化学反应速率(第2课时 影响化学反应速率的因素)教案

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2.1.2化学反应速率

(第2课时 )

一、核心素养发展目标

1.宏观辨识与微观探析:通过实验,从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律,并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。

2.证据推理与模型认知:建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型,即“实验现象→影响规律→理论解释”,促进“证据推理”核心素养的发展。

二、教学重难点

重点:外界因素影响化学反应速率的规律及微观分析;

难点:外界因素影响化学反应速率的微观分析。

三、教学方法

实验探究法、总结归纳法、分析法、推导法等

四、教学过程

【导入】思考:能否人为控制化学反应速率?

【投影】灯泡、冰箱、矿石

【问】

1、灯泡为何抽成真空?

2、食物为何放入冰箱?

3、矿石为何粉碎?

【生】延长灯丝使用寿命;减慢食物腐败速度;增大接触面积,从而加快反应速率

【问】由此可见,可以人为控制化学反应速率,影响化学反应速率的因素有哪些?

【生】有内因和外因,外因主要是温度、催化剂、浓度、接触面积。

【问】如何探究化学反应速率的影响因素?

【生】控制变量法

【展示】浓度对反应速率的影响实验视频

实验现象:试管内产生气泡速率:1.5mol/L的盐酸> 1mol/L的盐酸> 0.5mol/L的盐酸

实验结论:增大反应物浓度能加快化学反应速率

【讲解】理论和实验研究表明,其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小。

碰撞理论

碰撞理论是一种较直观的反应速率理论。该理论认为,反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成正比。但是,不是每次碰撞都能发生反应。

能发生反应的碰撞称为有效碰撞。

【展示】投篮不中的图片

【问】这两种情况为何投篮不中?

【生】力量不够、取向不好。

【讲解】有效碰撞必须满足的条件:

发生碰撞的分子具有足够高的能量、分子在一定的方向上发生碰撞;

活化分子:化学反应中,能量较高、有可能发生有效碰撞的分子

活化能:活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。

【展示】活化分子相关动画

【讲解】当增加反应物的浓度时,单位体积内反应物的活化分子数目增多,反应物发生有效碰撞的次数增多,反应速率增大。

【讲解】基元反应:通过碰撞一步直接转化为产物的反应。

例如:NO2 + CO == NO + CO2

反应过程中没有任何中间产物生成

每个基元反应都有对应的活化能,反应的活化能越大,活化分子所占比例越小,有效碰撞的比例也就越小,化学反应速率越小。因此,化学反应速率的理论只适用于基元反应。

【问】有气体参加的反应,压强改变,化学反应速率如何变化? 【展示】压强变化对化学反应速率的影响动画

【生】压强增大,体积减小,反应物浓度增大,反应速率增大;

压强减小,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。

【讲解】压强增大,体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞几率增加,反应速率增大。反之,反应速率减慢。

【展示】温度对化学反应速率的影响

实验操作

实验现象 溶液紫红色褪去所需时间长短:甲>丙>乙

实验结论 反应物的温度越高,反应速率越快

【讲解】其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小。经验规律,温度每升高10 K,反应速率增大至原来的2~4倍。

温度对反应速率的影响规律:对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。

【问】用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响?

【生】其他条件相同时,升高温度→单位体积内活化分子数目增多→单位体积内活化分子百分数增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。

【展示】相关资料

催化剂对H2O2分解化学反应速率的影响

较高浓度的H2O2在避光条件下的分解速率

温度 30℃ 50℃

分解速率 每年1% 每年2%

FeCl3可使 H2O2 在常温下分解。

【讲解】过渡态理论:

反应物分子并不只是通过简单的碰撞直接形成产物,而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态,并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。

这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。

更多的化学反应过程分为多步进行

例如:

2HI === H2 + I2

第一步: 2HI → 2I• + H2

第二步: 2I• → I2

基元反应的活化能越大,反应物到达过渡态就越不容易,该基元反应速率就越慢。

一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。

有催化剂参与的反应,活化能(Ea1)较小,则反应速率较大;

而没有催化剂参与的反应,活化能(Ea2)较大,则反应速率较小。

当其他条件相同时,使用催化剂,改变反应历程→活化能降低→活化分子百分数增多→单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大

注意:

1、催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。

2、催化剂有选择性,不同的化学反应的催化剂不相同,催化剂具有一定的活化温度。

【展示】不同因素对反应活化能或活化分子的影响动画

【讲解】酶的催化作用特点

1、高效的催化活性;

2、高度的选择性;

3、特殊的温度效应。

其他因素对化学反应速率的影响

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。

【课堂小结】师生共同完成。

简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响

增大反应物浓度或增大气体压强→单位体积内活化分子数增大→单位时间内单位体积内有效碰撞次数增多

升高温度或催化剂→单位体积内活化分子百分数增大→单位时间内单位体积内有效碰撞次数增多

→增大化学反应速率

【课堂练习】

1、某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0,下列叙述正确的是( )

A.在容器中加入氩气,反应速率不变

B.加入少量W,逆反应速率增大

C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小

D.将容器的体积压缩,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增大

答案 A

2、下列措施能明显增大化学反应速率的是( )

A.钠与水反应增大水的用量

B.将稀硫酸改为98%的浓硫酸与锌反应制取氢气

C.在硫酸溶液与氢氧化钠溶液反应时,增大压强

D.恒温恒容条件下,在合成氨反应中增加氮气的量

答案 D