高二化学教案:《影响化学反应速率的因素及图像分析》教学设计。
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一、复习回顾
知识结构框架
二、知识梳理
课程引入:
上节课我们学习了化学反应速率,这堂课我们重点来学习影响反应速率的因素。
考点1:影响化学反应速率的因素以及微观解释:
1.决定因素(内因):反应物的性质。
2.条件因素(外因)
(1)浓度对化学反应速率的影响。
其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大反应速率;减小反应物的浓度,
可以减小化学反应的速率。
注意:此规律只适用于气体或溶液的反应,对于纯固体或液体的反应物,一般情况下其浓度是常数,因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
原因:在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子百分数是一定的,所以当反应物的浓度增大时,单位体积内的分子数增多,活化分子数也相应的增多,反应速率也必然增大。
(2)压强对化学反应速率的影响。
结论:对于有气体参加的反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。
原因:对气体来说,若其他条件不变,增大压强,就是增加单位体积的反应物的物质的量,即增加反应物的浓度,单位体积内活化分子数增多,因而可以增大化学反应的速率。
对于气体反应体系,充入“惰性气体”时反应速率变化情况:
①恒容时:充入“惰性气体” 总压增大,但各物质浓度不变,反应速率不变。
②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。
(3)温度对化学反应速率的影响。
结论:其他条件不变时,升高温度,可以增大反应速率,降低温度,可以减慢反应速率。
原因:①浓度一定时,升高温度,分子的能量增加,从而增加了活化分子的数量,反应速率增大。
②温度升高,使分子运动的速率加快,单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加,反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。
③阿伦尼乌斯方程:k===Ae –Ea/RT (Ea表示活化能)
该方程表明:当Ea>0时,升高温度,反应速率常数增大,化学反应速率加快。
Ea值越大,改变温度对反应速率的影响程度就越大,这就是升高相同温度时不同化学反应的速率增加的倍数不同的原因。
(4)催化剂对化学反应速率的影响。
结论:催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂:能够加快反应速率的催化剂。
负催化剂:能够减慢反应速率的催化剂。如不特意说明,指正催化剂。
原因:在其他条件不变时,使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量,会使更多的反应物分子成为活化分子,大大增加活化分子百分数,因而使反应速率加快。
①催化剂是能加快化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变,反应历程中必定既包括有催化剂参与的反应,又包括使催化剂再生成的反应。
②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化学反应速率。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。
③催化剂具有选择性,某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂,但对其他反应就不一定有催化作用。
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影响[来
外因
单位体积内[
有效碰撞次数o
化学反应速率[
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
不变
增加
加快
增大压强
增加
增加
不变
增加
加快
升高温度
不变
增加
增大
增加
加快
使用催化剂
不变
增加
增大
增加
加快
(5)其他因素
如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等,也会对化学反应的速率产生影响。
考点3:外界条件对化学反应速率影响的规律
解释化学反应速率快慢的链条思维:活化能→活化分子→有效碰撞→化学反应速率。
三、例题精析
【例题1】在一定温度下,密闭容器内进行如下反应:3Fe(s)+4H2O(g)===Fe3O4(s)+4H2(g),下列判断正确的是( )
A.保持体积不变,增加Fe的量,反应速率加快
B.将容器的体积缩小一半,反应速率加快
C.保持体积不变,充入Ne使体系压强增大,反应速率加快
D.保持压强不变,充入Ne使容器的体积增大,反应速率不变
【答案】B
【解析】本题考查浓度与反应速率的关系。由于固体的浓度为常数,增加铁的量,反应速率几乎无影响;容器体积缩小,相当于增大气体的浓度,反应速率加快;体积不变的情况下,充入不参与反应的气体,反应物和生成物的浓度不变,速率不变;压强不变,充入不参与反应的气体使体积增大,由于反应物和生成物的浓度减小,速率减小。
【例题2】已知:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中,反应速率最快的是( )
组号
反应温度/℃
Na2S2O3
H2SO4
H2O体积/mL
体积/mL
浓度/(mol·L-1)
体积/mL
浓度/(mol·L-1)
A
10
5
0.2
5
0.1
10
B
10
5
0.1
5
0.1
10
C
30
5
0.1
5
0.1
10
D
30
5
0.2
5
0.2
10
【答案】D
【解析】本题主要比较温度和浓度对化学反应速率的影响。溶液混合后总体积都相同,从温度方面判断C、D的反应速率大于A、B的反应速率;从浓度方面判断,A、D的反应速率大于B、C的反应速率。所以反应速率最快的为D。
【例题3】(2016?进贤县校级模拟)反应C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大?????
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大.
A.①④ B.②③
C.①③ D.②④
【答案】C
【解析】①因浓度越大,化学反应速率越快,但是固体量的增减不影响反应速率,所以增加C(s)的量,反应速率不变,故①选;②将容器的体积缩小一半,反应体系中物质的浓度增大,则化学反应速率增大,故②不选;③保持体积不变,充入氮气,氮气不参与反应,反应体系中的各物质的浓度不变,则反应速率不变,故③选;④保持压强不变,充入氮气,使容器的体积变大,反应体系中各物质的浓度减小,则反应速率减小,故④不选;故选C。
四、课堂练习
【基础】
1. 一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示,下列描述正确的是( )
A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol/(L·s)
B.反应开始时10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L
C.反应开始时10 s,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
【答案】C
【解析】化学反应速率的有关图像。计算出X、Y减少的物质的量,Z增加的物质的量,然后根据速率的计算公式计算出答案。
2. 在一定条件下,可逆反应:N2+3H22NH3(正反应放热)达到平衡,当单独改变下列条件后,下列有关叙述错误的是( )
A.加催化剂,v正、v逆都发生变化且变化的倍数相等
B.加压,v正、v逆都增大,且v正增大倍数大于v逆增大倍数
C.降温,v正、v逆都减小,且v正减小倍数大于v逆减小倍数
D.加入氩气,v正、v逆都增大,且v正增大倍数小于v逆增大
【答案】 CD
【解析】催化剂能同倍程度改变v正、v逆,A正确。加压,v正、v逆均增大,且向正反应方向移动,v正> v逆,B正确。降温,v正、v逆均减小,且向正反应方向移动,v正> v逆,C错误。加入氧气,如恒温、恒容,平衡不移动,v正、v逆不变化,如恒温、恒压,平衡向逆反应方向移动,v正、v逆均减小,且v正
【巩固】
3. 与发生氧化还原反应生成和的速率如图所示,已知这个反应速率随着溶液中的增大而加快。
(1)反应开始时,反应速率加快的原因是 。
(2)反应后期时,反应速率下降的原因是 。
【答案】(1)开始发生反应,随增大,加快。
(2)反应进行至时,因C(反应物)减小,且反应使也减小,则减慢。
【解析】由于与反应随增大而加快,首先写出二者反应的化学方程
式(或离子方程式:)可见反应后有生成。
4. 丙酮和碘在酸性溶液中发生如下反应: CH3COCH3+I2 → CH3COCH2I +H++I—。25℃时,该反应的速率由下列经验式决定:υ== k·c(CH3COCH3)·c(H+),式中k==2.73×10—5L/(mol·s)。
又知开始时c(I2)==0.01mol/L ,c(CH3COCH3)==0.1mol/L,c(H+)==0.01mol/L。问25℃时,当溶液中的I2反应掉一半时,反应速率比开始时是快还是慢?
【答案】反应速率加快了
【解析】由反应速率的经验式直接计算两个条件下的反应速率即可作答。反应开始时,
υ(始)==2.73×10—5L/(mol·s)·0.1mol/L·0.01mol/L==2.73×10—8mol/L·s
当溶液中的碘消耗一半时,根据反应方程式可知,c(CH3COCH3)==0.1mol/L—0.01mol/L×1/2==0.095mol/L
c(H+)==0.01mol/L+0.01mol/L×1/2==0.015mol/L
υ(终)==2.73×10—5L/(mol·s)·0.095mol/L·0.015mol/L==3.89×10—8 mol/L·s
υ(终)>υ(始),故反应速率加快了。
随着反应的进行,反应物的浓度降低,其反应速率应减慢。这是原有知识引发的习惯思维。事实上,与化学反应速率有关的物质及方次(幂指数)是实验测定的结果,突破惯性思维、依据实验事实、探寻客观规律是创造性思维产生和发展的基础。
【拔高】
1. 某温度时,在容积为2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据回答:
(1)反应开始2 min内:v(X)=__________________
v(Y)= __________________ v(Z)= __________________
(2)该反应的化学方程式为:_____________________________
【答案】0.025 mol /(L·s)、0.075 mol /(L·s)mol /(L·s)、0.050 mol /(L·s);X+3Y=2Z。
【解析】 根据图像,0-2 min内,X的物质的量由1 mol变为0.9 mol,浓度变化为0.1 mol÷2 L=0.05 mol/L,同样可得Y、Z的速率。根据速率之比等于系数之比,可得化学方程式。注意X、Y减小,为反应物,Z增多,为生成物。
2. 用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(A)>v(C) v(B)>v(D)
C.平衡常数:K(A)>K(C) K(B)=K(D)
D.平均摩尔质量:M(A)M(D)
【答案】C
【解析】此反应为放热反应,温度越高CO转化率越低,所以T1五、课后作业
【基础】
1. 100 mL 3 mol·L-1的硫酸溶液跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )
A.Na2CO3固体 B.3 mol·L-1的硫酸
C.CH3COOK溶液 D.KNO3溶液
2.在实验Ⅰ和实验Ⅱ中,用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应,并在一定的时间内测量反应所放出的CO2的体积。实验Ⅰ用的是块状的石灰石,实验Ⅱ用的是粉末状石灰石。下图中哪个图像能正确反映两种实验的结果( )
3.一定温度下,反应N2+O2( )
A.缩小体积使压强增大 B.恒容,充入N2
C.恒容,充入He D.恒压,充入He
【巩固】
1.反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A.增加H2O的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入N2使体系压强增大
D.保持压强不变,充入N2使容器体积变大
2.下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是( )
选项
反应
纵坐标
甲
乙
A
外形、大小相近的金属和水反应
反应
速率
Na
K
B
4mL0.01mol·L-1的KMnO4溶液,分别和不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液各2mL反应
0.1mol·L-1的H2C2O4溶液
0.2mol·L-1的H2C2O4溶液
C
5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L-1H2SO4溶液反应
热水
冷水
D
5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2
无MnO2粉末
加MnO2粉末
3.用3克块状大理石与30毫升3mol/L盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,可采取
的措施是①再加入30毫升3mol/L盐酸 ②改用30毫升6mol/L盐酸 ③改用3克粉末状大理石 ④适当升高温度( )
A.①②④ B. ②③④
C.①③④ D. ①②③
【提高】
1.下列说法正确的是( )
A.增大压强,活化分子数增多,化学反应速率一定增大
B.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大
C.加入反应物,使活化分子百分数增大,化学反应速率增大
D.使用催化剂,降低了反应的活化能,增大了活化分子数,化学反应速率一定增大
2.将a?g块状碳酸钙跟足量盐酸反应,反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中的实线所示,在相同条件下,将b?g?(?a>b?)粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
3.已知图一表示的是可逆反应CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH>0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系,图二表示的是可逆反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH
A.图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
B.图一t2时改变的条件一定是增大了反应物的浓度
C.图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
D.若图二t1时改变的条件是增大压强,则混合气体的平均相对分子质量将减小
【答案】
【基础】C B C
【巩固】C C B
【提高】B C A
精选阅读
影响化学反应速率的因素
《影响化学反应速率的因素》教学设计
一、教材分析
《影响化学反应速率的因素》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第2章《化学反应速率和化学平衡》第2节的教学内容,主要学习影响化学反应速率的外界因素及其影响规律和理论解释。本节内容是对化学2中已经介化学反应速率的知识的提升,重点介绍的是影响浓度、温度对影响化学反应速率的影响规律及理论解释。
二、教学目标
1、知识目标:
①理解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响;
②能初步运用有效碰撞和活化分子等知识来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响;
③初步学会设计“对照实验”比较条件的改变对反应速率快慢的影响。
2、能力目标:
在学习中,在仔细、全面、准确观察实验现象的基础上,要积极将感性认识上升到理性认识,也就是培养自己透过现象看本质的能力。
3.情感、态度和价值观目标:
(1)通过对实验的操作,培养学生勇于实践的科学精神和科学态度。
(2)通过科学探究,激发学生的学习热情,进一步加深他们对知识的理解。
三、教学重点难点
重点:浓度、温度对化学反应速率的影响
难点:浓度、温度对化学反应速率影响的原因
四、学情分析
我们的学生学习有机知识是在高一下学期,距今已经半年之久,所以对已学过的化学反应速率知识已经大多忘却,仍然必须重点复习,另外要帮助学生回忆本书绪论所学的有效碰撞理论知识,以便用于解释影响规律,进一步来帮助理解应用规律。
五、教学方法
1.实验法:实验2-2、实验2-3、实验2-4分组实验。
2.学案导学:见后面的学案。
3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1.学生的学习准备:预习教材内容,初步把握基本知识,并填写课前预习学案
2.教师的教学准备:,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
3.教学环境的设计和布置:两人一组,实验室内教学。课前打开实验室门窗通风,课前准备实验用品。
七、课时安排:1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
【引入】上节课我们学习了化学反应速率的表达及计算,知道不同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本身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、催化剂等会影响一些化学反应的反应速率。这节课就重点讨论有关外界条件对化学反应速率的影响
【板书】第二节影响化学反应速率的因素
内因:反应物的结构和性质
【引导】外界条件如:浓度、压强、温度、催化剂的改变,也影响化学反应速率。内因是变化的根据,外因是变化的条件,外因通过内因起作用。
【板书】外因:浓度、压强、温度、催化剂等
我们来看本节课的学习目标。多媒体展示学习目标,强调重难点。
【过渡】下面我们先来研究浓度对化学反应速率的影响。
设计意图:步步导入,吸引学生的注意力,明确学习目标。
(三)合作探究、精讲点拨。
探究一:浓度对反应速率的影响
【实验探究】做以下两个实验并结合教材20页,实验2—2讨论总结
1、取两支试管,分别加入少量大理石,再分别加入10ml1mol/L的盐酸和10ml0.1mol/L的盐酸。
2、取两支试管分别加入少量铁片,再分别加入10ml1mol/L的盐酸和10ml0.1mol/L的盐酸。
【讨论小结】其他条件不变,增加反应物浓度,加快反应速率
【板书】一、浓度对反应速率的影响
其他条件不变,增加反应物浓度,加快反应速率
【引导学生】多媒体展示探究思考题。
1、从化学反应的实质是什么?
2、是否所有的碰撞都能使旧键断裂,新键形成?(举运动员不同投篮姿势的例子,使学生形象理解)
3、为什么增加反应物浓度,加快反应速率?
【讲解】其实质就是旧化学键的断裂和新的化学键形成的过程,而旧键的断裂和新键的形成必须通过反应物分子(离子)的相互接触,相互碰撞来实现的。分子间的碰撞必须具有足够的能量,具有足够的能量的分子叫活化分子,活化分子必须具有合适的取向才能发生有效碰撞,发生化学反应。
【板书】化学反应发生的条件
【讲解】其他条件不变,活化分子在反应物分子中占有一定的百分比,当反应物浓度增大时,单位体积内反应物分子增多,单位体积内活化分子数目也相应增多,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率就增大。
【板书】其他条件不变,反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增加→有效碰撞次数增多→反应速率加快。
【讲解】学习了浓度对化学反应速率的影响,我们就知道为什么硫在纯氧中燃烧比在空气中快,但是并不是任何反应都是增大反应物浓度有利于反应的进行,如浓硫酸、浓硝酸可使铁、铝钝化。因此,任何事物都要具体问题具体分析。而对于固体或纯液体,无浓度可言,反应速率与接触表面积有关,如煤粉碎后燃烧。
【板书】固体或纯液体参加的反应,反应物之间接触的表面积大小影响反应速率,与物质的量多少无关。
设计意图:通过实验验证和理论分析引导,学生能深入领会规律,有利于理解并掌握和应用所学规律
探究二:压强对反应速率的影响
【引导】提起压强一词往往与什么有关?为什么?
【学生回答】往往与气体有关,固体和液体受压强的影响较小。
【讲解】所以讨论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,我们知道,在物理学上有这样的规律,当温度不变时,一定量的气体的压强与其体积成反比,即P1V1=P2V2,说明温度不变时压强增大,体积将会变小,单位体积内的分子数增加,相当于增加了反应物的浓度,故增大压强可以增大化学反应速率。若要减小压强呢?
【学生回答】分析:根据P1V1=P2V2,当温度不变减小压强时,体积必然增大,单位体积内的分子数减小,亦即相当于反应物的浓度降低,化学反应速率减慢。
【引导】对于固体和液体(或溶液)参加的反应,改变压强将会怎么样呢?
【学生回答】因为改变压强对固体、液体或溶液的体积影响很小,所以对浓度的改变就很小,可以认为改变压强对他们的反应速率无影响。
【板书】有气体参加,当其他条件不变时,增加压强化学反应速率加快。
原因:增大压强相当于增大浓度。
【讲解】我们理解了压强对化学反应速率的影响实质,请做一个练习。
【练习】详见学案
【讨论回答】(1)(2)(4)能够使反应速率增大,因为他们都使反应物浓度增大,因而加快反应速率。
【引导启发】我们知道镁条与沸水的反应比与冷水反应快。加快反应速率的首选条件是升高温度,下面我们继续研究温度对化学反应速率的影响。
【板书】三、温度对化学反应速率的影响
探究三:温度对反应速率的影响
【实验探究】让学生完成教材实验2—3,观察现象,总结规律。
【学生回答】放在热水中的试管出现浑浊的时间短,放在冷水中的试管出现浑浊的时间长。
【板书】其他条件不变,升高反应的温度,加快反应速率。
【设问】为什么增加反应物温度,加快反应速率?启发学生从化学反应的实质分析。
【讲解】当反应物浓度一定时,分子总数一定,升高温度,反应物分子的能量增高,使活化分子的百分比增大,因而单位体积内活化分子数量增多,有效碰撞次数增多,所以反应速率加快。经实验测定,温度每升高10℃反应速率通常要增大到原来的2—4倍。
【板书】原因:升高温度→活化分子的百分比增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快
每升高10℃,速率要增大到原来的2~4倍。
【讲解】学习了温度对化学反应速率的影响,我们就知道为什么在实验室进行化学反应时,常常通过给反应物加热来加快反应速率,为什么我们食品放入冰箱中保存,可以防止食品变质。
【处理讨论和练习】学以致用
探究四:催化剂对化学反应速率的影响
【板书】四、催化剂对化学反应速率的影响
【实验探究】取两只试管,分别加入5mL5%的H2O2溶液和3滴合成洗涤剂,再向其中一试管中加入MnO2,观察现象。
【学生回答】加MnO2大试管气泡产生快。
【板书】使用催化剂,加快化学反应速率。
【设问】为什么催化剂能加快化学反应速率?
【讲解】当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂降低了反应所需要的能量,使得活化分子的百分比增大,因此活化分子的数目增多,有效碰撞次数增多,故化学反应速率加快。
【板书】实质:使用催化剂→降低反应所需要的能量→活化分子的百分比增大→有效碰撞次数增多→化学反应速率加快。
【阅读】阅读教材最后一段,了解影响化学反应速率的其他因素。
(四)反思总结,当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。
设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。(课堂实录)
(五)发导学案、布置预习。
我们已经学习了化学反应快慢——速率的相关问题,那么,化学反应的限度——化学平衡是怎样的呢?在下一节课我们一起来学习。这节课后大家可以先预习这一部分,。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。
设计意图:布置下节课的预习作业,并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
九、板书设计
内因:物质本性
外因:浓度温度压强催化剂等
一、浓度对反应速率的影响
1.其他条件不变时,增加反应物(气体或溶液)浓度,加快反应速率
2、
3、浓度增大→单位体积内活化分子数增加→有效碰撞次数增多→速率加快。
二、压强对反应速率的影响
1有气体参加,其他条件不变时,增加压强(缩小容积),化学反应速率加快。
2原因:增大压强相当于增大浓度。
三、温度对反应速率的影响
1规律:其他条件不变,升高反应的温度,加快反应速率。
2原因:升高温度→活化分子的百分比增大→有效碰撞次数增多→速率加快
每升高10℃,速率增大到原来的2~4倍。
四、催化剂对化学反应速率的影响
1用催化剂,加快速率
2实质:用催化剂→降低反应所需要的能量→活化分子的百分比增大→
有效碰撞次数增多→化学反应速率加快。
十、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案,学生预习本节内容,找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等,最后进行当堂检测,课后进行延伸拓展,以达到提高课堂效率的目的。
浓度对化学反应速率的影响及原因是本节点重点和难点,教学中首先从实验中得到亲身体会,进而通过形象的比喻,使学生理解增大浓度为什么会加快化学反应速率,从活化分子发生有效碰撞的理论高度认识化学反应速率。受浓度的影响及原因,也为讨论温度、压强及催化剂对化学反应速率的影响打下了基础,因此在后边的教学中除了必要的实验外主要通过学生自学,教师引导而得出结论,分析原因,当然在教学中也要注意和物理学科间的联系。
本节课时间45分钟,其中情景导入、展示目标、检查预习5分钟,讲解20分钟,学生分组实验10分钟左右,反思总结当堂检测5分钟左右,其余环节5分钟,能够完成教学内容。
在后面的教学过程中会继续研究本节课,争取设计的更科学,更有利于学生的学习,也希望大家提出宝贵意见,共同完善,共同进步!
十一、学案设计(见下页)
高一化学教案:《影响化学反应速率的因素》教学设计
一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性,教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助授课经验少的教师教学。优秀有创意的教案要怎样写呢?小编特地为大家精心收集和整理了“高一化学教案:《影响化学反应速率的因素》教学设计”,仅供参考,希望能为您提供参考!
高一化学教案:《影响化学反应速率的因素》教学设计
[学习目标] 1.理解外界条件(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。2.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。3.学会比较反应的快慢以及如何通过改变外界条件改变化学反应速率。
[重点?难点] 重点:浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响。难点:外界条件影响化学反应速率的原因。
1.化学反应速率与分子间的______________________有关,所有能够改变________、_______________以及________________的方法,都可以用来改变、控制反应速率。
2.浓度对化学反应速率的影响
(1)影响
其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率______;减小反应物浓度,反应速率________。
(2)原因
其他条件不变时,增大反应物浓度―→单位体积内____________________增多―→___几率增加―→化学反应速率________。反之,减小反应物浓度,化学反应速率________。
(3)改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响?改变溶液的用量对化学反应速率有何影响?
3.压强对反应速率的影响
(1)影响
对于气体反应,在相同温度下,增大压强(减小容器容积),反应速率________;减小压强(增大容器容积),反应速率________。
(2)原因
对于气体反应,在相同温度下,增大压强―→________________________增大―→反应速率________;反之减小压强,反应速率________。
4.温度对反应速率的影响
(1)影响
其他条件相同时,升高温度,反应速率________;降低温度,反应速率________。
(2)原因
其他条件相同时,升高温度―→__________________________和较高能量的分子间的
________________提高―→____________________________提高―→化学反应速率
________。
5.催化剂对反应速率的影响
(1)影响
使用催化剂可________反应速率。
(2)原因
催化剂―→改变反应的______,降低反应所需_______―→提高_____―→___________几率提高―→反应速率增大。
6.在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是()
①增大反应物的浓度 ②升高温度 ③增大压强 ④移动生成物 ⑤加入催化剂
A.①③⑤ B.②⑤
C.②③⑤ D.①③④
一、外界条件对反应速率的影响
1.外界条件对反应速率产生影响的本质
增大反应物浓度 升高反应温度
↓↓
单位体积内→单位时间、单位体积内←单位体积内
↑ ↓↑
体积缩小增大化学反应速率 使用催化剂
↑
增大气体压强
2.压强对化学反应速率影响的分析
改变压强,对化学反应速率影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。
(1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。
(2)对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:
①恒温时,压缩体积――→引起压强________――→引起浓度________――→引起反应速率________。
②恒温时,对于恒容密闭容器:
a.充入气体反应物――→引起气体反应物浓度________(压强也________)――→引起反应速率________。
b.充入不参与反应的气体――→引起总压强________―→各物质浓度____________―→反应速率________。
③恒温恒压时
充入不参与反应的气体――→引起体积________――→引起气体反应物浓度________――→引起反应速率减小。
典例1 在下列事实中,分析影响化学反应速率的因素:
(1)在集气瓶外点燃镁条时,瓶中H2和Cl2的混合气体发生爆炸:
________________________________________________________________________。
(2)硫酸工业中,黄铁矿燃烧时要粉碎成颗粒:
________________________________________________________________________。
(3)KI晶体和HgCl2晶体混合无明显现象,若一起投入水中,则很快生成红色的HgI2:
________________________________________________________________________。
(4)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2很快产生气体:
________________________________________________________________________。
(5)同样大小的石灰石分别在0.1 mol?L-1的盐酸和1 mol?L-1的盐酸中反应速率不同:
________________________________________________________________________。
(6)夏天的食品易霉变,而冬天不易发生该现象:
________________________________________________________________________。
听课记录:
变式训练1 在C(s)+CO2(g)===2CO(g)的反应中。现采取下列措施:
①缩小体积,增大压强 ②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒容下充入N2 ⑤恒压下充入N2
能够使反应速率增大的措施是()
A.①④ B.②③⑤
C.①③ D.①②④
变式训练2 下列说法正确的是()
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增多
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D.催化剂能增大单位体积内分子的总数,从而成千上万倍地增大反应速率
二、化学反应速率图象分析示例
1.以化学反应CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O为例
(1)其他条件一定,反应速率随着c(HCl)的增大而增大,如图A。
(2)其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,如图B。
(3)其他条件一定时,随着反应时间的延长,c(HCl)逐渐减小,化学反应速率逐渐减小,如图C。
2.以化学反应2H2S(g)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(g)为例
(1)其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图A。
(2)其他条件一定,减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小,如图B。
(3)温度、反应容器的容积都一定,随着时间的延长,SO2、H2S物质的量逐渐减少,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图C。
(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应,使气态反应物的压强都逐渐增大(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大,如图D。
典例2 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()
组别 c(HCl)/mol?L-1 温度(℃) 状态
1 2.0 25 块状
2 2.5 30 块状
3 2.5 50 块状
4 2.5 30 粉末状
①4-3-2-1 ②1-2-3-4 ③3-4-2-1
④1-2-4-3
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
听课记录:
变式训练3 下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图象曲线表示的是()
选项 反应 纵坐标 甲 乙
A 外形、大小相近的金属和水反应 反应
速率 K Na
B 4 mL 0.01 mol?L-1的KMnO4溶液,分别和不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液各2 mL反应 0.1 mol?L-1
的
H2C2O4
溶液 0.2 mol?L-1
的
H2C2O4
溶液
C 5 mL 0.1 mol?L-1 Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol?L-1 H2SO4溶液反应 热水 冷 水
D 5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2
粉末 加MnO2
粉末
参考答案
课前准备区
1.有效碰撞频率 内能 运动速率 碰撞几率
2.(1)增大 减小 (2)活化分子数 有效碰撞 增大 减小
(3)对于固体或纯液体物质,一般情况下其浓度可视为常数,因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率,一般地,固体的颗粒越细,表面积就越大,反应速率就越快。改变溶液的用量时,由于浓度不变,因此对化学反应速率无影响。
3.(1)加快 减慢 (2)反应物的浓度 加快 减慢
4.(1)加快 减慢 (2)活化分子百分数 碰撞频率 有效碰撞几率 增大
5.(1)加快 (2)路径 活化能 活化分子百分数 有效碰撞
6.B [升温,有些分子吸收能量变为活化分子,故活化分子数增大,同时活化分子百分数也增大;使用催化剂,改变了反应历程,可以降低反应的活化能,许多分子变为活化分子,同时活化分子百分数也增大。]
课堂活动区
一、
1.活化分子数增多 有效碰撞次数增多 活化分子百分数增多
2.(2)①增大 增大 加快 ②a.增大 增大 加快 b.增大 未改变 不变 ③增大 减小
典例1 (1)光照 (2)接触面积 (3)接触面积 (4)催化剂 (5)浓度 (6)温度
变式训练1 C [①中增大压强即缩小体积可以增大反应物浓度,从而使反应速率增大;②中碳是固体,增加固体的量对反应速率无影响;③中通入CO2使其浓度增大,反应速率增大;④中总压强增大,但参加反应的气体浓度不变,反应速率不变;⑤中总压强不变,但参加反应的气体的浓度变小,反应速率减小。]
变式训练2 C [浓度和压强的变化是改变单位体积内分子总数,活化分子的百分数不变,是单位体积内活化分子的数目发生变化;温度、催化剂是改变活化分子的百分数,单位体积内分子总数不变。故应选C。]
典例2 A [由图知,反应速率:a>b>c>d;由外界条件对反应速率的影响知,温度高、浓度大、固体表面积大,反应速率就快,则1组最慢,2组稍快,由于3组温度高但固体表面积小,4组温度低但固体表面积大,因此,无法确定3组与4组的反应速率的快慢,但均比2组快,故①③项均正确,②④项均错误。
高二化学教案:《化学反应速率》教学设计
本文题目:高二化学第二章教案:化学反应速率
第一节 化学反应速率
教学过程:
1.定义:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
若浓度用物质的量(C)来表示,单位为:mol/L,时间用t来表示,单位为:秒(s)或分(min)或小时(h)来表示,则化学反应速率的数学表达式为:
V == △C/ t 单位是:mol/(L?s) 或 mol/(L?min) 或 mol/(L?h)
化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的量变化来表示,通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示,其数学表达式可表示为
【例题】在2L的密闭容器中,加入1mol和3mol的H2和N2,发生 N2 + 3H2 2NH3 ,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
解: N2 + 3H2 2NH3
起始量(mol): 1 3 0
2s末量(mol): 1-0.2 3-0.6 0.4
变化量(mol): 0.2 0.6 0.4
则 VN2==0.2/2×2==0.05 mol/(L?s) VH2==0.6/2×2==0.15 mol/(L?s)
VNH3==0.4/2×2==0.1 mol/(L?s)
【明确】理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:
1.上述化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。
2.无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。
3.对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。
4.在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。即:
VN2 :VH2 : VNH3 ==== 1 :3 :2
5.对于在一个容器中的一般反应 aA + bB == cC + dD来说有:
VA :VB :VC :VD === △CA :△CB :△CC :△CD === △nA :△nB :△nC :△nD
==== a :b :c :d
6.用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时,应选择同一物质来比较。例如:
可逆反应A(g)+ B(g) C(g)+ D(g) ,在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是( B )
A. VA==0.15mol/L?min B. VB==0.6 mol/L?min C. VC==0.4 mol/L?min D.VD==0.01 mol/L?s
对化学反应速率要注意以下几个问题:
1、物质浓度是物质的量浓度以mol/L为单位,时间单位通常可用s、min、h表示,因此反应速率的与常见单位一般为mol/(l?s)、mol/(l?mon)或mol/(l?h)。
2、化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示,一般是以最容易测定的一种物质表示之,且应标明是什么物质的反应速率。
3、用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同,但表达的意义是相同的,各物质表示的反应速率的数值有相互关系,彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算:
对于反应 来说,则有 。
4、一般说在反应过程中都不是等速进行的,因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
高二化学教案:《化学反应速率学案》教学设计
本文题目:高二化学教案:化学反应速率学案
第一节 化学反应速率学案
学习目标:
①掌握化学反应速率的概念;
②学会有关化学反应速率的计算;
③了解有关化学反应速率的测量方法;
④了解研究化学反应速率的意义。
学习重点、难点
化学反应速率的表示方法及计算
学习过程:
思考与归纳:
问题:化学反应速率的快慢如何表示?有什么特点?思考后请完成下列空白:
(1) 化学反应速率的概念:
(2) 化学反应速率的数学表达式: ,单位: 。
(3) 同一反应选取不同反应物表示反应速率时,其数值 但表示的意义
(填“相同”或“不同:)。
(4) 各物质的速率之比等于该反应方程式中的 。在合成氨的过程中,如果在某一时间内氮气消耗的速率为a,则氢气的消耗的速率为 。
例1、向一个容积为1L的密闭容器中放入2molSO2和1molO2,在一定条件下,2s末,测得容器内有0.8mol SO2,求2s内SO2、O2、SO3的反应速率和反应速率之比。
解: 2SO2 + O2 2SO3
起始浓度(mol/L) 2 1 0
变化了的浓度(mol/L) 2—0.8 (2—0.8)/2 2—0.8
所以:v(SO2)= (2 mol/L—0.8 mol/L)/2s==0.6 mol.L—1.S—1
V(O2) = (2 mol/L—0.8 mol/L)/(2×2s)==0.3 mol.L—1.S—1
V(SO3) = (2 mol/L—0.8 mol/L)/2s==0.6 mol.L—1.S—1
反应速率比v(SO2):V(O2):V(SO3)=0.6:0.3:0.6=2:1:2
答:
例2、某物质A在一个2L的密闭容器中与其他物质反应,5min后发现A的物质的量由10mol变为4mol,再过5min还剩余1mol,计算前5min,后5min、10min内的反应速率。
解:前5min:v(A)= (10 mol/L—4mol/L)/(2L×5min)=0.6 mol.L—1.min—1
后5min:v(A)= (4 mol/L—1mol/L)/(2L×5min)=0.3 mol.L—1.min—1
10min内:v(A)= (10 mol/L—1mol/L)/(2L×5min)=0.9 mol.L—1.min—1
思考:通过以上两个例题,可以发现什么规律?
关于化学反应速率应注意的几个问题:
(1)求得的反应速率均为正数,没有负数(只有大小无方向)
(2)求得的反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
(3)对于不同化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率其数值不一定相等,但其数值之比等于化学方程式的计量数之比(表示一个反应的反应速率时必须指明所对应的物质)。
练习:1、反应4NH3+O2 4NO+6H2O,在5L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量浓度增加了0.3mol/L则此时的反应速率v(x)为( )
A、 v(O2)=0.01mol/(L.s)
B、 v(NO)=0.08mol/(L.s)
C、 v(H2O)=0.003mol/(L.s)
D、 v(NH3)=0.002mol/(L.s)
2、某温度时,在2L容器中X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示,由图中数据分析,该反应的化学方程式为
反应开始至2min,Z的平均反应速率为
例3、反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=0.15mol/(L.s) ② v(B)=0.6mol/(L.s)
③ v(C)=0.4mol/(L.s) ④ v(D)=0.45mol/(L.s)
该反应进行的快慢顺序为: 。
当堂达标测试:
1、反应2SO2+O2 2SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol?L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol?L-1?s-1,则这段时间为
A.0.1s B.2.5s C.5s D.10s
2、已知反应A+3B=2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速度为1mol?L-1?min-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为
A.0.5mol?L-1?min-1 B.1 mol?L-1?min-1
C.2 mol?L-1?min-1 D.3 mol?L-1?min-1
3、反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率 (X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为
A. (NH3)=0.010mol?L-1?s-1B。 (O2)=0.0010mol?L-1?s-1
C. (NO)=0.0010mol?L-1?s-1D。 (H2O)=0.045mol?L-1?s-1
4、将 4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)=2C(g)若经 2 s(秒)后测得 C 的浓度为 0.6 mol?L-1 ,现有下列几种说法:
① 用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol?L-1?s-1
② 用物质 B 表示的反应的平均速率为 0.6 mol?L-1?s-1
③ 2 s 时物质 A 的转化率为70%
④ 2 s 时物质 B 的浓度为 0.7 mol?L-1
其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
参考答案:
1、C 2、C 3、C D、B