化学反应速率和限度.docx
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化学反应速率和限度
化学反应速率和限度
教案
课题：
第二章第三节授课班级
课时1.5
教
学
目
的知识
与
技能1、了解化学反应的快慢
理解和掌握化学反应速率的概念及表示方法
掌握影响化学反应速率的条
过程
与
方法通过学生动手实验，培养学生观察和描述现象的能力，并根据实验现象探究、分析、推理和判断的能力
情感
态度
价值观1、1、通过实验，激发学生的求知欲和学习兴趣；
2、通过问题讨论、培养学生善于思考，勤学好问，勇于探索的优秀品质。
重点化学反应速率的概念；了解影响化学反应速率的因素
难点影响化学反应速率的因素
知
识
结
构
与
板
书
设
计第二章第三节化学反应的速率和限度
一、化学反应的速率
定义：
单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示
单位：
ol/L•sol/L•in
表达式：
v==
△c表示物质A浓度的变化△t表示时间
有关化学速率的注意事项：
化学反应速率的计算
同一反应中各物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比
对于反应A+nBpc+qD来说，则有
二、影响化学反应速率的因素
内部因素：
在相同外界条件下，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的内部因素。
外部因素
浓度对化学反应速率的影响
○1其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率
○2理论解释：
浓度增大活化分子数增多有效碰撞次数增大化学反应速率加快
压强对化学反应速率的影响
○1结论：
对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，压强增大浓度增大
○2理论解释：
在其他条件不变时，压强增大浓度增大活化分子数增大有效碰撞次数增大速率增大
温度对化学反应速率的影响
○1结论：
在其他条件不变的条件下，温度越高化学反应速率越快
○2解释：
浓度一定时，温度越高，反应物分子的能量就越高，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子反应物分子中活化分子的百分数增大有效碰撞次数增大反应速率增大。
催化剂对化学反应速率的影响
○1结论：
在其他条件不变的条件下，催化剂能够改变化学反应速率。
能加快化学反应速率的叫正催化剂；能减慢化学反应速率的叫负催化剂。
○2解释：
使用催化剂降低反应物所需的能量更多的反应物的分子成为活化分子大大增加单位体积内的活化分子百分数成千成万倍的增大化学反应速率
教学过程
教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动
［导课］多媒体播放影片
［讲］北京的故宫是世界著名的古建筑群，是祖国珍贵的文化遗产。
在保和殿后，有一块巨大的“云龙陛石”，上面雕有精美的蟠龙图案。
但是，近些年来浮雕已开始受损，一些细小的花纹已变得模糊不清。
在太和殿周围的玉石护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹也不同程度地受到腐蚀。
据统计，世界上的古建筑在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重，有的已面目全非。
这真是一场大的灾难。
造成这场灾难的元凶是什么呢？
它就是我们在前面介绍过的酸雨。
为什么以前几百年腐蚀很慢，而近十几年腐蚀却变快了呢？
这就会涉及化学反应的速率的问题。
［引入］通过前面的学习，同学们已经认识了化学反应中物质变化和能量变化的实质。
在利用化学反应制取所需物质时，我们希望在较短时间生产出更多的产品，今天我们就从化学反应的快慢和限度的角度来研究这个问题。
我们先研究个问题：
化学反应的快慢。
［板书］第二章第三节化学反应的速率和限度
［投影展示］快慢不同的化学变化图片，如生成烟花的反应、青铜大钟的腐蚀、溶洞的形成、爆炸、塑料的降解、氢氧化铁的制备等。
［思考与交流］在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象，有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。
你了解下列化学变化过程中进行的快慢吗？
反应的快慢与我们有什么关系？
［问］初中物理学习了有关物理运动的知识，我们知道不同的物体的运动快慢是不同的，有的物体运动相当快，而有的物体运动相当慢。
用什么物理量表示不同物体运动的快慢呢？
这一物理量是如何定义的？
常用的单位是什么呢？
运动速率：
单位时间内物体移动的距离，单位/S
［问］那我们又应该如何表示化学反应的快慢呢？
［过］总的来说，不同的物质在反应时有快慢之分。
在化学反应中用化学反应的速率来表现反应的快慢。
［板书］一、化学反应的速率
定义：
单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示
单位：
ol/L•sol/L•in
表达式：
v==
△c表示物质A浓度的变化△t表示时间
［点击试题］例1在N2+3H22NH3反应中，自开始至２秒，氨的浓度由０变为0.6ol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？
［随堂练习］在某一化学反应中，反应物B的浓度在5s内从2.0ol/L变成0.5ol/L，在这5s内B的化学反应速率为____________
［讲］同学们完成的都很好，但是在具体的运用和理解化学反应速率时，还应注意下面几个问题
［板书］4、有关化学速率的注意事项：
［投影小结］
化学反应速率是平均速率，只有正值没有负值，只有大小没有方向。
在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数。
因此，它们的化学反应速率也被视为常数。
对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应速率。
因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。
［过］下面让我们具体来看一下化学反应速率计算当中的几个典型例题
［板书］5、化学反应速率的计算
［点击试题］例2、合成NH3的反应为N2+3H22NH3。
现在某2L的容器中充入2ol的N2和5ol的H2。
反应5分钟后，容器中的N2的物质的量减少为1ol。
试求：
5分钟后，容器中H2和NH3的物质的量。
5分钟内三者的反应速率各是多少？
三者速率是否相等
［讲］有关化学反应速率的计算，有着其特有的运算模式，即三段法。
在与化学反应方程式各对应物质下标明三个量：
初始状态各物质的量改变量终止状态各物质的量其中改变量与化学计量数成正比来解决。
［副板书］N2+3H22NH3
反应前2ol5ol
变化1ol3ol2ol
反应后1ol2ol2ol
v==0.1ol/L•in
v==0.3ol/L•in
v==0.2ol/L•in
v:
v：
v==1：
3：
2
［讲］由第3问我们可以得出结论
［板书］同一反应中各物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比
［讲］我们可以利用这条规律，据系数比求其他物质的速率，也可以据速率比求系数比
［随堂练习］1、反应4NH3＋5o24No＋6H2o
在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45ol,则此反应的平均速率
A、ν=0.0101ol.L-1.s-1
B、ν=0.0010ol.L-1.s-1
c、ν=0.0010ol.L-1.s-1
D、ν=0.045ol.L-1.s-1
在一定条件下，A+nB=pc的反应中，各物质的化学反应速率为v=aol/,v=0.5aol/,v=aol/,则该反应的化学方程式为：
____________________
［讲］对于同一个反应，我们可以用不同的数值来表示同一个反应的速率，这就出现了比较化学反应速率快慢的题型
［点击试题］例3、在四个不同的容器中，在不同条件下进行反应：
N2+3H22NH3据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是
A、ν＝0.1ol/
B、ν
A.钢铁腐蚀B.食物腐坏c.炼钢D.塑料老化
［讲］改变化学反应速率在实践中有很重要的意义，我们可以根据生产和生活的需要，采取适当措施改变化学反应速率。
那么，如何能够改变化学反应速率呢？
［探究实验］各取一根镁条和一根铝条分置于两支加有2～3L3ol/L硫酸溶液的试管中。
观察产生气泡的快慢；
实验现象：
镁条反应速率比铝快
实验结论：
活泼的反应快
［板书］二、影响化学反应速率的因素
内部因素：
在相同外界条件下，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的内部因素。
［过］化学反应速率是化学反应快慢的没的化学反应，具有不同的化学反应速率，这是由于参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素，那么，化学反应速率对于某一反应来说是不是就是一成不变的呢？
不是，因为其他因素如温度、浓度、压强对不同化学反应产生影响时，会使同一反应在不同条件下有不同的反应速率。
下面我们就来讨论一下外界条件对化学反应速率的影响。
［板书］2、外部因素
［问］我们所说的外界条件主要指哪些方面？
主要指浓度、温度、压强、催化剂、表面积等。
［讲］我们先来讨论一下浓度对化学反应速率的影响
［板书］浓度对化学反应速率的影响
［探究实验］甲做大理石与1ol/L盐酸的反应；乙做大理石与0.1ol/L盐酸的反应，
实验现象：
甲的试管中有大量气泡产生，反应剧烈。
而乙的试管中气泡产生较慢。
结论：
相同条件下，浓度大的反应快。
［讲］许多实验表明，其他条件不变时，增加反应物的浓度可以增大化学反应速率。
［板书］○1其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率
［问］要想从本质上理解化学反应速率改变的原因，还得从反应的过程和本质说起，请大家回忆一下化学反应的过程和本质都是什么呢？
化学反应的过程是反应物分子中的原子重新组合在生成物分子的过程，其本质是反应物分子中旧的化学键的断裂和新的化学键的形成的过程。
［讲］反应物分子中旧键的断裂与生成物分子中新键的形成必须要靠反应物分子的相互接触，相互碰撞才可以完成。
所以反应物分子的相互碰撞是发生化学反应的先决条件，事实证明，反应物分子间单纯的接触或碰撞并不一定就发生化学反应，也就是碰撞存在着的有效性，在所有碰撞中有效碰撞是很少的，我们把能发生反应的碰撞叫有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫活化分子
［讲］应该注意的是，发生有效碰撞的必须是活化分子。
但活化分子间的碰撞却不一定就是有效碰撞。
因为有效碰撞不仅需要足够的能量。
还需要正确的取向，这和运动员投篮球是一个道理。
如果投球无力，球挨不着篮框，投不中；如果投球不足，但方向不对，同样也投不中；只有力足，方向正中才能投中。
［投影］动画演示：
有效碰撞
○1碰撞过轻○2碰撞取向不好○3活化分子的有效碰撞
［讲］无论是运动员投篮球还是化学反应都表明只有能量和取向都满足时，才会发生有效碰撞。
在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子承反应物中所占百分比是一定的，因此单位体积内活化分子数与单位体积内的反应物的分子数成正比。
也就是和反应物的浓度成正比。
当反应物浓度增大时，单位体积内活化分子数目增多，发生有效碰撞的次数就相应增多，化学反应速率也随之加快了。
［板书］○2理论解释：
浓度增大活化分子数增多有效碰撞次数增大化学反应速率加快
［讲］值得我们注意的是：
对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。
对于可逆反应，增大一种物质的浓度，正逆反应速率都增加。
固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率。
固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，有效碰撞资料将增加，所以能加快化学反应速率。
［过］下面我们来讨论压强对化学反应速率的影响
［问］压强一词跟什么有关？
［讲］压强对化学反应速率的影响，指的是有气体参加的化学反应。
当温度一定时，压强增大，体积减小，单位体积内分子数增加，相当于浓度增大，故压强增大可增大化学反应速率。
［板书］压强对化学反应速率的影响
○1结论：
对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，压强增大浓度增大
○2理论解释：
在其他条件不变时，压强增大浓度增大活化分子数增大有效碰撞次数增大速率增大
［讲］值得注意的是，由于压强的变化对固体、液体或溶液的体积影响很小，因而它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们的反应速率没有影响，而对于可逆反应，压强增大，正、逆反应速率都增大。
而对于气体反应体系，有以下几种情况：
［投影小结］
I恒温时，增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快
II恒容时，充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快
充入惰性气体总压增大，各物质浓度不变，反应速率不变
III恒压时，充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢
［问］为什么夏天仪器容易变质，而冰箱可保鲜？
温度高，食品腐烂快，易变质
［探究实验］温度对化学反应速率的影响
反应原理：
2H2o2==2H2o+o2↑
操作方法：
在三支相同的试管中分别加入2-3L约5%的双氧水，然后在每一去试管中滴加2滴1ol/L的Fecl3溶液后立即套上气球。
等三支试管上的气球大小差不别相同时，同时置于三个分别盛有热水、冷水、空烧杯中，观察现象
［投影］
结论：
在其他条件不变的条件下，温度越高化学反应速率越快。
［板书］温度对化学反应速率的影响
○1结论：
在其他条件不变的条件下，温度越高化学反应速率越快
○2解释：
浓度一定时，温度越高，反应物分子的能量就越高，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子反应物分子中活化分子的百分数增大有效碰撞次数增大反应速率增大。
［讲］实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2-4倍，同时，我们还应了解到，此规律对于吸放热反应均适用。
一般地说，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大，也更易于控制，是实验室最常用的增大化学反应速率的方法。
但值得我们注意的是，对于可逆反应，正、逆反应速率都随温度的升高而增大。
［探究实验］催化剂对化学反应速率的影响
反应原理：
2H2o2==2H2o+o2↑
操作方法：
在3支大小相同的试管中各装入2-3L约5%的H2o2溶液，再向其中2支试管中分别加入少量no2粉末、1-2滴1ol/LFecl3溶液。
观察实验现象
［投影］
［板书］催化剂对化学反应速率的影响
○1结论：
在其他条件不变的条件下，催化剂能够改变化学反应速率。
能加快化学反应速率的叫正催化剂；能减慢化学反应速率的叫负催化剂。
［讲］在实际应用中，如不特别说明，凡是说催化剂都是指正催化剂。
约80%-85%的化工生产过程要使用催化剂。
使用催化剂的目的是加快反应速率，提高生产效率。
催化剂参加化学反应，但反应前后的质量和化学性质是不变的。
催化剂具有高度的选择性和专一性。
我们常提到的酶就是一种非常好的催化剂
［板书］○2解释：
使用催化剂降低反应物所需的能量更多的反应物的分子成为活化分子大大增加单位体积内的活化分子百分数成千成万倍的增大化学反应速率
［讲］在使用催化剂时我们要防止催化剂中毒。
催化剂中毒是指催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏的现象。
另外，催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。
［思考与交流］1.请预计大理石分别与0.1ol/L和1ol/L的盐酸反应的快慢。
你能得出什么结论吗？
增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢。
块状caco3、粉末状caco3与0.1ol/L的盐酸反应谁快谁慢？
为什么？
增大固体表面积可以加快反应速率
实验室进行化学反应时，常常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。
为什么？
离子反应速率快，瞬间完成。
授课班级
课时1.5
教
学
目
的知识
与
技能1、了解化学反应平衡状态的概念
知道达到化学反应限度的特征
了解探究反应条件在生产生活和科学研究中的作用，认识提高燃料的燃烧效率的重要性和方法
过程
与
方法通过实验时观察到的实验现象发现问题并探究原因，从而了解化学反应限度的概念；培养实验观察能力、发现问题的能力及分析探究能力，体验科学探究的过程和化学研究的基本方法，培养自主学习的能力
情感
态度
价值观1、通过对实验现象的观察和原因控，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神
通过同组合作实验和全班同学共同交流培养合作精神和与人沟通交流分享的精神
重点化学反应的限度的概念；了解影响化学反应限度的因素
难点化学反应限度的本质原因及外部特征
知
识
结
构
与
板
书
设
计三、化学反应的限度
研究对象：
可逆反应
化学平衡的建立
化学平衡状态：
在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
特征：
逆动定变
化学平衡的建立与反应途径无关
化学平衡的标志
以A+nBxc+yD为例，
v==v
v:
v==x:
c、c%、n%保持不变
若A、B、c、D为气体，且+n≠x+y，则压强恒定，体系气体平均分子量恒定
四、化学反应条件的控制
提高燃料燃烧效率的措施：
尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。
尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率。
反应条件的控制：
关于人类需要或对人类有利的化学反—提高生产或工作效率，提高原料的利用率或转化率。
关于有害或对人类不需要的化学反应—降低反应速率或隔离会引发反应的物质。
关于特定条件环境或特殊需要的化学反应—要对化学反应条件进行特殊的控制。
教学过程
教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动
［知识回顾］采用哪些方法可以增加Fe与盐酸反应的化学反应速率？
［投影］科学史话-----炼铁高炉尾气之迷
［导入］我们已经增加了高炉的高度，怎么排出的一氧化碳浓度没有降低呢？
你能帮助工程师解开这一谜底吗？
［引言］化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题，但是在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应进行的快慢是不够的。
因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物，同时又希望反应物浓度尽可能多地转化为生成。
例如在合成NH3工业上，除了要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外，还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转化为NH3。
后者所说的就是化学反应进行的程度问题
［板书］三、化学反应的限度
［讲］若对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说，由于反应物已全部转化为生成物，如H＋和oH―的中和反应主不存在什么进行程度的问题了，所以，化学平衡的研究对旬是可逆反应。
［板书］1、研究对象：
可逆反应
［讲］可逆反应指的是在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。
可逆反应不能进行到底，只能进行到一定程度后达到所谓的平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。
对于有气体参加的可逆反应，必须在密闭容器中进行。
［问］那么什么是化学反应限度呢？
［投影］
［讲］将So2和o2按物质的量之比2∶1的比例充入具有适宜反应条件的容积固定的密闭容器中，So2跟o2发生可逆反应，试分析说明在一定的时间里So2、o2和So3的物质的量浓度以及正反应速率和逆反应速率是怎样变化的。
［板书］2、化学平衡的建立
［讲］化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。
［投影］
［板书］化学平衡状态：
在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
［讲］化学平衡状态是维持在一定条件下的，一量条件发生改变，平衡就遭到破坏，动态平衡也体现了辩证唯物主义观点，既运动是相对的，而静止也是相对的。
对于一个给定的可逆反应，若起始条件相同，则平衡状态也相同，不相同的起始条件，平衡状态也不同。
［随堂练习］1、一定温度下，反应H2+I22HI达到平衡的标志是
A、单位时间内生成nolH2同时生成nolHI。
B、单位时间内生成2nolHI同时生成nolI2。
c、单位时间内生成nolH2同时生成nolI2
D、1ol的H-H键断裂的同时，有1ol的I-I键断裂。
［板书］3、特征：
逆
［讲］化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应进程中反应物不能全部转化为生成物。
［板书］动
［讲］达到平衡时正反应速率和逆反应速率相等，但不为零，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在持续进行。
在这里，用同一种物质来表示反应速率时，该物质的消耗的速率与生成的速率相等。
即单位时间内消耗与生成的物质的物质的量相等。
用不同物质来表示，反应速率不一定相等，某一反应物的速率与某一生成物速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比。
［板书］定
［讲］在平衡混后物中，各组成成分的浓度保持一定，不再随时间变化而变化。
注意：
浓度不变不等于浓度相等。
［随堂练习］２、在一定温度下，2No2尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。
尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率。
［讲］关键是燃料与空气或氧气要尽可能充充分接触，且空气要适当过量。
［板书］2、反应条件的控制：
关于人类需要或对人类有利的化学反—提高生产或工作效率，提高原料的利用率或转化率。
关于有害或对人类不需要的化学反应—降低反应速率或隔离会引发反应的物质。
关于特定条件环境或特殊需要的化学反应—要对化学反应条件进行特殊的控制。
［思考与交流］下面以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研究化学反应条件的选择。
煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？
与煤的充分燃烧有何关系？
煤被研得越细，粉末越小，与空气中o2得接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。
空气用量对煤的充分燃烧及热能利用有什么影响？
原因是什么？
空气充足，煤燃烧生成co2越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成co，co排到空气中造成污染，且生成co时，放出得热量大大减少。
应选择什么样的炉膛材料？
理由是什么？
应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。
如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？
可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。
燃料不充分燃烧有何危害？
产生热量少，浪费资源；
产生污染物，危害人体健康。
燃料充分燃烧的条件是什么？
燃料燃烧必须与空气接触，且要达到燃料的着火点，燃料充分燃烧要考虑两点：
一是燃烧时要有足够多的空气，二是燃料与空气要有足够大的接触面积。
［随堂练习］
消防队员救火时，开门都很小心，因为门一打开就有可能发生爆炸。
请解释其中的原因。
门一打开，可燃物与空气的接触面增大，迅速燃烧，可引发爆炸
在实验室里，硝酸、硝酸银等药品均必须用棕色试剂瓶保存，并应该存放在阴凉干燥处。
为什么?
因HNo3、AgNo3见光、受热均易分解，所以必须用棕色试剂瓶保存，并存放在阴凉处
实验室中用碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳时，选择的试剂为块状碳
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