人教版高中化学必修2 2.3化学反应速率和化学反应限度——基于观念建构的教学设计
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学必修2 2.3化学反应速率和化学反应限度——基于观念建构的教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 997.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-01-27 16:32:18 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
基于观念建构的教学设计
人教版
化学反应速率和化学反应限度
生产效率高
速率
化学反应动力学
限度
化学反应进行的快慢
化学反应进行的程度
反应物转化率的大小
提高
转化率的大
反应进行的快
研究
1.认识化学反应速率和限度
化学反应速率
问题：再举出一些在化学实验和日常生活中化学反应进行得快，或慢的具体例子。
2.从自然界的现象认识化学反应速率的快慢
问题：化学反应速率多少为快，多少为慢？
不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，是一种定性的比较。在科学研究和实际应用中，对化学反应进行的快慢进行定量的描述或比较时，要使用同一定义或标准下的数据。与物理学中物体的运动快慢用速率表示类似，化学反应过程进行的快慢用反应速率来表示。
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。浓度常以mol/L为单位，时间常以min(分)或s(秒)为单位，化学反应速率的单位相应为mol/(L?min)或mol/(L
?s)。例如，某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2
mol/L,则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8
mol/(L?min)。
3.化学反应的速率快慢的定量表示
4.从物体运动平均速率的视角认识化学反应的速率
小球
运动
化学反应
生成物N
A
B
sA
sB
cA
cB
用时间t
小球在A、B之间运动平均速率
v=
sB
-
sA
t
v=
cB
-
cA
t
化学反应生成物N在A、B状态之间平均速率
化学反应反应物M在A、B状态之间平均速率：
v=
-
cB
cA
t
注意：保证2个浓度差是正数
化学反应的速率往往受到反应条件的影响。例如，过氧化氢溶液在常温下分解放出氧气的速率很小，但是加入催化剂二氧化锰后，分解速率增大。像这样通过改变化学反应的条件来调控化学反应速率的情况，在实际的生产和生活中常常会遇到。对于有些化学反应，我们希望其越慢越好，如食物的变质、橡胶和塑料的老化、金属的锈蚀；有些则希望其快一些，如氨、硫酸等化工产品的生产。调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。
5.催化剂是影响化学反应速率的因素之一
问题：还有哪些因素能够影响化学反应速率呢?
[问题]我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率?
[假设]影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。
[用品]5%
H2O2溶液、1
mol/L.
FeCl3溶液、0.1
mol/L盐酸、1
mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。
6.影响化学反应速率的因素探究
[实验](1)反应温度的影响。在两支大小相同的试管中均加入2
mL
5%
H2O2溶液，同时滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。
6.影响化学反应速率的因素探究
实验操作
加入催化剂
现象
改变温度
现象
2支大小相同试管中加入2
mL
5%
H2O2溶液
同时滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液
均有气泡产生，气泡速率相同
放入冷水
产生气泡速率慢
放入热水
产生气泡速率快
控制变量
现象相同
改变条件
现象不同
结论：2
mL
5%H2O2溶液滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液，温度升高时反应速率加快
6.影响化学反应速率的因素探究
实验操作
加入不同浓度等质量的盐酸
现象
2支大小相同试管中加入等质量大理石碎块（大小相近）
0.1
mol/L盐酸
产生气泡速率慢
1
mol/L盐酸
产生气泡速率快
控制变量
控制质量，改变浓度
现象不同
结论：形状相似，质量相等的大理石和浓度小的盐酸反应产生速率慢。即反应物浓度升高时反应速率加快。
[实验](2)反应物浓度的影响。利用实验室提供的用品，设计实验方案并提请教师审阅，待教师同意后进行实验(提示：探究某影响因素时，需保持其他条件因素相同)。
[问题和讨论]影响化学反应速率的因素还可能有哪些?请选择其中一个因素，设计实验验证方案，与同学交流。
提示：压强对气体化学反应速率的影响。可利用注射器完成实验。
6.影响化学反应速率的因素探究
大量实验事实和科学研究证明：一
般条件下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大，降低反应物浓度，化学反应速率减小;升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小；
7.温度和浓度影响化学反应速率的一般规律
控制变量，改变其中的一个条件
温度
反应物的浓度
高
化学反应速率增大
化学反应速率增大
低
化学反应速率减小
化学反应速率减小
可以改变化学反应速率。
8.催化剂影响化学反应速率的一般规律
催化剂
正催化剂——加快化学反应速率
负催化剂——减慢化学反应速率
食用油脂里加入0.02%～0.04%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂。
对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越多(如图6-16)。增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大;减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。
9.有气体的反应中压强影响化学反应速率的一般规律
10.有气体的反应中压强和浓度影响化学反应速率的一致性
增大压强或减小容器容积
相当于增大反应物的浓度
化学反应速率增大
减小压强或增大容器容积
相当于减小反应物的浓度
化学反应速率减小
问题：在日常生活和化学实验中，如果我们细心观察和思考，还会发现哪些更多影响化学反应速率的因素？
催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80%以上的化工生产过程(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，煤、石油、天然气的综合利用，等等)使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域，催化剂有着广泛的应用。催化剂十分神奇，它能极大地提高化学反应速率(可使反应速率增大几个到十几个数量级)，而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和一些反应体系的关系就像钥匙与锁的关系，具有一定的选择性。
11.催化剂的选择性
生物体内几乎所有的化学反应(如淀粉、脂肪、蛋白质的水解，DNA的复制等)都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化的。酶比一般的催化剂具有更高的选择性和催化效率，而且是在正常体温的条件
下发生作用，反应条件温和。受酶的启示，科学家开辟了设计和合成催化剂的新途径，正在研制具有生物酶某些特性的化学酶，以期实现“仿酶催化”。催化剂的神奇面纱至今尚未完全揭开，对催化剂的研究是当代化学一个极具魅力和应用前景的重要课题。
13.生物体内催化剂——酶
（C6H10O5）n+nH2O
nC6H12O6
酶
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
酶
生产效率高
速率
化学反应动力学
限度
化学反应进行的快慢
化学反应进行的程度
反应物转化率的大小
提高
转化率的大
反应进行的快
研究
1.认识化学反应速率和限度
化学反应限度
化学反应是按照化学方程式中的计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。
2.按照化学方程式的计量关系的计算结果是否符合实际生产
问题：一个化学反应在实际进行时(如化学实验、化工生产等)，反应物是否会按化学方程式中的计量关系完全转变成产物?如果能，是在什么条件下?如果不能，原因是什么?
我们知道，在SO2与H2O的反应中，由于生成物H2SO3不稳定，会部分地分解为SO2与H2O，该反应是一个可逆反应，不能进行到底。另外，我们学习过的H2与N2生成NH3的反应也是可逆反应，同样不能进行到底。科学研究表明，很多化学反应都是可逆反应。
3.化学反应很多是可逆反应
在一定条件下，某个可逆反应在开始进行时，反应物的浓度最大，生成物浓度为零，因此正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，正反应速
率逐渐减小;生成物的浓度逐渐
增大，逆反应速率逐渐增大。
当反应进行到一定程度时，正
反应速率与逆反应速率相等(如
图6-18)，反应物的浓度和生成
物的浓度都不再改变，达到一
种表面静止的状态，我们称之
为化学平衡状态，简称化学平衡。
4.可逆反应与化学平衡
5.理解化学平衡时注意的几点
化学平衡时，正反应速率和逆反应速率相等。化学平衡是动态平衡。
达到平衡时，条件发生变化，正反应和逆反应速率不等。当正反应和逆反应速率相等时到达新的平衡。
化学平衡时，反应物转化率或生成物的产率达到最大。
反应速率
快
化学平衡需要的时间
短
化学平衡状态是可逆反应在一定
条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
6.化学平衡、化学反应限度与转化率
转化率是指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比。
任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。因此，通过调控反应条件可使反应结果更好地符合人们预期的目的，这在工农业生产和环境保护等方面已经得到广泛的应用。
7.改变反应条件化学平衡不会一成不变
在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应(提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率)，抑制有害的化学反应(降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生)，这就需要进行化学反应条件的控制。
8.调控反应条件使化学反应有利于生产和生活
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400-5000C下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10-
30
MPa。
9.生产中调控反应条件、成本和实际可能性要综合考虑
10.化学反应、调控条件、化学平衡和转化率（产率）的关系
化学反应
平衡状态2
平衡状态1
条件1
条件2
条件1
条件2
转化率1或产率1
转化率1或产率1
一般不相等
11.炼铁高炉尾气之谜
错误认识：从高炉炉顶出来的气体中总是含有没有利用的CO。开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。
正确认识：高炉中碳与二氧化碳的反应是一个可逆反应。CO不会完全转化。
基于观念建构的教学设计
人教版
化学反应速率和化学反应限度
生产效率高
速率
化学反应动力学
限度
化学反应进行的快慢
化学反应进行的程度
反应物转化率的大小
提高
转化率的大
反应进行的快
研究
1.认识化学反应速率和限度
化学反应速率
问题：再举出一些在化学实验和日常生活中化学反应进行得快，或慢的具体例子。
2.从自然界的现象认识化学反应速率的快慢
问题：化学反应速率多少为快，多少为慢？
不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，是一种定性的比较。在科学研究和实际应用中，对化学反应进行的快慢进行定量的描述或比较时，要使用同一定义或标准下的数据。与物理学中物体的运动快慢用速率表示类似，化学反应过程进行的快慢用反应速率来表示。
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。浓度常以mol/L为单位，时间常以min(分)或s(秒)为单位，化学反应速率的单位相应为mol/(L?min)或mol/(L
?s)。例如，某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2
mol/L,则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8
mol/(L?min)。
3.化学反应的速率快慢的定量表示
4.从物体运动平均速率的视角认识化学反应的速率
小球
运动
化学反应
生成物N
A
B
sA
sB
cA
cB
用时间t
小球在A、B之间运动平均速率
v=
sB
-
sA
t
v=
cB
-
cA
t
化学反应生成物N在A、B状态之间平均速率
化学反应反应物M在A、B状态之间平均速率：
v=
-
cB
cA
t
注意：保证2个浓度差是正数
化学反应的速率往往受到反应条件的影响。例如，过氧化氢溶液在常温下分解放出氧气的速率很小，但是加入催化剂二氧化锰后，分解速率增大。像这样通过改变化学反应的条件来调控化学反应速率的情况，在实际的生产和生活中常常会遇到。对于有些化学反应，我们希望其越慢越好，如食物的变质、橡胶和塑料的老化、金属的锈蚀；有些则希望其快一些，如氨、硫酸等化工产品的生产。调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。
5.催化剂是影响化学反应速率的因素之一
问题：还有哪些因素能够影响化学反应速率呢?
[问题]我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率?
[假设]影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。
[用品]5%
H2O2溶液、1
mol/L.
FeCl3溶液、0.1
mol/L盐酸、1
mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。
6.影响化学反应速率的因素探究
[实验](1)反应温度的影响。在两支大小相同的试管中均加入2
mL
5%
H2O2溶液，同时滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。
6.影响化学反应速率的因素探究
实验操作
加入催化剂
现象
改变温度
现象
2支大小相同试管中加入2
mL
5%
H2O2溶液
同时滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液
均有气泡产生，气泡速率相同
放入冷水
产生气泡速率慢
放入热水
产生气泡速率快
控制变量
现象相同
改变条件
现象不同
结论：2
mL
5%H2O2溶液滴入2滴1
mol/L
FeCl3溶液，温度升高时反应速率加快
6.影响化学反应速率的因素探究
实验操作
加入不同浓度等质量的盐酸
现象
2支大小相同试管中加入等质量大理石碎块（大小相近）
0.1
mol/L盐酸
产生气泡速率慢
1
mol/L盐酸
产生气泡速率快
控制变量
控制质量，改变浓度
现象不同
结论：形状相似，质量相等的大理石和浓度小的盐酸反应产生速率慢。即反应物浓度升高时反应速率加快。
[实验](2)反应物浓度的影响。利用实验室提供的用品，设计实验方案并提请教师审阅，待教师同意后进行实验(提示：探究某影响因素时，需保持其他条件因素相同)。
[问题和讨论]影响化学反应速率的因素还可能有哪些?请选择其中一个因素，设计实验验证方案，与同学交流。
提示：压强对气体化学反应速率的影响。可利用注射器完成实验。
6.影响化学反应速率的因素探究
大量实验事实和科学研究证明：一
般条件下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大，降低反应物浓度，化学反应速率减小;升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小；
7.温度和浓度影响化学反应速率的一般规律
控制变量，改变其中的一个条件
温度
反应物的浓度
高
化学反应速率增大
化学反应速率增大
低
化学反应速率减小
化学反应速率减小
可以改变化学反应速率。
8.催化剂影响化学反应速率的一般规律
催化剂
正催化剂——加快化学反应速率
负催化剂——减慢化学反应速率
食用油脂里加入0.02%～0.04%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂。
对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越多(如图6-16)。增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大;减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。
9.有气体的反应中压强影响化学反应速率的一般规律
10.有气体的反应中压强和浓度影响化学反应速率的一致性
增大压强或减小容器容积
相当于增大反应物的浓度
化学反应速率增大
减小压强或增大容器容积
相当于减小反应物的浓度
化学反应速率减小
问题：在日常生活和化学实验中，如果我们细心观察和思考，还会发现哪些更多影响化学反应速率的因素？
催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80%以上的化工生产过程(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，煤、石油、天然气的综合利用，等等)使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域，催化剂有着广泛的应用。催化剂十分神奇，它能极大地提高化学反应速率(可使反应速率增大几个到十几个数量级)，而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和一些反应体系的关系就像钥匙与锁的关系，具有一定的选择性。
11.催化剂的选择性
生物体内几乎所有的化学反应(如淀粉、脂肪、蛋白质的水解，DNA的复制等)都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化的。酶比一般的催化剂具有更高的选择性和催化效率，而且是在正常体温的条件
下发生作用，反应条件温和。受酶的启示，科学家开辟了设计和合成催化剂的新途径，正在研制具有生物酶某些特性的化学酶，以期实现“仿酶催化”。催化剂的神奇面纱至今尚未完全揭开，对催化剂的研究是当代化学一个极具魅力和应用前景的重要课题。
13.生物体内催化剂——酶
（C6H10O5）n+nH2O
nC6H12O6
酶
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
酶
生产效率高
速率
化学反应动力学
限度
化学反应进行的快慢
化学反应进行的程度
反应物转化率的大小
提高
转化率的大
反应进行的快
研究
1.认识化学反应速率和限度
化学反应限度
化学反应是按照化学方程式中的计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。
2.按照化学方程式的计量关系的计算结果是否符合实际生产
问题：一个化学反应在实际进行时(如化学实验、化工生产等)，反应物是否会按化学方程式中的计量关系完全转变成产物?如果能，是在什么条件下?如果不能，原因是什么?
我们知道，在SO2与H2O的反应中，由于生成物H2SO3不稳定，会部分地分解为SO2与H2O，该反应是一个可逆反应，不能进行到底。另外，我们学习过的H2与N2生成NH3的反应也是可逆反应，同样不能进行到底。科学研究表明，很多化学反应都是可逆反应。
3.化学反应很多是可逆反应
在一定条件下，某个可逆反应在开始进行时，反应物的浓度最大，生成物浓度为零，因此正反应速率大于逆反应速率。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，正反应速
率逐渐减小;生成物的浓度逐渐
增大，逆反应速率逐渐增大。
当反应进行到一定程度时，正
反应速率与逆反应速率相等(如
图6-18)，反应物的浓度和生成
物的浓度都不再改变，达到一
种表面静止的状态，我们称之
为化学平衡状态，简称化学平衡。
4.可逆反应与化学平衡
5.理解化学平衡时注意的几点
化学平衡时，正反应速率和逆反应速率相等。化学平衡是动态平衡。
达到平衡时，条件发生变化，正反应和逆反应速率不等。当正反应和逆反应速率相等时到达新的平衡。
化学平衡时，反应物转化率或生成物的产率达到最大。
反应速率
快
化学平衡需要的时间
短
化学平衡状态是可逆反应在一定
条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
6.化学平衡、化学反应限度与转化率
转化率是指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比。
任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。因此，通过调控反应条件可使反应结果更好地符合人们预期的目的，这在工农业生产和环境保护等方面已经得到广泛的应用。
7.改变反应条件化学平衡不会一成不变
在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应(提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率)，抑制有害的化学反应(降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生)，这就需要进行化学反应条件的控制。
8.调控反应条件使化学反应有利于生产和生活
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400-5000C下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10-
30
MPa。
9.生产中调控反应条件、成本和实际可能性要综合考虑
10.化学反应、调控条件、化学平衡和转化率（产率）的关系
化学反应
平衡状态2
平衡状态1
条件1
条件2
条件1
条件2
转化率1或产率1
转化率1或产率1
一般不相等
11.炼铁高炉尾气之谜
错误认识：从高炉炉顶出来的气体中总是含有没有利用的CO。开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。
正确认识：高炉中碳与二氧化碳的反应是一个可逆反应。CO不会完全转化。