选修四第二章化学反应速率和化学平衡教材分析.ppt

选修四第二章 化学反应速率和化学平衡 教材分析,物质的变化观：物质是不断变化的；变化是有层次的；物质变化的层次性随外界条件的不同而不同；化学变化都伴随着能量的变化；利用化学变化可以获得或消除物质，可以储存或释放能量；控制变化的条件，可以使化学变化向人们希望的方向进行 重视微粒观的构建和应用 加强“宏观微观符号（图像）”三重表征的联系,建构化学基本观念在选修4 第二章教学内容的体现,高中生三重表征思维方式的培养研究 山东师范大学毕华林教授指导的 硕士研究生课题,宏观微观符号（图像）三种表征方式 表征是信息在头脑中的呈现方式，是指信息或知识在心理活动中表现和记载的方式。,宏观表征：宏观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，主要是指物质所进行的外在可观察的现象在学习者头脑中的反映。 微观表征：微观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，主要是指不能通过直接观察得到的有关物质的结构、组成、反应机理等微观领域的属性在学习者头脑中的反映。 符号(图象)表征：符号在大脑中的呈现方式，是用符号来实现客体在头脑中的表征形式，是表征系统中较高级的表征。,教学中对宏观微观符号（图像）三种表征方式的具体体现 （1）第二节影响化学反应速率的因素 实验2-2、实验2-3、实验2-4分子的有效碰撞理论P3能量关系图 （2）第三节第三课时 实验2-5结合实验现象填写各种粒子的浓度变化画出V-t图,教研重点：三维教学目标的研究与实施 选修4第二章课标要求及解读,1.知道化学反应速率的定量表示方法，通过实验测定某些化学反应速率。 2.知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。 3.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律。 4.通过催化剂实际应用的事例，认识其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 5.能用焓变和熵变说明化学反应的方向。,6. 描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。 7.通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。 8.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,三维目标中 知识和技能目标与过程和方法目标的关系 教材各栏目承载的功能和实施,4个学与问(P17、P18、P27、P35） 2个科学探究 P21 P23 7个实验 1个思考与交流 1个科学史话 1个科学视野,知道化学反应速率的定量表示方法,反应速率的本质是单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化 单位时间内浓度、质量、体积、颜色、浑浊度等可计量的性质（数据）的变化都可成为反应速率的定量表示方法 同一反应，所测量的物质对象不同，所得速率的数值不同，它们之间可以换算,教学内容与实施过程,通过实验测定某些化学反应速率,通过测量某些可测、易测的数据来测定反应速率 。 可根据不同的实验条件和要求，选择测量的指标。教材中实验21是计划通过测量单位时间H2的体积变化来表示反应速率，但实验现象并不明显，教学中可用好“学与问”栏目，引导学生充分讨论其它可测量的指标及测量方法，并根据实验室条件进行测量。,通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律,归纳法的应用：取样的科学性和代表性（认真阅读实验2-2、2-3的实验步骤,观察试剂的选择与用量等因素的变化规律,为接下来的科学探究碘离子的氧化受温度影响的实验设计做好准备） 控制实验条件方法的应用：对比实验（单因素实验）的设计方法（P21科学探究） 从微观层面理解温度、浓度、压强对化学反应速率的影响 （不作考试要求）,知道活化能的涵义 及其对化学反应速率的影响,活化能只能用实验方法测得，并以测量温度对反应速率的影响为主要方法。 活化能是用来破坏或减弱反应物化学键的，理论上反应物只要不是自由的离子或原子，就需要克服活化能才能反应。 改变反应体系的能量，或改变活化能的方法都可以改变反应速率。 催化剂就可改变相应反应体系的活化能，从而改变反应速率，对于一个可逆反应，降低正反应的活化能，同时也降低了逆反应的活化能，因此化学平衡不发生移动。,通过催化剂实际应用的事例，认识其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用,P22实验2-4 认识催化剂能改变化学反应速率 （运用学生熟知的化学反应） P23科学探究(三个实验探究) 1、不同催化剂对同一反应的反应速率影响不同 2、延续实验2-2，认识锰离子对该反应有催化作用， 化学反应有自催 化现象，催化剂的浓度对反应速率有影响 3、举例说明生物催化具有很好的发展前景 寻找合适的催化剂来改变化学反应速率是最经济、 最环保的方法,能用焓变和熵变说明化学反应的方向,从混乱度的角度形成对熵的概念的粗浅认识 结合一些简单的具体实例了解焓变和熵变共同决定反应进行的方向,该节教学设计请参考上学年教研活动资料,描述化学平衡建立的过程,化学平衡建立的基础，是可逆反应中反应物和生成物浓度的变化导致的正、逆反应速率的变化 可逆反应的内涵：逆反应什么时候发生、可逆反应与化学平衡状态的关系、平衡移动过程中正逆反应是否发生、移动结果的外观现象 正反应速率、逆反应速率和总反应速率的概念、变化趋势、相对大小 化学平衡状态的本质特点与外观表现的关系,教学中可通过实验数据、有效碰撞模型理论模型，vt图、ct图等从多角度建立“宏观微观图像”三种表征的关系，从而建立起化学平衡的概念,通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释,化学平衡移动的本质是正、逆反应速率的变化所引起的 用外界条件的改变对正、逆反应速率的变化导致总速率变化来解释外界条件对化学平衡的影响,关于化学平衡移动影响因素（或勒沙特列原理）的教学，师生常常将研究的重点放在移动方向的判断上，似乎懂得各种条件改变下熟练判断移动方向就达成学习目标了，往往忽略了平衡移动过程的重要性及其本质原因。 （用第三节第三课时通过作V-t图来理解）,化学平衡的移动问题，将来这些知识在电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡中将广泛运用，而且在后续研究这些平衡问题时，除了定性的要求，定量、半定量分析的要求是很高的，那时候化学平衡的相关规律和分析方法是直接作为工具来使用的，所以现在初学化学平衡理论时就应该把有关基础落实到位。,知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率,化学平衡常数只随温度变化、不随浓度变化 化学平衡常数从定量的角度描述化学平衡状态 转化率是某反应进行到一定阶段，某指定反应物已转化的物质的量占该物质起始物质的量的百分数，反应一旦发生，就会有转化率，而且随着反应的进行，转化率也在变化，一定条件下，平衡时转化率达到最大 。 转化率与产率的关系,认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用,防止片面、机械、绝对化地理解反应速率和化学平衡的调控，要通过介绍生产、生活实例，引导学生辩证地看待其作用 生产工艺的确定要综合考虑转化率、反应速率、能耗、原料利用率、生产周期等因素，因此确定的生产条件并不一定是理论上的最佳条件,谢 谢！,（分子间的有效碰撞频率）,化学反应速率,单位时间内有效碰撞次数,单位体积内反应物中的活化分子数,活化能的大小,反应物的性质,物质的结构,对于某个特定的化学反应来说，如何才能改变、控制反应速率？ 改变反应物的内能、活化能、粒子的运动速率、粒子间的碰撞几率,教学片段6,阅读教材绪论P3面：活化能和活化能分子，结合P3图一理解：,教学过程,请作出以下几种情况的v t图。 减少反应物的浓度 增加生成物的浓度 减少生成物的浓度 -通过对v t图的绘制，让学生体会反应条件的改变是怎样改变了正逆反应速率，从而使平衡发生移动的 -有关其他类型的图像如c-t，-t，R%-t等则可利用复习课时对学习与评价P68-72的有关图像归类，掌握获取图像信息的有序思维方法：1、弄清横纵坐标的化学含义、单位、数量级是关键，2、看清变化趋势和拐点位置是重点,教学目标-通过P21面科学探究活动使学生了解对比实验设计的一般思维方法： 三、【科学探究】阅读科学探究，把你不懂的地方提出来大家讨论。,请设计实验探究溶液出现蓝色与温度的关系 1、取两支试管，先分别向两支试管中加入2 mL KI溶液，再加入淀粉溶液，最后加入稀硫酸 2、将两支试管分别置于室温和0 时进行实验，并记录实验现象,本实验还可以如何测定锌和稀硫酸反应的速率 1、测量溶液中的H+的浓度的变化 2、测量溶液中的Zn2+的浓度变化 3、测量氢气的体积或氢气的质量的变化 4、测量体系的压强的变化 5、测量锌粒的质量的变化 6、测量溶液的导电能力的变化 7、测量反应体系的热量变化,第一节 化学反应速率教学目标,1 知识和技能方面: （1）使学生巩固高一关于化学反应速率的表示方法。 （2）使学生理解化学反应速率的内涵，加深对化学反应速率的表示方法的理解。 （3）学习化学反应速率的测定方法。,2 过程与方法： 1、通过P17的“学与问”：化学反应N2 + 3H2 2NH3的氮气，氢气，氨气速率的计算，掌握化学反应速率和“三段法”的计算方法。（教学片段一） 2、通过P18实验2-1和学与问使学生知道：确定起点，确定时间单位，找出易于测量的某种量或性质现象的变化并确定它们的关系，是研究速率的一般方法。培养学生的实验探究能力，包括观察实验、记录实验现象、分析数据及设计简单实验的能力（教学片断二）,1）不变的因素 2）控制条件（自变量） 3）结果（因变量） 一般是随着条件的变化而发生变化的、且易于测量的物理量,草酸溶液的浓度不同,KMnO4溶液的浓度相同 温度相同,测量溶液褪色的时间,一、【实验2-2】浓度对反应速率的影响,化学平衡的建立,若在一个密闭容器中充入1molN2和3mol H2加入催化剂和合适的温度，反应一段时间后达到平衡状态。请同学们讨论以下问题： 1. 逆反应什么时候开始发生？为什么？ 2. 随着反应的进行，反应物N2和H2的浓度和生成物NH3的浓度如何变化？ 3. 浓度怎样影响反应速率？正、逆反应的速率怎样变化?画出正、逆反应的速率随时间变化图形(v-t图)。 4. 当v正=v逆时,反应物的浓度和生成物的浓度会不会发生变化?为什么?,教学过程,问题情境,判断一个反应是否达到平衡的依据,什么样的物理量可以描述一个反应是否到达平衡状态? 对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在反应过程中是否发生变化。即：能变化的量保持不变则达平衡。,V(正)= V(逆),（旧平衡）,（新平衡）,图1：增加反应物浓度,用图像表示浓度对化学反应速率的影响,平衡向正反应方向移动,请作出以下几种情况的vt图。 减少反应物的浓度 增加生成物的浓度 减少生成物的浓度,用作图的形式完成P27学与问,以反应2NO2(气) N2O4(气) H=-56.9kJ/mol为例，请作出以下几种情况的vt图。 增大压强或降低压强。 升高温度或降低温度。 加入催化剂。,对于在一个容器中的一般反应 aA + bB cC + dD来说有： VA ：VB ：VC ：VD = CA ：CB ：CC ：CD = nA ：nB ：nC ：nD = a ：b ：c ：d,请大家回顾实验2-5结合实验现象，我们用这个表来分析一下刚才实验过程中依次发生了什么情况？我们按照时间顺序和因果逻辑来填表。,1 巩固高一关于化学反应速率的表示方法。通过P17的“学与问”：化学反应N2 + 3H2 2NH3的氮气，氢气，氨气速率的计算，掌握化学反应速率和“三段法”的计算方法,教学片断1: 教师：在密闭容器中，合成氨的反应N2+3H2 2NH3，开始时N2浓度为8mol/L，H2的浓度为 20mol/L，5min后N2的浓度为6mol/L。 （1）在这个反应中N2浓度变化表示的反应速率为_。 （2）5min后H2的浓度为_。（3）H2浓度变化表示的反应速率为_。 （4）NH3浓度变化表示的反应速率为_。,教学目标过程与方法,通过P18实验2-1和学与问实验使学生知道：确定起点，确定时间单位，找出易于测量的某种量或性质现象的变化并确定它们的关系，是研究速率的一般方法。培养学生的实验探究能力，包括观察实验、记录实验现象、分析数据及设计简单实验的能力,学生活动3: 思考 （1）什么是化学反应速率？ （2）对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验，你准备如 何比较反应速率的快慢？ （3）判断化学反应快慢的方法有哪些？,教学片断2,0,V,t,假设下图是 改变条件前的vt图，请作出当增加反应物的浓度后的vt图,对于水平较高的学生，可以让学生自由回答，训练其发散思维。 根据实际情况可以适当给予提示： 表格数据研究的前提、因变量和自变量是什么？,【小结】该表格的数据是在457.6下测定的，研究的是因变量（平衡常数）与自变量（起始各物质的浓度和平衡时各物质的浓度）的关系。 温度不变时，c2(HI)/c(H2)c(I2)基本不变，为常数，用K表示。 常数K与反应的起始浓度大小无关，表达式中物质的浓度为平衡浓度。 常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。,P29运用图表数据建立科学概念,对于基础较差的学生，可以依次给出以下问题引导： 该反应的反应条件有何限定？ 一共完成了