必修2第二章·第三节化学反应的速率和限度

一、教学目标 （一）知识与技能 1. 认识可逆反应、化学反应限度的含义。 2. 通过实验认识到任何化学反应的进程都有一定的限度，可以通过改变反应条件控制化学反应的限度。 3. 了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 （二）过程与方法 通过“煤的燃烧效率”的课题研究，使学生在阅读、查阅资料、反思、讨论和概括等过程中，提高自主学习的主动性，培养学生获取知识及信息加工能力。 （三）情感态度与价值观 通过反应条件控制方法的学习，感悟控制反应条件在生产和科学研究中的作用，提高对化学科学意义的认识。 二、教学重点 化学反应限度的概念 三、教学难点 化学反应限度的本质原因及外部特征。 四、教学方式 “实验——探究”与自主学习相结合的教学方式。 五、教学过程 [引入]我们知道化学反应中，反应物之间是按照方程式中的化学计量关系来进行反应的，那么，在实际反应中反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？在化学的发展史上，有一件与之有关的事曾经引起化学家极大的兴趣。 [学生活动] 阅读科学史话——炼铁高炉尾气之谜。 [过渡]除此以外，还有许多反应也有类似的情况出现，下面我们通过实验来说明。 [学生活动]完成实验2－7。   实验步骤 向3~4 ml 1 mol/L的CaCl2溶液中滴入1 mol/L的Na2SO4溶液至不再产生沉淀； 实验现象 产生白色沉淀； 化学方程式 CaCl2+Na2SO4=CaSO4↓+2NaCl 离子方程式 Ca2++SO42-=CaSO4↓ 小组讨论交流 在上述反应后的上层清液中加入适量1 mol/L的Na2CO3溶液会出现什么现象？ 对于实验现象提出假设 （1）    如果CaCl2与Na2SO4反应完全转变成CaSO4和NaCl，则上层清液中不含Ca2+离子，滴入Na2CO3溶液不会产生沉淀； （2）    如果CaCl2与Na2SO4反应不能完全转变成CaSO4和NaCl，则上层清液中含Ca2+离子，滴入Na2CO3溶液会产生沉淀。 实验证明 现象：产生白色沉淀。 化学方程式 CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl 离子方程式 Ca2++CO32-=CaCO3↓ 实验结论 CaSO4沉淀在溶液中存在如下可逆反应：CaSO4==Ca2++SO42-。 由于上层清液中仍有Ca2+离子，故可与CO32-离子反应生成更难溶的CaCO3沉淀。   [小结]不少化学反应都具有可逆性，即正向反应和逆向反应同时进行，反应的进程有一定的限度。 [板书]二、化学反应的限度 [质疑]你知道什么是可逆反应吗？在学过的反应中，有哪些是可逆反应呢？ [学生回答]  SO2+H2OH2SO3 CO2+H2O  H2CO3 2SO2+O2   2SO3 Cl2+H2O  HCl+HClO NH3+H2O  NH3?H2O  NH4++OH- [板书]1. 可逆反应：在同一条件下，正向反应和逆向反应同时进行的化学反应 正向反应：反应物→生成物 逆向反应：生成物→反应物 [质疑]氢气和氧气在一定条件下能反应生成水，水在一定条件下又能分解为氢气和氧气，水的分解反应是可逆反应吗？ [小结]同一条件，同时进行。 [质疑]可逆反应还有什么特点？通过表中数据，你能发现什么？ 表1：反应2SO2+O2   2SO3中 反应前 n(SO2)（mol） 2 2 2 2 2 n(O2) （mol） 0.5 1 5 10 100 反应后 n(SO2) （mol） 1.2 0.2 0.14 0.1 0.04   表2：反应2CO+O2==2CO2中 反应前 n（CO）（mol） 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol n（O2）（mol） 0.5 mol 1 mol 5 mol 10 mol 100 mol 反应后 n（CO）（mol） 1 mol 0 0 0 0   [小结]可逆反应有一定的限度，反应物不能完全转化为生成物。 [板书]2. 化学反应限度 [质疑] 化学反应的可逆性是普遍存在的吗？ [讲述]科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即不少的化学反应都是有限度的。但也有一些反应的可逆性很小，如Ag++Cl-=AgCl，一般可视为不可逆反应。 [板书]（1）不少的化学反应都有一定的限度。 [质疑]可逆反应达到限度时就停止了吗？ 表3：某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+O2   2SO3 时间（min） 0 10 20 30 40 50 60 70 C（SO2） （mol/L） 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 C（O2） （mol/L） 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 C（SO3） （mol/L） 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9   [讨论与交流]①此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度？ ②此时的反应是否停止了？ ③此时为何三种物质的浓度保持不变？ [小结]当反应进行到SO2的生成速率和消耗速率相等时，反应物SO2、O2和生成物SO3的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。 [板书]（2）达到化学反应限度的特征: ①任何物质的生成速率和消耗速率相等，且都不为零； ②反应物和生成物的浓度不再改变。 [质疑]化学反应的限度都是相同的吗？ 表4：不同温度和压强下，N2+3H2==2NH3反应中NH3的含量。 [开始时V(N2)/V(H2)=1/3）] [讲述]前面的实验中，加入Na2CO3溶液后可以生成CaCO3沉淀，说明相同条件下，CaCO3在水中的溶解度比CaSO4更小。由此，我们可以知道：不同的化学反应，限度有所不同；而表4数据表明：相同的化学反应，在不同条件时限度可能不同。 [板书]（3）不同的化学反应，限度不同           相同的化学反应，条件不同时限度可能不同。 （4）化学反应限度可以通过改变条件而改变。 [视频展示]建筑物的定向爆破。 [设问]为什么控制得如此好呢？ [板书]三、化学反应条件的控制 [讲述]在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应，这就要通过控制反应条来达到目的。 [讨论与交流]①回忆你的所见、所做和所闻，你认为应如何控制反应的条件？ ②以煤为例，讨论如何提高燃料的燃烧效率？ ③请结合生活实际，谈谈控制化学反应的条件有何意义？   六、作业设计 1. 完成课后习题5、6。 2. 下列关于化学反应限度的叙述错误的是（      ） （A）任何可逆反应都有一定的限度 （B）化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等 （C）化学反应的限度与时间的长短无关 （D）化学反应的限度是不可改变的 3. 某可逆反应达到限度时，下列说法正确的是（     ） ①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相同 ②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同 ③混合物的组成比例不会因时间而改变 （A）①    （B）①③   （C）②   （D）①②③ 4. 下列措施可以提高燃料燃烧效率的是（     ） ①提高煤燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化⑤将煤气化处理⑥通入适量的空气 （A）①③④⑤   （B）②③⑤⑥   （C）③④⑤⑥   （D）①②③④   教学设计说明     化学反应限度的概念，是首次在必修课程的学习中出现。化学反应限度属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识，是进一步学习化学的基础性知识。剖析和理解化学反应限度的本质原因和外部特征是本节课的教学难点。教学中先由“科学史话——炼铁高炉尾气之迷”入手，引发学生认知的冲突，然后以实验2－7设置探究情景，进一步激发学生认知的欲望，接着通过可逆反应与不可逆反应中某种反应物的消耗情况的比较，引导学生理解可逆反应的特点，并明确大多数的化学反应有一定的限度，最后通过数据和设置一些问题，用通俗易懂的语言帮助学生突破难点。而对化学反应条件的控制，主要通过学生阅读教材、讨论与交流等形式达到教学目标。