《化学反应的速率与限度》 第2课时教学设计【高中化学必修2（新课标）】

第二节化学反应的速率与限度第2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)理解可逆反应、化学反应平衡的概念，了解化学反应限度的本质原因及外部特征。(2)学习实验研究的方法，能设计并完成一些化学实验。通过实验探究形成化学反应平衡的概念及化学反应限度的概念。【过程与方法】(1)重视培养学生科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。(2)通过探究实验认识化学平衡与反应限度，并用得到的结论指导分析、解决实际问题。【情感态度与价值观】使学生有参与化学科技活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。教学重难点(1)化学反应限度概念；了解影响化学反应限度的因素。(2)化学反应限度的本质原因及外部特征。教学方法(1)本节采用“互动式”“启发一探讨式”的实验引导分析的方法。(2)多媒体辅助教学、学案导学。教学过程一、导入新课根据化学方程式进行计算时，你是否考虑过这样的问题：一个化学反应在实际进行时，所有反应物能否完全(按照化学方程式中相应物质的量关系)转变成生成物，如果能，反应条件是什么？如果不能，原因是什么？解决这些问题的重要性是不言而喻的。例如在预知产率极低的情况下，就不必再耗费人力、物力和时间去进行探索性实验等。【板书】第三节化学反应的速率和限度二、推进新课教学环节一：化学反应进行的程度【板书】一、化学反应进行的程度【问题】把1mo/L的Na2SO4溶液逐滴加到3~4mL的CaCl2溶液中，直到不再有沉淀产生为止，填写下表：实验步骤向3~4mL1mol/L的CaCl2溶液中滴入1mol/L的Na2SO4溶液实验现象化学方程式离子方程式小组讨论交流向上述反应后的上层清液中滴入适量1mol/L的Na2CO3溶液会出现什么现象？对于实验现象提出假设，说明理由假设：______________________________________________________理由：______________________________________________________实验证明你的假设现象：_______________________________________________________化学方程式离子方程式解释【小组汇报】填写实验报告，汇报实验情况。【反问】从以上实验中，你得到什么启示？【学生自学】P44有关内容。【讲解】科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即正反应(反应物→生成物)和逆反应(生成物→反应物)都能同时进行。【提问】以上生成CaCO3的反应及我们所知道的许多反应，另如生成AgCl的反应，是否也存在可逆？为什么？【回答】有些反应可逆性很小，如：Ag++CI-=AgCl↓，我们只视作“不可逆而已”(AgCl在溶液中仍有微弱的电离：AgCl=Ag++Cl-)。【提问】当生成的AgCl速率与溶解的AgCl速率相等时，溶液处于什么状态？【回答】饱和状态。【提问】该状态具有什么特征？【回答】在一定温度下，生成的AgCl速率与溶解的AgCl速率相等，溶液达到饱和状态，固体不能再溶解，溶液的质量分数及物质的量浓度不再发生变化。【讲述】以上状态是一种表面上静止的“平衡状态”，即反应所能达到的限度。反应所能达到的限度：当一个反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时反应物与生成物浓度不再改变，达到表面上静止的种“平衡状态”。【质疑】反应所能达到的限度有几个主要特征？【师生交流】四个：(1)正反应速率与逆反应速率相等；(2)反应物与生成物浓度不再改变；(3)混合体系中各组分的质量分数不再发生变化；(4)条件改变，反应所能达到的限度发生变化。【总结】反应所能达到的限度主要特征(1)正反应速率与逆反应速率相等；(2)反应物与生成物浓度不再改变；(3)混合体系中各组分的质量分数不再发生变化；(4)条件改变，反应所能达到的限度发生变化。【讲解】任何化学反应的进程都有一定限度，只是不同反应的限度不同罢了。化学反应的限度可通过改变条件而改变，对反应限度的调控已经在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，使化学反应更好地符合人们预期的结果。教学环节二：化学反应的限度【板书】二、化学反应的限度【板书】1.可逆反应【讲解】(1)定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。【讲解】(2)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“⇌”。【讲解】(3)特点：①双向性：反应物⇌生成物。②双同性：正、逆反应是在“相同条件下”“同时”进行的。③共存性，“反应物”和“生成物”同时存在，反应不能进行到底。【过渡】可逆反应无法进行到底，这类反应与我们之前学过的反应有何不同？【板书】2.化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立(以加入反应物即从正反应开始为例)。【过程分析】①反应开始时：a.反应物的浓度最大，正反应速率最大。b.生成物的浓度为0，逆反应速率为0。②反应进行中：a.反应物的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小。b.生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。③一段时间(t)：正反应速率与逆反应速率相等，此时，反应物的浓度不再变化，生成物的浓度也不再变化。此时的状态就是达到了反应的限度(化学平衡状态)。其速率一时间图像如图所示。【归纳提升】(2)化学平衡状态的概念。如果外界条件不发生变化，当化学反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度保持不变，达到一种表面“静止”的状态，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。【师生总结】(3)化学平衡的特征。①逆：研究对象必须是“可逆"反应。②动：化学平衡是“动态平衡”，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在进行。③等：正反应速率和逆反应速率“相等”，即同种物质的消耗速率和生成速率相等。这是化学平衡的本质特征。④定：在平衡体系中，各组分的浓度保持“恒定”。这是化学平衡的外部特征。⑤变：化学平衡状态是有条件的、暂时的、相对的，改变影响化学平衡的条件(浓度温度、压强等)，平衡会“变化”，最后达到新平衡。【讲述】不同的平衡体系达到平衡状态时，反应限度不同。例如：平衡体系1，Ca平衡体系2，Ca教学环节三：化学反应的条件控制【板书】三、化学反应的条件控制在生产、生活中，需要促进有利的化学反应发生，抑制有害的化学反应发生，这就要探讨反应条件的控制。【投影】建筑物定向爆破问题。【交流探究】根据建筑物定向爆破及实验室或生活中的化学反应，探究要使反应符合人们的期望，应如何控制反应条件？【讲述】定向爆破是通过减小单位体积炸药用量，及增大反应接触面积达到控制反应的目的。一般情况下，可通过控制温度、使用催化剂、改变反应物浓度、增大或减小反应物接触面积等方法控制反应条件。【质疑】如何提高煤的燃烧效率？1.煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？2.空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？为什么？3.应选择什么样的炉(灶)膛材料？理由是什么？4.燃料不充分燃烧有何危害？5.燃料充分燃烧的条件是什么？【师生活动】师生共同讨论，得出结论。(观看投影)【讲述】1.尽可能使燃料充分燃烧，提高原料利用率，通常需要考虑两点：一是燃烧时要有足够的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面，原煤粒度要求≤40mm，且越均匀越好，但不能使用粉煤；炉膛要耐高温。2.尽可能充分地利用燃料所释放的热量，提高热能的利用率。【讲述】提高燃料的燃烧效率实际上是从多方面控制燃烧反应的条件。从环境保护方面考虑发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率，已成为我国及国际上的一项重要研究课题。【思考】对我们有利或我们需要的反应，要想办法增大反应速率以提高工作效率，那么措施有哪些？对我们有害的或我们不希望发生的化学反应，要设法降低反应速率，又有哪些措施？【回答】对我们有利或我们需要的反应，要想办法增大反应速率以提高工作效率(如升高反应温度、使用催化剂等)，并要采取措施，促进反应的完成程度以提高原料利用率或转化率(如增大某一反应物浓度、增大气态反应物的压强等)；对我们有害的或我们不希望发生的化学反应，要设法降低反应速率(如降低温度、使用负催化剂等)或隔离会引发反应的物质(如在金属表面形成保护层、森林灭火时制造隔离带等)。(设计意图：通过探究煤充分燃烧的条件提高分析问题、总结概括的能力。通过思考和交流、实验和观察、探究实验，学会发现问题、提出问题、分析解决问题的能力，同时培养勇于质疑、敢于创新、合作探究的精神。)三、课堂练习1.对化学反应的限度的叙述，错误的是()A.任何可逆反应都有一定的限度B.化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C.化学反应的限度与时间的长短无关D.化学反应的限度是不可改变的2.对于可逆反应M+NQ达到化学平衡时，下列说法正确的是()A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.反应物和生成物的浓度都保持不变D.反应已经停止3.在密闭容器中充入PCl5，发生化学反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，反应一段时间后又向其中加入37Cl2，在重新达到化学平衡状态后，37Cl原子存在于()A.PCl5 B.PCl3 C.Cl2 D.三种物质中都有4.一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA.①② B.①④ C.②③ D.③④5.可逆反应N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到化学平衡状态的是()A.v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3)C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)6.可逆反应2HI(g)H2(g)+I2(g)在