高中化学必修2第三节化学反应的速率和限度（1）教学设计

高中化学必修2第三节化学反应的速率和限度（1）教学设计  三维目标：     ①使学生了解化学反应速率的概念。 知识与技能： ②学习浓度、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。   ③初步了解如何调控化学反应的快慢的方法。 过程与方法： ①通过实验探究分析影响化学反应速率的外界条件。   ②重视培养学生学生的科学探究的基本方法，提高探究能力。 情感、态度 ①培养学生参与科技活动的热情，有将化学知识用于实际的意识。 与价值观 ②能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断。 教学重点： 化学反应速率及影响因素 教学难点： 化学反应速率及影响因素 教学方法： 实验探究法 教学准备： 多媒体课件、实验用品 教学过程：   第一课时[引言]假设你是某合成氨工厂的技术人员，请从化学的角度出发，如何提高工厂的生产效益？[讨论后总结] 要考虑的问题很多方面，但应该研究解决的关键是：（1）改变条件，加快合成氨反应的速率；（2）改变条件，提高氨的产率。 如何解决这一关键问题呢？这就要研究有关化学反应的速率和化学平衡。第三节  化学反应的速率和限度【过渡】从同学们以前所学的化学反应知道，不同的反应有快慢之分，而有些反应需要加热或使用催化剂，这是为什么呢？这就是我们今天要学习的从一个全新的角度去认识化学反应－化学反应的速率和限度。【思考与交流】阅读教材48页“思考与交流”,在我们日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行的慢。你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？   【问题一】生活或学习的化学反应中，有些反应很快，有些反应很慢。举例说明哪些反应是较快的、哪些反应进行缓慢？化学反应快好还是慢好？【问题二】钠、镁分别与水反应现象有什么不同？为什么不同？实验室制氧气为什么要使用二氧化锰？ [演示实验]同浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应，观察放出气泡的量。现象：在加入盐酸的试管里，大理石与盐酸迅速反应，有大量气泡产生；加入醋酸的试管里，反应缓慢，只有少量气泡产生。结论：不同的化学反应有快有慢。 [讲授]由实验可知，碳酸钙与盐酸反应产生气泡要明显比碳酸钙与等浓度的醋酸快。也就是说，不同物质在反应时有快慢之分。【思考】化学实验中如何判断化学反应的快慢？这样判断有什么优缺点？在化学实验中，化学反应进行时可以通过观察气泡逸出的快慢、固体物质的消失或产生的快慢、颜色改变的快慢来判断化学反应的快慢。优点：直观，方便。缺点：属于定性比较，需要参照物，如果没有明显差异，则无法比较。【过渡】在科学研究和实际应用中，需要对化学反应进行定量描述或比较。在化学中通常用化学反应速率来描述化学反应的快慢。一、化学反应速率[讲解] 不同的化学反应进行的快慢不一样，如何表示化学反应速率呢？[思考] 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，化学反应速率是借鉴物理学的物体运动速度的，那么物理中的速度定义是什么？以此为参照，给化学反应速率进行定义。[指导阅读]请阅读课本P47有关内容，回答上述问题。1、定义：描述化学反应进行的快慢程度的物理量叫做化学反应速率。化学反应速率常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。说明：化学反应速率实质是平均反应速率。2、表达式：υ=△C/△t△C：表示变化的浓度；△t：表示变化的时间。[说明]对于化学反应速率，用反应物浓度减小或生成物浓度增加来表示，不取负值；而且根据公式可知，所求得的值是指定时间内的平均值。3、单位：浓度单位为：mol/L       时间单位为：min或s化学反应速率单位为：mol/(L•s )或mol/(L•min)、mol/(L•h)例题1：①某一反应物的浓度是2mol/L，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6 mol/L，求该反应的反应速率。[解析] υ＝ △C / △t＝ (2mol/L － 1.6 mol/L) ÷ 2min＝ 0.2mol/L·min②请指出下列说法所表示的含义：在某一化学反应中某反应物的反应速率为0.50mol/(L·min)。[结论]表示该物质在参与反应时，平均每分钟内物质的量浓度减少了0.50mol/L。[设问]对于同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率，数值是否一样呢？让我们看下面的练习。例题2：在给定条件下，氮气与氢气在密闭容器中合成氨。起始时加入氮气和氢气且浓度分别为1.0 mol/L 和3.0 mol/L，2秒后，氮气的浓度为0.8 mol/L ，氢气的浓度为2.4 mol/L，氨气的浓度为0.4 mol/L 。分别用氮气、氢气和氨气的浓度变化表示的这2秒内的化学反应速率是多少？有什么关系？[计算、思考]        3H2  +  N2    =  2NH3起始浓度mol/L        3.0      1.0         02S后浓度mol/L       2.4      0.8         0.4【分析】由计算结果可以知道，同一个化学反应，同一时间段，用不同的物质表示，结果可能不同。那么，它们之间有什么关系呢？将三者的化学反应速率比较可以发现，三者之间的关系为：υ(N2)：υ(H2)：υ(NH3)=1：3：24、关系：同一反应，用不同物质浓度变化表示的化学反应速率数值之比，等于其在方程式中的系数比。aA(g) +bB (g) =cC (g) +dD (g)    υ(A): υ(B): υ(C): υ(D) = a：b ：c ：dυ(A)/ a = υ(B) / b =  υ(C)/ c = υ(D) /d[说明]①同一反应，用不同物质浓度表示的化学反应速率可能不同，其数值之比等于方程式中系数比，所以使用时应指明是用那种物质的浓度变化表示的速率，化学反应速率实质是平均反应速率。②由于不同物质表示反应速率时，其数值会不同，在进行化学反应快慢比较时，最好用同一种物质表示的化学反应速率数值比较。③同一物质表示的化学反应速率因为单位不同而不同，所以比较大小时，单位必须相同。 [练习]合成氨的反应为：N2+3H2==2NH3。现往某2L的容器中充入2mol的N2和5mol的H2，反应5分钟后，容器中N2的物质的量减少为1mol。试求：（1）5分钟后容器中H2、NH3的物质的量。（2）5分钟内三者的反应速率各是多少？（3）三者速率是否相等？它们之间有何关系？[针对学生完成情况讲评](1)H2和NH3的物质的量依次为2mol、2mol(2)三者的速率依次为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L(3)不相等。 [小结]本节学习了化学反应速率的概念、表示方法及研究反应速率的意义。学习时，要重点掌握以下几点：1）反应速率是表示反应快慢的物理量，用单位时间内浓度变化表示，单位为mol/(L.s)或mol/(L.min)；反应速率是一个平均值。2）用不同反应物表示反应速率时，其数值可能不相等；但数值之比等于化学方程式的计量数之比。※（选讲题）在一定条件下N2 + 3H2 = 2NH3 的反应中，起始C(N2) 为2mol/L，C(H2)为5mol/L， 反应到2分钟时，测得 C(NH3 )为0.4mol/L，(1)分别用N2 、 H2、 NH3 表示反应速率。 (2)反应到2分钟时C(N2) 和 C(H2)分别为多少。（3）计算各物质的速率之比。[解析]   N2   +   3H2 =2NH3起始浓度      2mol/L     5mol/L       0变化浓度       －x       －y         0.4mol/L2分钟后浓度   2－x      5－y        0.4mol/L  解得：x ＝ 0.2 mol/L    y ＝ N2 0.6 mol/L（1）ｖ（N2） ＝ 0.2 mol/L ÷ 2 min ＝ 0.1mol/L.minｖ（H2） ＝ 0.6 mol/L ÷ 2 min ＝ 0.3mol/L.min    ｖ（NH3） ＝ 0.4 mol/L ÷ 2 min ＝ 0.2mol/L.min（2）C（N2） ＝ 2 mol/L － 0.2 mol/L ＝ 1.8 mol/LC（H2） ＝ 5 mol/L － 0.6 mol/L ＝ 4.4 mol/L（3）ν(N2):ν(H2):ν(NH3)  ＝ 0.1mol/L.min ：0.3mol/L.min ：0.2mol/L.min ＝ 1 ：3 ：2  【课堂练习】1、在3H2 + N2 = 2NH3中，２min内H2的浓度由0.7 mol·L-1降到0.１mol·L-1；N的浓度由0.４mol·L-1降到0.２mol·L-1；NH3的浓度则增加了0.４mol·L-1，分别用 H2 、N2、NH3的浓度变化量来表示反应速率，并求出它们的比值。答案：v(H2)=0. 3mol/（L·min）；v(N2)=0.1mol/（L·min）；v(NH3)=0.2mol/（L·min）；3：1：2。2、反应4NH3+5O2 == 4NO+6H2O(g)在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO 的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？  答案：v(NO)=0.002mol/（L·s）若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？答案：v(O2)=0.0025mol/（L·s）若用NH3 来表示呢?   答案：v(NH3)=0.002mol/（L·s）若用H2O(g)来表示呢?  答案：v(H2O)=0.003mol/（L·s）此反应的同一种速率用不同物质表示为什么数值不同？请求出它们的比值？你能否发现它们的比值有何规律?为什么?3、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/L·s ；(2)v(B)=0.6mol/L·s；(3)v(C)=0.4mol/L·s；(4)v(D)=0.45mol/L·s则该反应速率的快慢顺序为       。答案：(1)>(4)>(2)=(3)。注意：比较反应的快慢,应取同一参照物4、温度为500℃时，反应4NH3+5O2 =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，则此反应的平均速率 (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）解析：根据化学方程式4NH3+5O2 4NO+6H2O，NO的物质的量增加了0.3mol，则H2O增加了0.45mol，NH3和O2分别减少了0.3mol和0.375mol。所以，用反应中各气态的反应物和生成物表示的该反应的化学反应速率分别为：v（NH3）= =0.002mol/（L·s）； v（O2）= =0.0025mol/（L·s）；v（NO）= =0.002mol/（L·s）；v（H2O）= =0.003mol/（L·s）。可见，本题的正确答案是CD。5、铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是A、0.02 mol/(L•min) B、1.8mol/(L•min) C、1.2 mol/(L•min) D、0.18 mol/(L•min)答案：C【作业】甲乙两名同学分别对反应A+2B=3C的反应速率进行测定，甲同学测得反应前A为8mol/L，2分钟后A为2mol/L，乙同学测得反应开始时C为1mol/L，50秒后为4mol/L。请同学们计算甲乙两人所测得反应速率各是多少？并比较反应快慢。　 影响化学反应速率的因素是：反应物的本质、接触面积大小、反应物浓度、温度、催化剂。化学反应可以通过被称做反应途径或反应历程的一系列简单步骤而发生。化学家常用碰撞理论来帮助阐明他们对反应过程的观察结果。根据碰撞理论，要发生反应，反应微粒必须发生碰撞，而且这些碰撞必须引起微粒间的相互作用。发生有效碰撞所需的最小能量是这个反应的活化能。如果碰撞具有足够的能量，而且碰撞分子的取向合适，就会形成一种可在短时间内存在的活化络合物。这是一种分子络合物，它的化学键正在断裂和形成。〖板书设计〗第三节  化学反应的速率和限度一、化学反应速率1、定义：描述化学反应进行的快慢程度的物理量叫做化学反应速率。2、表达式：υ=△C/△t3、单位： mol/(L•s )或mol/(L•min)、mol/(L•h)4、关系：同一反应，用不同物质浓度变化表示的化学反应速率数值之比，等于其在方程式中的系数比。〖教后记〗