化学反应速率案例

第3节化学反应的速率栖霞一中徐丽丽【课程标准与教材分析】化学反应的方向和限度是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，此外，还要从化学动力学的角度研究化学反应进行的快慢。学生通过《化学2（必修）》的学习已经知道化学反应有快慢之别，但不知如何定量描述化学反应的快慢；已经知道浓度、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？本节教材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。为了从本质上揭示化学反应的复杂性，本教材提供了“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”这一问题的分析，在不增加学习难度、不过多引入概念的情况下，引导学生关注“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速率会千差万别，为今后学习打下初步的理论基础。【学情分析】“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，引出“基元反应”概念后，在基元反应层次上揭示活化能的物理意义，保证了学生所学知识的科学性。【教学目标与要点分析】知识与技能目标：使学生知道化学反应速率的定量表示方法，并初步了解测定某些化学反应的速率和实验方法。使学生进一步了解浓度、温度、压强、催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律使学生知道活化能的概念及对化学反应速率的影响过程与方法目标通过对“化学反应速率的表示方法”探究，让学生体验如何进行定量实验的设计，如何完成实验数据的记录及处理等，提高他们利用定量实验研究问题的能力通过对浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响等问题的研讨，培养学生分析、处理数据并从中获取信息的能力情感态度与价值观通过学习化学反应速率概念与实际的联系、运用、激发学生的学习兴趣形成反应“条件”的观念，意识到学习化学对利用化学反应为人类服务的重要意义认识理论来源于实践，又指导实践，培养学生科学的世界观【教学重点、难点】知识与技能上的重点、难点化学反应速率的表示方法以及浓度、温度、催化剂等外界因素对化学反应速率的影响过程与方法上的重点、难点让学生体会定量实验在化学研究中的应用，培养学生分析数据、获取信息的能力【教学策略】实验法、动画演示、分析归纳、交流研讨等【教学实施】1、对学生进行分组，进行组内分工，从而合理利用时间2、进行实验仪器、药品的准备【课时安排】4课时【教学过程】教师活动学生活动设计意图【引入】2H2+O2=2H2O其化学平衡常数数量级高达1083，表明反应正向进行的趋势极大，但常温常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气体也不会生成水，而将混合气体点燃时，在爆鸣声中可瞬间完成，说明研究化学反应时，只关注反应的方向和限度是不够的，还要考虑化学反应速率，怎样定量的表示化学反应速率？反应条件的改变是怎样影响化学反应速率的？聆听思考准备进入新课的学习引用身边熟悉且常见的反应来激发学生学习积极性，明确学习方向一、化学反应速率【活动·探究】①指导学生进行分组实验，对学生操作实验是否规范进行巡视指导②对各组实验数据进行汇总③提出问题：如果分别用单位时间内盐酸浓度的减少，氯化镁浓度的增大来表示该化学反应的速率需要那些数据？二者在数值上是否相等？为什么？①根据各组汇总的数据，讨论怎样表示该反应的速率且填入表格②观察讨论：盐酸浓度的不同对反应速率产生怎样的影响？①让学生尝试对化学反应速率进行定量研究②培养学生实验观察与对比能力③培养学生动手操作能力【板书】1、定义：2、表达式：V（A）=△C(A)∕△t单位：Mol·L-1·s-1Mol·L-1·min-1Mol·L-1·h-1①阅读化学反应速率定义②将化学反应速率定义由文字转为数学表达式③思考并得出单位④根据《物理》所学：从表达式中明确此速率实际上是某段时间间隔内的平均反应速率①让学生理解反应速率的表示方法②注意培养各学科间的相互联系【投影】某一反应的速率与时间关系图运用图像和《数学》极限知识明确：时间间隔越短，这段时间发生的浓度变化越接近瞬时反应速率①培养学科间相结合的能力②培养善于思考、总结规律的学习习惯【练习】课后第1题用不同的反应物，生成物表示同一反应的化学反应速率4、【总结】各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比5、为了统一，将化学反应速率定义为V=(-1∕a)·△C(A)∕△t=(-1∕b)·△C(B)∕△t=（1∕d）·△C(D)∕△t=(1∕e)·△C(E)∕△t①利用表达式计算②讨论各物质表示的速率与方程式间的关系①通过练习进行巩固②培养学生分析数据的能力【过渡】在前面镁条与盐酸反应的实验中，已让同学观察盐酸浓度的不同对速率的影响是不同的①回忆思考②根据已作实验进行表述回忆实验中所观察的现象，引出浓度对速率的影响【板书】二、浓度对化学反应速率的影响由实验知：增大反应物浓度，可提高化学反应速率【讲述】这样的反应我们已学过很多如：在空中加热铁丝，铁丝只能变得红热，而铁丝在充满氧气的集气瓶中点燃则可以剧烈燃烧，火星四射，那么反应物浓度与反应速率之间存在定量关系吗？聆听回顾思考通过对已学知识的回顾，启发学生思考，使学生乐于接受，激发学生的学习兴趣【交流·研讨】根据表2-3-1找出化学反应速率与H2O2①讨论得出速率与该反应物浓度间的关系②利用数学知识得出表达式培养学生善于观察，善于总结的能力【板书】1、V=kC(H2O2)·C(HI)【讲解】式中比例系数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，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常k越大，反应进行得越快。聆听思考总结通过对表达式的讲解，使学生明确速率常数的含义及影响因素，让他们对k有初步的认识观察表2-3-2，关系式中浓度的方次与化学方程式中的系数有无确定关系2、【总结】：一个反应的化学反应速率与参与反应的物质浓度关系式是实验测得的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出观察、总结明确学习目标：知道化学反应速率与反应物浓度存在一定的定量关系，这种定量关系通常通过实验测定3、【讲述】对于气体反应，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成正比，因此，压强的改变也会对化学反应速率产生影响【提问】对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率有无影响？思考、讨论得出答案培养类比能力【过渡】通过必修课的学习已知道温度对化学反应速率的影响，温度与化学反应速率之间存在定量关系吗？【板书】三、温度对化学反应速率的影响【讲述】：①范托夫总结的温度对速率的影响规律是什么？②分组讨论温度与化学反应速率常数的关系③与《必修》所学知识相比，你对“温度对反应速率的影响”这一问题有哪些新的认识？还有哪些疑问？①回忆、思考②通过观察表2-3-3的数据，讨论温度对反应速率的影响③由表中所提供数据发现与范托夫经验规则相矛盾①使学生认识到温度是通过改变反应速率常数来影响化学反应速率的②引发学生好奇心，激发进一步探究“温度影响速率”的兴趣【板书】1、k=Ae-Ea/RTK:反应速率常数A:比例常数e:自然对数的底R:摩尔气体常量Ea:活化能单位：J·mol-1或kJ·mol-1【讲解】该经验公式表明，当Ea>0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之增大聆听、整理使学生体验到定量研究在化学中的应用，感受化学科学的魅力【提问】根据表2-3-4中一些反应的活化能的数据可知，各反应之间的活化能相差很大，由经验公式观察Ea值的大小是否关系到改变温度对速率影响程度的大小？讨论得出结论：①Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度越大。②升高相同温度时，不同化学反应的速率增加的倍数不同通过思考让学生自己发现规律得出结论，培养理论联系实际的能力【指导学生】阅读课本第60页，参看“追根寻源”根据学生的回答进行总结归纳和讲解【板书】2、活化能：基元反应：【阅读回答问题】：①阿伦尼乌斯提出什么样的假设？②基元反应③活化能④活化能与反应速率常数的关系①培养自学能力②通过“追根寻源”，从思路上给部分学生一定的启发【投影】关于活化能的图像观察、思考帮助学生理解活化能的意义【引入】由阿伦尼乌斯公式可知，如果温度和活化能改变相同的数值，可以相同程度的影响反应速率常数，采用升高温度的方法提高化学反应速率往往对设备的要求很高，难以实现。所以我们从另一角度考虑：能否通过改变活化能来改变反应速率以一位研究员身份去考虑、探究改变反应速率的捷径换位思考，让学生转变身份，激发学生学习和思考的积极性【板书】四、催化剂对化学反应速率的影响【交流·研讨】表2-3-5【提出问题】：①催化剂对化学反应速率有怎样的影响？②影响程度如何？为什么？③利用乙烯与氧气的反应，组织学生讨论催化剂特点分组讨论①从表中数据找答案②从乙烯与氧气发生的两个反应去考虑，去探究①使学生通过具体反应体会到催化剂是改变化学反应速率的最有效的途径②培养探究能力【讲述】①催化剂可以较大幅度地降低反应的活化能，从而有效的提高反应速率②通过乙烯与氧气的反应可知研制高效催化剂来提高相关化学反应的速率对化工生产具有重要意义①通过讨论回答问题②聆听、总结学以致用，明确所学知识对化工生产的重要性【提问】催化剂为什么能降低反应活化能？参考图2-3-9【投影】微观动画演示：骑自行车爬坡通过示意图及动画演示真正明确催化剂的作用让学生深刻体会到催化剂是通过改变反应历程来提高化学反应速率的【总结】1、催化剂通过参与反应，改变反应历程，降低反应的活化能来提高反应速率2、催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率【讨论】：如何通过控制化学反应速率来更好的利用化学反应？记录讨论、总结为本章第4节的学习进行铺垫【小结】学生总结培养综合归纳能力【布置作业】1、课后第2题2、查找资料，理解工业上常采取哪些措施控制化学反应速率？提高综合应用能力【教学反思】在本节教学中，应用探究实验，展示图像，动画演示等激发学生学习兴趣和