高中化学化学反应的速率和限度素材 新人教版必修2

第二章化学反应和能量第三节化学反应的速率和极限I .教学设计在前两节中，教材着重于化学能向其他形式能量(如热能和电能)的转化，并指出化学反应中的物质变化和伴随的能量变化是化学反应的两个基本特征。这一部分的教科书从另一个角度研究化学反应，讨论了人类在面对具体化学反应时应该考虑的两个基本问题：外部条件对化学反应速率和极限的影响。如果人类想利用和控制化学反应，比如提高燃料的利用率，就必须了解这些问题。本节是前两节的扩展和改进。通过学习，学生可以对化学反应的特点有更深入、更全面的了解，并在头脑中建立起一个完整、合理的化学反应和能量的知识体系。本节的教学内容分为两部分：第一部分，反应速率的概念来源于学生在日常生活中熟悉的大量化学现象和化学实验。在此基础上，通过实验研究总结了影响化学反应速率的因素。这部分内容是后来学习化学反应极限概念的基础。第二部分，在对影响化学反应速度的因素进行实验探索和总结后，教材设置了新的实验探索，让学生发现化学反应极限的问题。通过对这个问题的重新认识，化学反应极限的概念逐渐形成，并以上述观点为指导来分析和解决实际问题。本节重点介绍化学反应速率和反应极限的概念。了解影响化学反应速率和反应极限的因素。本节教学难点：化学反应极限的本质原因和外部特征。本部分教学设计的指导思想是从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出相关的概念和原理。形成从宏观到微观、从感性到理性、从简单到复杂的科学探究过程。“引导发现与问题解决相结合”的教学模式能更好地体现上述教学指导思想。主要过程如下：“化学反应速率”的具体教学程序设计如下：“化学反应极限”的具体教学计划设计如下：本节可分为两类：第一类是化学反应速率的概念、表达和影响因素；第二节课是关于化学反应极限的概念，化学平衡态的本质和外部特征，以及影响反应极限的因素。燃料利用的问题。教学评估。二。活动提案实验2-5实验2-6实验要点：1。实验中使用的过氧化氢浓度不应太高，以免过多和过快地产生气体。2.由于这是一个比较实验，注意相同的反应物剂量和相同规格的试管。3.为了增加实验的趣味性，可以对实验进行改进，比如用气球或充满红色墨水的压力玻璃管。1.反应原理研究实验主题过氧化氢分解反应实验步骤向试管中加入2-3毫升约5%的过氧化氢，然后滴加1-2滴1摩尔/升三氯化铁溶液当试管中产生大量气泡时，产生的气体用一根带有火星的火柴棒来检查。实验现象用化学方程式解释实验现象思考问题找到答案1.通过观察什么现象来判断反应速度？2.观察化学反应速率的其他方法是什么？列出你的权利有疑问的想2.温度对化学反应速率影响的实验研究根据给定的仪器和药物，设计了实验方案、步骤和装置。按照以下装置和实验程序进行对比实验。(2)记录现象。实验现象的处理和分析。(4)得出结论。操作方法：在三个相同的试管中分别加入2 3毫升约5%的过氧化氢，然后在每个试管中加入2滴1摩尔/升的三氯化铁溶液(4)得出结论。操作方法：将2 3毫升约5%的过氧化氢分别加入三个相同的带活塞的漏斗中，然后在一个试管中滴入2滴1摩尔/升的三氯化铁溶液，在另一个试管中加入少量的二氧化锰固体。同时，将漏斗中的所有溶液放入三个试管中，观察红色墨水的上升。实验2-7活动流程设计实验步骤将1摩尔/升硫酸钠溶液滴入3-4毫升1摩尔/升氯化钙溶液中实验现象化学方程式离子方程式小组讨论错流在上述反应后，将适量的1摩尔/升碳酸钠溶液滴入透明溶液中会发生什么对于实验现象所做的假设，解释原因假设：原因：实验证明你的假设现象：化学方程式离子方程式解释三。交换问题思考与交流日常生活中的化学变化从快到慢各不相同。有些反应是瞬间完成的，比如爆炸；有些化学反应需要数万年以上的时间，如化石燃料和溶洞的形成。有些反应在高温条件下变化迅速，在低温条件下变化缓慢，如食物变质。其他反应在干燥环境中变化缓慢，在潮湿环境中变化迅速，如钢材腐蚀。当人们在实验室中进行化学反应时，他们经常采取诸如粉碎反应物以增加其接触面积，将固体反应物溶解在水中以增加其接触机会，或者添加催化剂以增加化学反应速率的措施。将这些学生熟悉的化学现象和例子引入课堂学习，可以提高学生学习化学的兴趣，使学生深刻理解化学知识与生活的密切关系，非常有利于培养学生正确的科学价值观。在生产、生活和科学研究中，经常会遇到控制反应条件以使化学反应能够按照人们的期望完成，例如，提高有用的化学反应速率和反应程度以提高原料的利用率或转化率。对这些问题的研究不仅能使学生认识到面对特定的化学反应时必须考虑的基本问题，而且能使人们更深刻地认识到如何提高燃料燃烧效率和能量转化率是解决能源危机的有效途径。第四，练习参考1.提高温度可以提高化学反应速度。随着温度的升高，反应物分子的能量增加，增加了有效碰撞的次数，从而提高了化学反应速率。例如，食物在夏天更容易腐烂。增加反应物的浓度可以提高化学反应速率。当增加反应物的浓度时，活化分子的数量增加，有效碰撞的数量增加，从而增加化学反应速率。固体反应物的表面积越大，反应物的接触面积越大，碰撞越有效，因此化学反应速率越快。催化剂可以提高化学反应速率，因为催化剂可以降低反应所需的能量，这将使更多的反应物分子变成活化分子，从而提高化学反应速率。2.面粉是一种表面积很大的有机物质，与空气有很大的接触面积，因此很容易剧烈燃烧和爆炸。3.(1)提高温度或使用催化剂可以促进氯化钾的分解。(2)2kclo 32kcl 3o 2教学资源的来源1.反应热与键能的关系在化学反应中，每个原子从反应物分子到产物分子没有太大的变化，但是原子之间的结合发生了变化。在这一过程中，反应物分子中的部分或全部化学键被破坏，在生成的分子中形成新的化学键。实验表明，当打破旧的化学键时，需要能量来克服原子之间的吸引力。当新的化学键形成时，由于原子间的相互吸引，能量被释放出来。化学反应的反应热来自旧化学键的破坏和新化学键的形成引起的能量变化。化学键是分子中相邻原子之间的强相互作用。这种相互作用有一定的能量，即键能。键能通常用e表示，单位是千焦/摩尔。以乙烷裂解为乙烯和氢气为例在乙烷分子中，原子之间的结合力可以减少到6个碳氢键和1个碳碳键：H H| |氢碳碳氢| |H H在乙烯分子中，原子间的结合力可归因于4个碳氢键和1个碳氢键：根据键能数据估算反应热的具体方法和步骤如下：(1)写出反应的化学方程式，突出反应物和生成分子中的化学键。(2)总结化学键的变化。6CH CC4CH即：2c-hc-c cch-h(3)从关键能量表中找出相关数据。戊(碳氢)=414.4千焦/摩尔当量(毫升)=615.3千焦/摩尔(碳-碳)=347.4千焦/摩尔E(HH)=435.3千焦/摩尔(4)反应热(H)根据以下公式粗略估算。h=E(反应物)-(产物)上述公式表明，反应热等于反应物键能之和与产物键能之和之差。H=2E(碳氢)戊(碳碳)-戊(碳)戊(氢氢)=(2414.4 347.4)千焦/摩尔-(615.3 435.3)千焦/摩尔=125.6千焦/摩尔这表明上述反应是吸热的，吸收的热量为125.6千焦/摩尔。其他反应是吸热的还是放热的，数值可以用上述方法估算。2.原电池文中提到的原电池是解释原电池化学原理的最简单的装置。如果用作电源，不仅效率低，而且电流会持续减弱一段时间，不适合实际应用。原因是什么？主要原因是大量的氢气泡很快积聚在铜电极上，逐渐将铜电极与稀硫酸分离，从而增加了电池的内阻并阻止了电流的顺畅流动。这种效应被称为极化。为了避免这种现象，设计了如图2-4所示的原电池装置。在两个烧杯中，分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，两个烧杯中的溶液通过充满电解质溶液(如KCl饱和溶液和琼脂制成的果冻)的盐桥连接，然后锌片和铜片通过导线连接，导线中串联电流表，可以观察到以下现象：(1)电流表指针偏转。根据指针偏转的方向，可以判断锌片为负极，铜片为正极。(2)当锌板溶解时，铜沉淀在铜片上。(3)取出盐桥，将指针归零，这说明盐桥起到了通信电路的作用。出现上述现象是因为锌比铜更活泼，容易失去电子，变成Zn2进入溶液。电子通过导线流向铜片。硫酸铜溶液中的Cu2从铜片获得电子，并变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流向铜片，氧化反应发生在锌片上，还原反应发生在铜片上。Zn - 2e-=Zn2Cu2 2e-=Cu总反应式：Cu2 Zn=Cu Zn2经过一段时间后，溶液将由于带电离子(硫酸锌溶液中的Zn2和硫酸铜溶液中的SO42-离子)的积累而阻碍电子的转移。然而，有一个盐桥，它允许溶液中的离子迁移以中和多余的电荷，并作为一个通讯电路，使转移电子的反应继续进行。结果，锌和硫酸铜之间氧化还原反应的化学能被外部电路上的电子转化为电能。从铜锌原电池的成分分析可以看出，原电池由两节半电池组成。锌和锌盐溶液形成一个半电池，铜和铜盐溶液形成另一个半电池。组成半电池的导体叫做电极，失去电子的电极是负电极，得到电子的电极是正电极。不参与电极反应的电极称为惰性电极，如铜电极。上述一次电池装置可以用符号表示：锌|硫酸锌|硫酸铜|铜负盐桥正每个半电池由两种物质组成。一种是可以用作还原剂的物质，如锌和铜，这种物质称为还原性物质。另一种是可用作氧化剂的物质，如硫酸锌和硫酸铜，称为氧化物质。相应的氧化型物质和还原型物质形成氧化还原1.用量筒(最好是移液管)测量50毫升1摩尔/升盐酸，将其加入100毫升烧杯中，用温度计测量盐酸的温度，并记录在下一页的表格中。2.用另一个量筒测量50毫升1摩尔/升的氢氧化钠溶液，用温度计测量氢氧化钠溶液的温度，并记录在下页的表格中，计算初始温度的平均值(t1)。3.将试管中的氢氧化钠溶液一次性倒入盛有盐酸的烧杯中，与盐酸混合，然后盖上泡沫塑料板。搅拌溶液，然后读出混合溶液的最高温度(t2)并记录在表格中。4.根据上述测量的实验数据，强酸和强碱的中和热大致按照以下公式计算。中和热=(mCt10-3)/n(H2O)(千焦/摩尔)在公式中，m是混合溶液的质量(盐酸和氢氧化钠溶液的密度近似计算为水的密度为1g/cm3)，c是混合溶液的比热容(约4.18kJ/kgK)，n(H2O)是中和反应中产生水的物质的量(单位摩尔)。实验序列号材料起始温度t1/终止温度t2/温差t2-t1/中和热/kJ/mol氯化氢tHCl=t1=(THcl tnao)/2=t2=t2-t1=氢氧化钠tNaOH=氯化氢tHCl=t1=(THcl tnao)/2=t2=t2-t1=氢氧化钠tNaOH=氯化氢tHCl=t1=(THcl tnao)/2=t2=t2-t1=氢氧化钠tNaOH=5.重复上述实验两次，并将实验结果填入上表。平均三个平行实验的结果。实验探究2放热反应的观察1.利用空气热胀冷缩原理观察氧化钙与水的放热反应(1)连接实验装置，如图2-6所示。(2)在U型管中加入少量洋红色溶液(或红色墨水)。打开T型管的螺旋夹，使U型管两侧的液位处于同一水平，然后夹紧螺旋夹。(3)在中间试管中填充1g氧化钙，滴加约2 mL蒸馏水时，可观察到U形玻璃管中的红色墨水沿开口端上升。也可以将浓盐酸放入小试管中，滴加氢氧化钠溶液，或在3%过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰粉末，反应过程中会释放热量。试管中的空气被加热并膨胀，反应过程中释放的热量导致U形管内的液位立即下降，外部的液位上升。该装置也可用于观察无水硫酸铜水合的放热现象。2.热释放过程和热吸收过程通过使用NO2平衡气体来指示，当加热时颜色加深，当冷却时颜色变浅。(1)连接实验装置，如图2-7所示。(2)将一定量的CaO固体放入其中一个烧杯中的水中，CaO和水之间的反应是放热的，烧杯中的NO2平衡了混合气体的