高中化学第二章化学反应与能量2_3化学反应的速率和限度1教案新人教版必修21

高中化学第二章化学反应与能量2_3化学反应的速率和限度1教案新人教版必修21

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第三节 化学反应的速率和限度 从容说课 本节教学内容分为两部分： 第一部分，从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手，引出反应速率的概 念。在此基础上又通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素。这部分内容是后面学习化 学反应限度概念的基础。 第二部分，在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后，教材又设置新的实验 探究，让学生发现化学反应限度问题，经过对该问题的再认识，逐步形成了化学反应限度的 概念，并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。 本节教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出 有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。 采用“指导发现与问题解决相结合”的教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。 其主要过程是： 创设情景、引导发现、探索问题 ―→ 提出新的概念 提出研究题目 ―→ 组织探究学习活动、收集信息 ―→ 内化、概括、建立概念体系 ―→ 实际应用 关于“化学反应速率”的具体教学程序设计为： 关于“化学反应的限度”的具体教学程序设计为： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 本节内容划分为两课时：第一课时是化学反应速率的概念、表示方法以及影响因素；第 二课时是化学反应限度的概念，化学平衡状态的本质、外部特征、影响反应限度的因素及燃 料利用问题。 第 1 课时 化学反应速率 作者，毛罕华，镇江市上党高级中学 获江苏省高中新课程创新设计三等奖 [设计思想] 本节课总体设计思想是：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生 充分地表达自己想法的机会。学生初次接触化学反应速率知识，对化学反应速率有神秘感和 探索欲望。要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实 验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。从课堂教学目标的三个维 度着手，对教材的三个部分(化学反应速率的概念、化学反应速率的简单计算、外界因素对 化学反应速率的影响)通过探究性实验对学生展开科学方法、创新意识的教育，让学生体验 探究自然规律的艰辛与喜悦。 在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，首先通过一组实 验，引入课题。在实验——观察——讨论——推测的过程中，学习和理解化学反应速率的概 念。在此基础上，通过实验探索和讨论外界因素对化学反应速率的影响。最后，让学生自己 讨论回答教材中的问题以检验学生对所学知识的实际应用能力。 根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要，采取启发、讨论、实验探究等 教学方法，并结合多媒体进行教学。 [教材内容分析] 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 本节教材简洁地介绍了化学反应速率相关理论和应用，在知识内容上教材主要涉及三个 知识点，化学反应速率的概念、化学反应速率的简单计算、外界因素对化学反应速率的影响。 外界因素对化学反应速率的影响是本节课的重点，化学反应速率的计算是本节课的难点。 本节教材设置了探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，新课引入的两个 演示实验为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“两者产生气泡快慢有别”这一实验现 象，就会情不自禁地提出问题，产生强烈的探索欲望；紧接着学生根据实验现象，经过逻辑 推理，得出相关结论；当学生理解化学反应速率的概念并能进行简单计算后，教材又对外界 因素对化学反应速率的影响进行探究，同时又设置了一个讨论题，让学生自己分析“问题解 决”栏目习题，以加深外界因素对化学反应速率影响的理解。课本习题中的第 3、4、5、6、 7 等小题，都是本课时探究教学内容的应用和延伸。 当然，为了更好地实施探究教学，还需对本节教材内容作必要的处理和补充。 (1)变教材中的教师演示实验为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还 能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。 (2)对于化学反应速率的计算，教材是以叙述的形式提出的，这不利于学生对概念的理 解和记忆，可以通过适当练习巩固知识点。 (3)教材中外界因素对化学反应速率的影响知识点陈述比较简单，教学中可突出展示研 究外界因素对化学反应速率的影响的方法过程，让学生在掌握外界因素对化学反应速率影响 的基本知识的同时感受坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养学生数 据处理的能力。 [教学目标分析] 知识与技能 1．通过实验探究认识不同的化学反应及其反应速率不同，了解化学反应速率的概念及 其表达方式，知道反应的快慢受浓度、温度、压强、催化剂等条件的影响。 2．认识控制化学反应速率对人类生产、生活的意义。 3．学习实验探究的基本方法，提高观察和动手实验的能力，逐步学会比较、归纳等学 习方法。 过程与方法 1．了解实验原理，熟练掌握实验操作。 2．培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。培养学生正向思维、 逆向思维、发散思维能力。 情感、态度与价值观 培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度，培养学生的团队协作精神。 教学准备 1．分组：两人或四人为一个小组 2．实验准备：滤纸、试管、蒸馏水、无水酒精、金属钠、4%过氧化氢溶液、二氧化锰。 3．制作课件 4．场地：有多媒体放映设备的实验室 教学过程设计 [情景创设] 展示图片资料，使学生了解自然界或生产、生活中的化学反应进行有快、慢之分。例如， 爆炸、铁桥生锈、奶的变质、溶洞的形成。结合这些例子说明人类需要控制反应进行的快慢。 [提出问题]怎样比较和判断反应的快慢？请提出你认为可行的方法，并进行实验。 [学生分组实验] 取两只小烧杯，各加入 25 mL 蒸馏水、无水酒精。取两小块绿豆般大小的金属钠，用滤 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 纸吸干表面的煤油，分别投入盛有蒸馏水、酒精的两只小烧杯中，观察、比较和记录发生的 现象。 通过观察可得，蒸馏水与金属钠的反应比无水酒精剧烈，钠较快消失，产生的气泡十分 剧烈，使钠在水面迅速游动，而金属钠在无水酒精中只是缓缓放出气体。 [教师补充讲解] 同学们通过肉眼观察来比较两种化学反应速率的大小，实验还说明反应主要决定于反应 物的性质。但是，如果只是研究一个化学反应的快慢，例如：可以通过哪些实验现象来判断 金属钠与无水酒精反应的快慢？ [讨论与交流] 1．可以从放出的 H2 的快慢来判断，例如形成气泡的多少。 2．可以从钠在反应中消失的快慢来判断，例如多少时间钠反应完。 3．可以从单位时间内生成 H2 的体积多少等等来判断反应的快慢。 [归纳与小结] 比较的方法可以帮助我们判断两种或几种化学反应速率的相对大小，但是要判断一种化 学反应速率的大小，应当看该反应物在单位时间里减少的量或单位时间里生成物增加的量。 由于反应都在一定的容器或一定体积的溶液中进行，反应物或生成物量的减少或增加可以通 过容器或溶液中物质浓度的增加、减少来表示。因此，我们可以得到如下结论： 一、化学反应速率 1．概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 2．表示方法：化学反应速率可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。 表达式：v＝Δc t 其常用单位是 mol·(L·min)－1 或 mol·(L·s)－1 [思考]如何认识反应速率？ 1．某一反应物的浓度是 2 mol·L－1，经过两分钟的反应，它的浓度变成了 1.6 mol·L －1，求该反应的反应速率。 2．在一定条件下 N2＋3H2 2NH3 的反应中，起始 c(N2)为 2 mol·L－1，c(H2)为 5 mol·L －1，反应到 2 分钟时，测得 c(NH3)为 0.4 mol·L－1，(1)分别用 N2、H2、NH3 表示该反应的速 率。(2)反应到 2 分钟时，c(N2)为____，c(H2)为________。 [小结] (1)化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某 一时刻的瞬时速率； (2)同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，但表示的意义是相同的， 而且必须注明反应物质。起始浓度不一定按比例，但是转化浓度一定按比例； (3)对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率， 它们不存在浓度的改变； (4)同一化学反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中化学计量数之比。如：2A(g) ＋3B(g) C(g)＋4D(g) v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝2∶3∶1∶4。 [交流与讨论] 我们已经知道，决定化学反应速率的主要因素是反应物的性质，而外界条件也是反应速 率的影响因素。请大家依据自己的经验和学习过的反应知识，讨论哪些外界条件能影响反应 速率，发生怎样的影响。 二、影响化学反应速率的因素 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 1．内因：化学反应速率的大小主要决定于反应物的性质。 2．外因：温度——温度愈高反应速率愈快；催化剂——能大大增加化学反应速率；反 应气体的压强、固体反应物的颗粒度、反应物接触面的大小等很多因素对反应速率都有影响。 [实验探究] 分组进行课本上的实验探究：温度、催化剂对反应速率的影响。 [交流与讨论]举例说明在生产、生活和化学实验中，人们是怎样加速或延缓化学反应速 率的。 [归纳与小结] 1．在实验室，常常通过加热的方法，提高反应物的温度来增大反应速率。 2．在合成氨工业、二氧化硫的氧化制三氧化硫，都是在较高的温度下进行，以加快反 应速率。 3．在现代化学和化工生产中约 85%的反应需要使用催化剂加快反应的速率。 4．为防止食品变质，我们将食品放入冰箱中保存，降低温度，可延缓食品变质的速率。 参考练习 1．下列关于化学反应速率的说法正确的是( ) A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量浓度的减少或任何一种生成 物物质的量的增加 B．化学反应速率为 0.8 mol·(L·s)－1 是指 1 s 时某物质的浓度为 0.8 mol·L－1 C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 D．决定反应速率的主要因素是反应物的浓度 2．面粉厂必须严禁烟火的主要原因是( ) A．防止火灾发生 B．防止污染面粉 C．吸烟有害健康 D．面粉颗粒极小，当其扩散在空气中与空气充分接触，一旦引发反应，极易发生爆炸 3．反应 4NH3(气)＋5O2(气) 4NO(气)＋6H2O(气)在 10 L 密闭容器中进行，半分钟 后，水蒸气的物质的量增加了 0.45 mol，则此反应的平均速率 v (x)(反应物的消耗速率或 产物的生成速率)可表示为( ) A． v (NH3)＝0.010 mol·(L·s)－1 B． v (O2)＝0.001 0 mol·(L·s)－1 C． v (NO)＝0.001 0 mol·(L·s)－1 D． v (H2O)＝0.004 5 mol·(L·s)－1 4．在 10 ℃时某化学反应的速率为 0.1 mol·(L·s)－1，若温度每升高 10 ℃反应速率 增加到原来的 2 倍。为了把该反应速率提高到 1.6 mol·(L·s)－1，该反应需在什么温度下 进行？( ) A．30 ℃ B．40 ℃ C．50 ℃ D．60 ℃ 5．NO 和 CO 都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对 此反应，下列叙述正确的是( ) A．使用适当的催化剂不改变反应速率 B．降低压强能提高反应速率 C．升高温度能提高反应速率 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 D．改变压强对反应速率无影响 参考答案：1.C 2.D 3.C 4.C 5.C 运用与提高 1．某温度时，浓度都是 1 mol·L－1 的两种气体 X2 和 Y2，在密闭容器中反应生成气体 Z,2 min 后 c(X2)为 0.4 mol·L－1，c(Y2)为 0.8 mol·L－1，生成的 c(Z)为 0.4 mol·L－1，则该反 应的化学方程式(Z 用 X、Y 表示)是( ) A．X2＋2Y2 2XY2 B．2X2＋Y2 2X2Y C．3X2＋Y2 2X3Y D．X2＋3Y22XY3 2．某温度下，反应 2N2O5 4NO2＋O2。 开始时 c(N2O5)＝0.040 8 mol·L－1，经 1 min 后测得 c(N2O5)＝0.030 mol·L－1，则该反 应速率为( ) A．v(N2O5)＝1.08×10－4 mol·(L·s)－1 B．v(NO2)＝1.8×10－4 mol·(L·s)－1 C．v(O2)＝9.0×10－5 mol·(L·s)－1 D．2v(NO2)＝v(N2O5) 3．生产面粉的工厂都要挂上“严禁烟火”的牌子，是因为面粉颗粒极小，容易燃烧并 可能引起爆炸。请尝试设计一个面粉爆炸的实验(注意安全)。 参考答案：1.C 2.C 3.略 拓展与探究 用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答： (1)实验过程如下图所示，分析判断：________段化学反应速率最快，________段收集 的二氧化碳气体最多。 (2)为了减缓上述反应的速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是________。 A．蒸馏水 B．氯化钠固体 C．氯化钠溶液 D．浓盐酸 (3)除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措施来减缓化学反应速率？(至少回答两 种) 课后作业 课本习题第 3、4、5 小题 拓展视野 与化学反应速率相关的诺贝尔化学奖 1909 年 W.奥斯特瓦尔德(德国人) 从事催化作用、化学平衡以及反应速率的 研究 1929 年 A.哈登(英国)，冯·奥伊勒—歇 尔平(瑞典) 阐明了糖发酵过程和酶的作用 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 1963 年 K.齐格勒(德国)、G.纳塔(意大 利) 发现了利用新型催化剂进行聚合的方法， 并从事这方面的基础研究 1967 年 R.G.W.诺里会、G.波特(英国)M. 艾根(德国) 发明了测定快速化学反应的技术 1997 年 P.B.博耶(美国)、J.E.沃克尔(英 国)、J.C.斯科(丹麦) 发现人体细胞内负责储藏转移能量的离 子传输酶 2001 年威廉·诺尔斯、巴里·夏普莱斯 (美国)、野依良治(日本) 在“手性催化氢化反应”领域取得成就 活动与探究 1995 年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。大气中的 臭氧层可滤除大量的紫外光，保护地球上的生物。近来由于大气中污染物(如冰箱制冷剂氟 利昂 CF2Cl2 和汽车尾气中的氮氧化物等)不断增加使得臭氧层遭到破坏，从而造成对环境和 生物的严重影响。氟利昂能产生 Cl 原子，Cl 原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的 分子式为 O3)。有关反应为 CF2Cl2―→CF2Cl＋Cl NO2―→NO＋O 因此 Cl 原子或 NO 分子能消耗大量的 O3 Cl＋O3―→ClO＋O2 NO＋O3―→NO2＋O2 ClO＋O―→Cl＋O2 NO2＋O―→NO＋O2 总反应 O3＋O===2O2 总反应 O3＋O===2O2 在上述臭氧变成氧气的反应过程中，Cl 和 NO 起什么作用？应如何保护臭氧层？