【教学设计】《化学反应速率》（苏教版）.docx

化学反应速率 教材分析本专题在模块中处于中介和桥梁的作用。化学反应中焓变，以及与熵变一起是判断化学反应方向的依据，化学反应的快慢、方向和限度又是溶液中离子反应（电离平衡、水解平衡、溶解平衡等）的基础。本单元研究化学反应速率概念理论和影响因素。化学反应速率等化学反应原理知识，是在学习了化学反应与能量、物质结构、元素周期律等知识的基础上学习的中学化学的重要理论之一，有助于加深理解以前所学的元素化合物知识及化学反应，后续学习的电离平衡、水解平衡等，实际上是化学平衡知识的延续，因此它还是后面内容学习的基础。 教学目标【知识与能力目标】1、 知道化学反应速率的概念及定量表示方法。2、 初步学会测定某些化学反应速率的方法。3、 理解浓度、压强、温度和催化剂等因素对化学反应速率的影响，认识其一般规律。4、 知道活化分子、活化能、有效碰撞等概念。5、 认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。6、 初步学会实验数据的记录与处理。【过程与方法目标】1. 通过分析、理解有效碰撞、活化分子等概念和过程，增强学生的归纳及形象思维能力； 2. 使学生能够用定量的方法来分析影响化学反应速率的因素； 3. 通过学习影响化学反应速率的因素，能够学会控制简单的化学反应。【情感态度价值观目标】1. 使学生对影响化学反应的因素有一个更深刻的认识； 2. 强化学生的应用意识，培养学以致用的好习惯； 3. 通过学习过程使学生初步学会运用化学视角，去观察生活、生产和社会中有关化学反应速率的问题，培养学生合作实验的能力和合作学习的意识。 教学重难点【教学重点】化学反应速率的影响因素。【教学难点】用有效碰撞理论、活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响。 课前准备 多媒体课件。 教学过程第一课时 化学反应速率的表示方法一、化学反应速率1概念：通常用化学反应速率来衡量化学反应快慢。2表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。3表达式若用v表示化学反应速率，c表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，t表示一定的时间间隔，则v。如对于化学反应aAbB=cCdD，用A、B、C、D四种物质的浓度变化来表示，则v(A)，v(B)，v(C)，v(D)。4单位：常用molL1s1或molL1min1。5平均速率与瞬时速率(1)平均速率由v求得的。v是在反应时间间隔t内反应的平均速率。(2)瞬时速率：当t非常小时，由v可求化学反应在某一时刻的瞬时速率。通过ct图像，运用数学方法也可求得瞬时速率。练习1下列关于化学反应速率的说法中，正确的是()A化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B化学反应速率为0.8 molL1s1是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 molL1C根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行得快慢D对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显解析：选CA中若有固体，不可用其表示反应速率；B中0.8 molL1s1不是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 molL1，而是指1 s内该物质的浓度变化量为0.8 molL1；D中反应速率与反应现象无必然联系。21世纪教育网版权所有2反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 molL1，对此反应速率的表示正确的是()21cnjycomA用A表示的反应速率是0.4 mol(Lmin)1B分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是321C在2 min时的反应速率，用B表示是0.3 mol(Lmin)1D在这2 min内用B和C表示的反应速率数值不同，意义也不同解析：选BA为固体，其浓度为常数，不能用其来表示化学反应速率，A项错误；用B、C、D表示的反应速率之比等于化学方程式中B、C、D的化学计量数之比，B项正确；在2 min内用B表示的反应速率为v(B)0.3 molL1min1，是指在2 min内的平均速率，不是瞬时速率，C项错误；在这2 min内用B、C表示的反应速率数值不同，但意义相同，D错误。21*cnjy*com总结表示化学反应速率的注意事项(1)化学反应速率，是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。(2)不论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值。(3)固体或纯液体(注意：不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的化学物质。二、化学反应速率的计算与比较1化学反应速率的计算方法(1)定义式法利用公式v(A)计算化学反应速率。(2)关系式法利用化学反应速率之比物质的量浓度之比化学计量数之比。如对于反应mAnB=pYqZ，v(A)v(B)v(Y)v(Z)mnpq或v(A)v(B)v(Y)v(Z)。(3)“三段式”法求解化学反应速率计算题的一般步骤：a写出有关反应的化学方程式。b找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。c根据已知条件列方程计算。例如mAnBpC起始浓度/(molL1)abc转化浓度/(molL1)x某时刻浓度/(molL1)axb cv(B)计算中注意以下量的关系：a对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)b对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)c转化率100%2化学反应速率快慢的比较方法比值法(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1 molL1s160 molL1min1。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值如反应aAbB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与，若，则A表示的反应速率比B表示的大。练习1在一定条件下发生反应2A(g)=2B(g)C(g)，将2 mol A通入2 L容积恒定的密闭容器中，若维持容器内温度不变，5 min末测得A的物质的量为0.8 mol。用B的浓度变化来表示该反应的速率为()A0.24 mol(Lmin)1B0.08 mol(Lmin)1C0.06 mol(Lmin)1 D0.12 mol(Lmin)1解析：选Dv(A)0.12 mol(Lmin)1，由化学方程式知，v(B)v(A)0.12 mol(Lmin)1。2对于反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是()Av(A)0.015 mol(Ls)1Bv(B)0.06 mol(Ls)1Cv(C)0.04 mol(Ls)1Dv(D)2.7 mol(Lmin)1解析：选D在比较反应速率大小时，首先换算成相同单位，v(D)2.7 mol(Lmin)10.045 mol(Ls)1。其次，用化学反应速率与其化学计量数作比值。A.v(A)0.015 mol(Ls)1，B.v(B)/30.02 mol(Ls)1，C.v(C)/ 20.02 mol(Ls)1，D.v(D)/20.022 5 mol(Ls)1，数值大者速率快，因此反应速率最快的是D项。3将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)=xC(g)2D(g)。经5 min后测得D的浓度为0.5 molL1，c(A)c(B)35，v(C)0.1 molL1min1。则：(1)x_。(2)前5 min内B的反应速率v(B)_。(3)5 min时A的转化率为_。解析：(1)v(D)0.1 molL1min1v(C)，即v(C)v(D)11，由此推知x2。(2)v(B)v(C)0.1 molL1min10.05 molL1min1。(3)设起始A、B的浓度均为a molL13A(g)B(g)2C(g)2D(g)起始浓度 (molL1)aa 0 0转化浓度(molL1)0.75 0.25 0.5 0.55 min浓度(molL1)a0.75 a0.250.5 0.5(a0.75)(a0.25)35解得：a1.5所以A的转化率为100%50%。答案：(1)2(2)0.05 molL1min1(3)50%三、化学反应速率的测定1测定原理测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算达到测定目的。2测定方法(1)量气法对于反应2H2O2=2H2OO2，CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O等有气体生成的反应，可测量反应在一定温度和压强下释放出来的气体的体积。(2)比色法有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液的颜色深浅，换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。3利用盐酸与碳酸钙反应测定化学反应速率(1)实验装置(2)测定方法用v(反应物)表示：测定单位时间内CaCO3质量或H浓度的变化；用v(生成物)表示：测定单位时间内收集到CO2气体的体积或收集一定体积的CO2所用的时间。4测定化学反应速率的一般方法(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H)或c(OH)的变化。(4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。练习1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。对于反应CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，用下列方法来测定反应速率是否正确(1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间()(2)测定一段时间内溶液中c(H)的变化()(3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间()(4)测定一定时间内产生CO2气体的体积()答案：(1)(2)(3)(4)2用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是()AOE段表示的反应速率最快BEF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多CFG段表示的收集的CO2最多DOG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大解析：选BCaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，图像的横坐标是时间，纵坐标是生成二氧化碳的体积，用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率，表现在图像上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越大，放出的CO2越多。由图可以看出，EF段反应速率最快，收集的CO2最多；整个反应过程中，反应速率先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)，而不是逐渐增大，所以只有B项正确。总结1化学反应的快慢可以用化学反应速率来衡量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率，v。2表示化学反应速率应注意以下三点：指明具体物质；不能用固体或纯液体表示；化学反应速率为平均反应速率，不是瞬间速率。3对于同一化学反应用不同物质表示的化学反应速率之比相应物质浓度变化量之比物质的量的变化量之比相应物质的化学计量数之比。第二课时影响化学反应速率的因素一、化学反应速率理论1碰撞理论(1)有效碰撞与化学反应的发生反应的先决条件：反应物分子发生碰撞。反应的主要条件：反应物分子之间发生有效碰撞。(2)有效碰撞概念：能发生反应的碰撞。有效碰撞的条件：a发生碰撞的分子具有足够高的能量。b分子在一定的方向上发生碰撞。(3)活化分子能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。(4)活化能活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。2过渡态理论(1)含义：反应物转化为生成物的过程要经过能量较高的过渡状态。(2)活化能：过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差。(3)图示图中Ea为正反应的活化能，Ea为逆反应的活化能，EaEa为反应热。3活化能与化学反应速率的关系活化能越低活化分子的百分数越大单位体积内活化分子数越多有效碰撞次数越多速率越快。练习1下列说法正确的是()活化分子间的碰撞一定能发生化学反应普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应活化分子比普通分子具有较高的能量化学反应的实质是原子的重新组合化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞【版权所有：21教育】ABCD解析：选C化学反应的分解过程为错误，因为活化分子发生有合适取向且力度合适的碰撞时，才能发生化学反应；错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应；指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。2某反应的H100 kJmol1，下列有关该反应的叙述正确的是()正反应活化能小于100 kJmol1逆反应活化能一定小于100 kJmol1正反应活化能不小于100 kJmol1正反应活化能比逆反应活化能大100 kJmol1A B C D解析：选C某反应的H100 kJmol1，说明该反应的正反应为吸热反应，且正反应的活化能比逆反应的活化能大100 kJmol1，正反应的活化能应大于100 kJmol1，不能确定逆反应活化能的大小。二、浓度和压强对化学反应速率的影响1影响化学反应速率的内因反应物的性质影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。2浓度对化学反应速率的影响(1)规律：当其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)条件：此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。【来源：21cnj*y.co*m】(3)解释：反应速率增大3压强对化学反应速率的影响(1)规律：对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增大压强，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)解释：图示如下：(3)实质：压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响若反应物为固体、液体，或反应在溶液中进行时，由于改变压强对它们体积的影响很小，因此可以忽略改变压强对反应速率的影响。思考压强对反应速率的影响在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如右图)。问题思考(1)向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率加快。(2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减慢。总结(1)压强对固体或液体(溶液)间的反应无影响。(2)压强的改变实质是改变反应物的浓度，判断时看反应物的浓度是否发生改变。只有浓度改变了反应速率才改变，不能简单机械地使用结论。(3)对于气体反应有以下几种情况：恒温时：增大压强体积减小浓度增大反应速率增大。恒容时：a.充入气体反应物反应物浓度增大总压增大反应速率增大；b充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)引起总压增大，但各反应物的浓度不变反应速率不变。恒压时：充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)引起体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。练习110 mL 1 molL1盐酸与一小块大理石的化学反应：CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，下列措施能使化学反应速率提高的是()A加入一定量的CaCl2B加入5 mL 1.5 molL1盐酸C加入15 mL 0.5 molL1盐酸D加入5 mL H2O解析：选BCaCl2是反应中的生成物，其浓度增大，不能增大反应速率；加入1.5 molL1的盐酸可使1 molL1的盐酸浓度增大，加快化学反应速率；加入0.5 molL1的盐酸可使1 molL1的盐酸浓度减小，减慢化学反应速率；加水相当于稀释，使盐酸的浓度减小，从而使反应速率减慢。2对于反应：N2O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()缩小体积使压强增大体积不变充入N2使压强增大体积不变充入He使气体压强增大使总压强不变，充入HeABCD解析：选A压强改变，若浓度改变，则速率改变，压强虽变，若浓度不变，则速率不变。气体的量不变，仅缩小体积，气体的浓度增大，反应速率增大；容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，速率增大；容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；压强不变，充入He，反应容器体积增大，压强不变但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。三、温度和催化剂对化学反应速率的影响1温度对化学反应速率的影响(1)规律：在其他条件相同时，升高温度，化学反应的反应速率增大；降低温度，反应速率减小。(2)解释(3)经验规律：许多反应的温度每升高10 K，其反应速率增加