高中化学-化学反应的速率教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE3PAGE《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）教学设计一、课标分析：1.了解化学反应速率的定义及其定量表示方法，知道用各物质表示的反应速率执笔等于化学方程式中各物质的系数之比。2.知道化学反应的速率与参与反应的物质的浓度存在一定的定量关系，这种定量关系需要通过实验测定。3.知道反应速率常数表示单位浓度下的反应速率，反应速率常数越大，反应速率越大。二、教学目标1.知识与技能目标：通过对化学反应速率的表示方法和影响化学反应速率的因素的深入探讨，学会如何通过改变外界条件控制化学反应速率。2.过程与方法目标：通过探究活动，体验定量实验（化学反应速率的测定）在化学研究中的应用，培养进行定量实验探究的能力；通过对各种数据资料的分析和处理，培养获取和处理信息的能力以及分析推理能力。3.情感态度与价值观：通过对反应条件的优化选择，认识到化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升对化学反应价值的认识，从而赞赏化学对个人生活和社会发展的贡献。二、教材分析：本节教材在前两节从化学热力学的角度研究某化学反应发生的可能性及进行程度（化学反应的方向和限度）基础上，又从化学动力学的角度研究了化学反应进行的快慢。使学生在原有化学反应有快慢之别，且浓度、温度、催化剂等外界条件的改变将对化学反应速率产生影响的基础上，引领学生学习化学反应速率的定量表示方法，并引导学生从定量的视角来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况。本节教材提出了“基元反应”的概念，又以栏目形式展开对“化学反应是怎样进行的”这一化学反应动力学研究的最基本问题，帮助学生从本质上理解为什么化学反应的速率会千差万别，为今后的学习的打下初步的理论基础。“基元反应”概念的提出并不会给学生增加负担，相反会对学生正确理解化学反应速率的若干问题起到提纲挈领的作用。三、学情分析：学生通过《化学2（必修）》的学习已经知道化学反应对化学反应速率产生怎样的影响，但不知道为什么能产生这样的影响、影响程度如何。本节将引领学生学习化学反应速率的定量表示方法，并引导学生从定量的视角来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况。四、教学重点和难点分析：本节的重点和难点是化学反应速率的表示方法和浓度、温度等外界因素对化学反应速率的影响。五、教学过程【设疑引入】同学们，大家知道氮肥在农业生产中有着重要的应用，为了让氮气转化为氨，从第一次实验室研制成功到工业化生产，经历了大约150年的时间。为什么一个常温常压下反应能自发、转化率也很高的反应，他的工业化道路却走的如此的艰难呢？原因就是一个：反应慢。慢到了没有工业生产的价值。这也说明，我们在研究化学反应时，只关注反应的方向和限度够不够呢？对，不够，还必须得考虑反应的速率以及影响速率的因素。我们总是希望工业生产速率越快越好，以便提高劳动生产率。那我们该怎样定量地描述反应的快慢，又该如何合理调控反应的快慢吗？假如我们每个4人小组就是一个科研攻关小组，今天我们的研究课题就是决定生产效益的化学反应速率问题。【板书】一、化学反应速率【讲授】在物理学上，物体运动的速率是怎么界定的？（单位时间内通过的路程），计算公式是。。。那化学反应速率可以表示为单位时间内什么物理量的改变呢？【交流研讨1】【小组讨论】讨论，汇报：（浓度、质量、n、Q等）【讲授】我们最常使用的是【板书】：【讲授】表示单位时间内某物质浓度的改变量。A是指参与反应的某具体物质。代表单一物质浓度改变量表示的平均速率。【板书】1.表达式（单一物质）：平均速率。单位：mol·L-1·S-1mol·L-1·min-1等。譬如【迁移应用1】（1）计算υ(NH3)=_0.4___，υ(H2)＝0.6________，υ(N2)=__0.2________。【学生汇报】学生汇报计算结果。【小组讨论】你发现这三个数字间有什么关联？【学生汇报】用不同的物质表示的同一反应速率之比=系数之比【讲授】推广到一般反应，对于反应Aa+bB=dD+eE,用不同物质表示的反应速率v(A):v(B):v(D):v(E)=a:b:d:e。【过渡】刚才有同学问了一个问题，“这明明是同一个反应，用不同的物质表示的速率是不同的，那究竟该怎么根据速率数值比较反应的快慢呢？”你有什么好办法解决这个问题吗？譬如说像这样一个问题：【迁移应用1】（2）在四种不同条件下发生该反应，测得相同时间段内化学反应速率如下。反应速率最快的是（D）A．v(H2)=0.1mol·L-1·min-1B．v(N2)=0.1mol·L-1·min-1 C．v(N2)=0.2mol·L-1·min-1D．v(NH3)=0.01mol·L-1·s-1 【学生讨论、汇报】从数学角度分析结果【板书】v(A)/a=v(B)/b=v(D)/d=v(E)/e]，【讲授】经过这样的处理就找到了他们之间的关系，按照现行国际单位制的规定，这样就实现了一个化学反应只有一个化学反应速率。注意：因为大多数化学反应具有可逆性，所以实际测得的v实际上是正逆反应速率的差值。我们就把用这种比例算出的数据定义为化学反应速率。【板书】2.定义：化学反应速率v。【讲授】根据刚才的题目可以看出，条件不同，化学反应速率也不同，同学们回忆一下，在必修阶段我们学习了v受哪些因素影响？影响规律是什么？（C，T，催，接触面积，表面性质……;影响规律）今天，我们就先从浓度开始深入研究对v的影响。【板书】二、浓度对化学反应速率的影响【交流研讨2】来看这样一组实验测得的数据，分析v与H2O2和HI浓度间有什么关系？尝试写出相应的数学表达式。【小组讨论、汇报】两反应物初始浓度分别与v成正比，即2者乘积与v成正比。[强调控制变量的思想]经过大量实验验证，就本反应而言，水和I2的浓度与v无关，所以我们可以引入一个常数k来对式子进行修正，得v=kc（H2O2）c（HI），通常称为速率方程。k称为反应速率常数，表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关。是用多个物质的瞬时浓度表示的正反应的瞬时速率。浓度不变时，反应速率常数越大反应进行的越快。每一个化学反应都对应一个关系式，[注意]那是不是所有的反应都象这个反应一样，速率与反应物浓度的乘积成正比呢？我们来看这样几个反应的速率方程。【交流研讨3】分析以下三个反应的速率方程和参与反应的各物质的浓度有什么关系？【补充说明】对第3个反应CO+NO2=CO2+NO的错误速率方程稍作说明，经过查找大量文献并得到本教材主编王磊教授的确认，第3个反应的速率方程υ=kc（NO2）因印刷失误，漏掉了c（CO），请同学们修正为υ=kc(CO)c（NO2）后再分析。【讲授】但化学反应速率与路径密切相关，速率式中浓度的方次一般要由实验确定，不能直接按化学方程式的计量系数写出。此关系式是实验测定的结果，不是放之四海而皆准的。为何不同物质的浓度对v的影响程度不同？多数反应的历程较为复杂，反应物分子要经过几步，才能转化为生成物，叫非基元反应。为什么不同的反应速率方程表达方式不同，为什么反应有快又慢？经过大量，研究发现，化学反应速率与路径有关。有些反应的历程很简单，反应物分子相互碰撞，一步就起反应变成生成物，象第3个，这种反应叫基元反应。大部分的反应不是一步完成的，而是分步进行的，第2个2步，第1个6步。各分步中又有快有慢，如第2个反应，如反应：H2(g)+I2(g)===2HI(g)实际上是由两个基元反应组成的复杂反应：I2(g)===2I(g)（快反应）①H2(g)+2I(g)===2HI(g)（慢反应）②实验证明，该反应的第一步很快，而第二步进行得较慢，该复杂反应的速率由最慢的一步决定。所以我们把在复杂反应历程中，反应速率最慢的基元反应称为复杂反应的定速步骤（或控制步骤）。该复杂反应的②就是定速步骤。【迁移应用2】合成氨反应N2+3H22NH3的速率方程为：υ=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）。（1）分析各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）可以采取哪些改变浓度的措施来提高反应速率？【小组讨论】有人说：“压缩密闭容器中气体体积时，压强对反应速率的影响本质上就是浓度对反应速率的影响”你如何理解这句话？T、催化剂等在速率方程中看不到，应是通过影响k来影响v的。故k受物质本身性质（如反应物分子的质量、大小）、温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。其中速率常数是化学反应在一定温度的特征常数，即k由反应的性质和温度决定，而与浓度无关。【归纳整合】【巩固提升】“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。为研究反应物浓度对反应速率的影响，某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：（S2O82－：过二硫酸根）实验编号①②③④⑤c(I－)/mol·L-10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82－)/mol·L-10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t2回答下列问题：（1）通过分析比较上表数据，可以得到反应速率与反应物浓度有何关系。（2）显色时间t2＝。【作业布置】1.查阅资料，工业生产中哪些反应通过增大反应物浓度来加快速率？2.课后题：1、2附：化学反应的速率（第1课时）课上导学案练习一.化学反应速率[交流研讨I]可以通过单位时间内哪些物理量的改变来表示N2+3H22NH3进行的快慢？[迁移应用1]（1）在容积为2L的密闭容器中发生反应N2+3H22NH3。某条件下，初始时N2为2mol,H2为4mol,在2s时生成NH31.6mol。则在这2s内：υ(NH3)=，υ(H2)＝，υ(N2)=_____________。[规律]（2）在四种不同条件下发生该反应，测得相同时间段内化学反应速率如下。则反应最快的是（）A．v(H2)=0.1mol·L-1·min-1B．v(N2)=0.1mol·L-1·min-1C．v(N2)=0.2mol·L-1·min-1D．v(NH3)=0.01mol·L-1·s-1化学反应速率定义式：二、浓度对化学反应速率的影响[交流研讨2]下表为298K时H2O2+2HI=2H2O+I2在不同浓度时的化学反应速率。请分析化学反应速率v与c(H2O2)和c(HI)间有何关系？实验编号12345c(HI)/mol·L-10.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/mol·L-10.1000.1000.1000.2000.300υ/mol·L-1·S-10.007600.01530.02270.01510.0228[交流研讨3]分析以下三个反应的速率方程和参与反应的各物质的浓度有什么关系？序号化学反应正反应速率方程1H2+Cl2=2HClυ=kc（H2）c0.5（Cl2）2H2+I2=2HI（气体反应）υ=kc（H2）c（I2）3CO+NO2=CO2+NOυ=kc(CO)c（NO2）基元反应：[迁移应用2]合成氨反应N2+3H22NH3的速率方程为：υ=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）。（1）分析各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）可以采取哪些改变浓度的措施来提高反应速率？[思考]有人说：“压缩密闭容器中气体体积时，压强对反应速率的影响本质上就是浓度对反应速率的影响”你如何理解这句话？[归纳整合][巩固提升]“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。为研究反应物浓度对反应速率的影响，某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：（S2O82－：过二硫酸根）实验编号①②③④⑤c(I－)/mol·L-10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82－)/mol·L-10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t2回答下列问题：（1）通过分析比较上表数据，可以得到反应速率与反应物浓度有何关系。（2）显色时间t2＝。《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）学情分析学生通过《化学2（必修）》的学习已经知道化学反应对化学反应速率产生怎样的影响，但不知道为什么能产生这样的影响、影响程度如何。本节将引领学生学习化学反应速率的定量表示方法，并引导学生从定量的视角来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况。由于速率方程属于新加入的定量表示化学反应速率的方法，学生由定性到定量理解起来相对较难，所以可以就此点进行特别设计，降低难度，并给学生提供部分相关资源材料进行辅助。《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）效果分析一、学生当堂学习评测结果题号正答率194%292%392%4100%5100%680%790%882%二、评测结果分析通过评测结果可以看出，总体结果相对满意，第6题和第8题正答率相对偏低。其中第6题出错主要在于数学运算，将速率之比等于系数之比运算时会把两者系数在分数的分母和分子上写颠倒。这是需要再进行强掉的一个点。第8题则主要问题在于选项答案中的速率单位不统一（秒和分的区别），容易遗漏此信息，这也是需要特别强化的一个点。三、附：【当堂学习效果评测题】1．在反应3H2+N22NH3中，经过一段时间后，氨的浓度增加了0.6mol/L，在此时间内用H2浓度表示的平均反应速率为0.45mol/(L·s)，则反应所经历的时间为（）A．0.44s B．1sC．0.33sD．2s2在恒温恒容的密闭容器中进行反应A（g）=B（g）+C（g），若反应物的浓度由2mol/L降到1.2mol/L需要的时间为10s，那么反应物浓度再由1.2mol/L降到0.4mol/L所需要的时间为()A.10s B.大于10s C.小于10s D.无法判断3．反应4NH3+5O24NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO物质的量增加了0.3mol，则此反应的反应速率为（）A.υ(O2)=0.01mol/L·sB.υ(NO)=0.008mol/L·sC.υ(H2O)=0.003mol/L·sD.υ(NH3)=0.002mol/L·s4．在溶液中发生的反应，对反应速率不产生影响的因素是（）A．温度 B．压强 C．浓度D．催化剂5.在密闭容器中进行的反应N2+O2=2NO，不能加快该反应的化学反应速率的因素是（）A．缩小体积使压强增大B．体积不变充入N2使压强增大C.体积不变充入氦气使压强增大D.使体积增大到原来的2倍6．在密闭容器中进行的反应4NH3+5O24NO+6H2O，反应速率可以分别用υ(NH3)、υ(O2)、υ(NO)、υ(H2O)[mol·L-1·min-1]表示，则下列关系正确的是（）A．4υ(NH3)=5υ(O2)B.5υ(O2)=6υ(H2O)C.3υ(NH2)=2υ(H2O)D.4υ(O2)=5υ(NO)7.在温度、体积不变的容器中进行反应Br2+H2==2HBr，若H2的浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L需要20s，那么再由0.06mol/L降到0.036mol/L时，需要的反应时间应为（）A.＝10sB.＝12sC.＞12sD.＜12s8．在0.5L密闭容器中进行的反应4NH3+5O24NO+6H2O，30秒后，NO物质的量增加了0.3mol，则此反应的反应速率为（）A.υ(O2)=0.01mol/L·sB.υ(NO)=0.008mol/L·sC.υ(H2O)=1.8mol/L·minD.υ(NH3)=0.002mol/L·s（答案：1．D2．B3．CD4.B5．CD6．CD7．C8．C）《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）教材分析一、课标分析：1.了解化学反应速率的定义及其定量表示方法，知道用各物质表示的反应速率执笔等于化学方程式中各物质的系数之比。2.知道化学反应的速率与参与反应的物质的浓度存在一定的定量关系，这种定量关系需要通过实验测定。3.知道反应速率常数表示单位浓度下的反应速率，反应速率常数越大，反应速率越大。二、教学目标1.知识与技能目标：通过对化学反应速率的表示方法和影响化学反应速率的因素的深入探讨，学会如何通过改变外界条件控制化学反应速率。2.过程与方法目标：通过探究活动，体验定量实验（化学反应速率的测定）在化学研究中的应用，培养进行定量实验探究的能力；通过对各种数据资料的分析和处理，培养获取和处理信息的能力以及分析推理能力。3.情感态度与价值观：通过对反应条件的优化选择，认识到化学反应原理在工业生产中的重要作用，提升对化学反应价值的认识，从而赞赏化学对个人生活和社会发展的贡献。三、教材分析：本节教材在前两节从化学热力学的角度研究某化学反应发生的可能性及进行程度（化学反应的方向和限度）基础上，又从化学动力学的角度研究了化学反应进行的快慢。使学生在原有化学反应有快慢之别，且浓度、温度、催化剂等外界条件的改变将对化学反应速率产生影响的基础上，引领学生学习化学反应速率的定量表示方法，并引导学生从定量的视角来探讨外界条件对化学反应速率的影响情况。本节教材提出了“基元反应”的概念，又以栏目形式展开对“化学反应是怎样进行的”这一化学反应动力学研究的最基本问题，帮助学生从本质上理解为什么化学反应的速率会千差万别，为今后的学习的打下初步的理论基础。“基元反应”概念的提出并不会给学生增加负担，相反会对学生正确理解化学反应速率的若干问题起到提纲挈领的作用。特别要注意的是，教材58页表2-3-2中第3个反应CO+NO2=CO2+NO速率方程给的是错误的，经过查找大量文献并得到本教材主编王磊教授的确认，第3个反应的速率方程υ=kc（NO2）漏掉了c（CO），需修正为υ=kc(CO)c（NO2）后再分析。四、教学重点和难点分析：本节的重点和难点是化学反应速率的表示方法和浓度、温度等外界因素对化学反应速率的影响。五、课时安排：本节课共分为两课时，均为探究课。《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）课上导学案练习一.化学反应速率[交流研讨I]可以通过单位时间内哪些物理量的改变来表示N2+3H22NH3进行的快慢？[迁移应用1]（1）在容积为2L的密闭容器中发生反应N2+3H22NH3。某条件下，初始时N2为2mol,H2为4mol,在2s时生成NH31.6mol。则在这2s内：υ(NH3)=，υ(H2)＝，υ(N2)=_____________。[规律]（2）在四种不同条件下发生该反应，测得相同时间段内化学反应速率如下。则反应最快的是（）A．v(H2)=0.1mol·L-1·min-1B．v(N2)=0.1mol·L-1·min-1C．v(N2)=0.2mol·L-1·min-1D．v(NH3)=0.01mol·L-1·s-1化学反应速率定义式：二、浓度对化学反应速率的影响[交流研讨2]下表为298K时H2O2+2HI=2H2O+I2在不同浓度时的化学反应速率。请分析化学反应速率v与c(H2O2)和c(HI)间有何关系？实验编号12345c(HI)/mol·L-10.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/mol·L-10.1000.1000.1000.2000.300υ/mol·L-1·S-10.007600.01530.02270.01510.0228[交流研讨3]分析以下三个反应的速率方程和参与反应的各物质的浓度有什么关系？序号化学反应正反应速率方程1H2+Cl2=2HClυ=kc（H2）c0.5（Cl2）2H2+I2=2HI（气体反应）υ=kc（H2）c（I2）3CO+NO2=CO2+NOυ=kc(CO)c（NO2）基元反应：[迁移应用2]合成氨反应N2+3H22NH3的速率方程为：υ=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）。（1）分析各物质的浓度对反应速率有哪些影响？（2）可以采取哪些改变浓度的措施来提高反应速率？[思考]有人说：“压缩密闭容器中气体体积时，压强对反应速率的影响本质上就是浓度对反应速率的影响”你如何理解这句话？[归纳整合][巩固提升]“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。为研究反应物浓度对反应速率的影响，某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：（S2O82－：过二硫酸根）实验编号①②③④⑤c(I－)/mol·L-10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82－)/mol·L-10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t2回答下列问题：（1）通过分析比较上表数据，可以得到反应速率与反应物浓度有何关系。（2）显色时间t2＝。《化学反应原理》第2章第3节化学反应的速率（第1课时）课后反思一、教学设计反思本节课在前两节从化学热力学的角度研究