、化学平衡的建立
二、化学平衡的状态
特征：逆、等、动、定、变
判断化学平衡状态的依据
v正=v逆≠0(即同一物质的消耗速率与生成速率相等)
各物质的浓度保持不变。
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-
4
-化学平衡常数
【教学目标】
1．知道化学平衡常数的含义。
2.能书写平衡常数表达式，能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。
3．通过化学平衡常数对化学平衡进行“定量”计算和判断化学平衡进行的程度及平衡移动方向。
【教学重难点】
平衡常数、转化率
【教学过程】
1.新课导入
[师]在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？下面以反应H2（g）+
I2（g）2HI（g）为例进行分析。
[投影]展示在457.6
C时，该反应体系中各物质的浓度。
[学生活动]根据表格数据，计算，并计算平均值。并分析其中规律。
[得出结论]分析上表数据可知，该反应在457.6℃达到平衡时，是一个常数。
2.新课讲授
[板书]一、化学平衡常数
[师]对于一般的可逆反应，如，在任意时
刻的称为浓度商，常用Q表示。
[板书]
[强调]浓度商适用于任何时刻的可逆反应，且固体或液体纯物质一般不列入浓度商。
[师]像表格中计算的是平衡时的浓度商，是一个定值，称为化学平衡常数。用符号K表示。
[板书]
[设疑]平衡常数有单位吗？
[生]有单位，当K的单位为，，一般省略不写。
[师]在书写化学平衡常数时，应注意以下三点。
1、物质的浓度是指平衡时的物质的量浓度。
2、反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入表达式。
3、化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。
以
K1为例，若写成，则K2怎么表示？若写成，则K3怎么表示？若写成，则K4怎么表示？
[学生活动]分别写出K2、K3、K4的表达式，并用K1表示。
[设疑]平衡常数受哪些因素的影响？
[师]平衡常数只受温度的影响，随温度的变化而变化，与反应物或生成物的浓度无关，也与反应是从正向开始还是从逆向开始无关。那么，对于正反应是吸热反应的可逆反应，升高温度，平衡如何移动，K值如何变化？降低温度，平衡又如何移动，K值又如何变化？若正反应是放热反应，平衡又如何移动？K值如何变化？
[生]对于正反应是吸热反应的可逆反应，升高温度，平衡右移，K值变大；降低温度，平衡左移，K值变小。对于正反应是放热反应的可逆反应，升高温度，平衡左移，K值变小；降低温度，平衡右移，K值变大。
[师]K值越大，平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，反应进行得越完全，反应物的转化率越大。反之，就越不完全，转化率就越小。当K>105时，该反应进行得就基本完全了。当K<105时，认为该反应很难进行。
[板书]K>105，反应进行完全；K<105，反应很难进行。
[师]平衡常数有哪些应用？
[总结]①判断反应进行的程度：K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。②若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。③判断平衡移动方向：利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。当Q=K时，反应处于平衡状态，v正=v逆；当Qv逆；当Q>K时，反应向逆反应方向进行，v正④用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等
[板书]二、平衡转化率
[师]平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与起始时该反应物的量之比，用来表示反应限度。
[板书]
3.课堂小结
[师]对于有气体参与的反应，用某气体(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数。如反应：
4.板书
2.2.2化学平衡常数、转化率
一、化学平衡常数
1、浓度商
2、平衡常数
K>105，反应进行完全；K<105，反应很难进行。
18.Q=K，处于平衡状态
QQ>K，向逆反应方向进行
二、平衡转化率
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