第二章 第二节 影响化学反应速率的因素(第一课时)
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(一)教学背景分析学习内容分析:“化学反应速率和化学平衡”理论不仅有助于学生理解元素化合物知识及化学反应,还是电离平衡、水解平衡知识的学习基础,是中学化学的重要理论之一。
本节内容一方面是化学反应速率等知识的延续,另一方面学生对浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的认识,是后续化学平衡移动学习的基础,因此本节内容在本章中有承上启下的作用,是本章教学内容的重点。
本节教学分2课时完成。
第1课时:浓度、压强、温度对化学反应速率的影响;第2课时:温度对化学反应速率影响的实验设计、催化剂对化学反应速率的影响及实验探究。
学生情况分析:在绪言中学生已经学习了有效碰撞、活化分子、活化能等概念,在第一节中学习了反应速率的概念,在这些已有知识的基础上进行本节教学,有利于学生通过实验探究分析总结影响化学反应速率的条件,并对外界条件对化学反应速率的影响做出理论解释。
同时,学生积累了大量影响化学反应速率现象的感性认识,利于从理论上得以升华,进而利用理论指导,完成一次认识的飞跃。
教学方式与教学手段说明:本节课采用问题讨论与实验探究相结合的教学方法。
通过操作实验、自主探究,加深了学生对影响化学反应速率因素的认识,有利于他们领悟课本内容。
通过设置问题情境,小组讨论,促使学生积极参与,自主建构知识。
通过实验、动画演示、图片等直观教学手段,以使教学内容深入浅出、生动形象。
通过列举生活中的常见事实,使学生在观察、感悟的过程中感受化学与生活息息相关,培养良好的学习兴趣。
技术准备:课前老师准备好学生小组实验所需要的仪器和药品,并以4人为1组分好实验小组,印好学案。
利用“百度”搜索引擎,查找图片,从网上下载多媒体动画,帮助学生理解外界条件对化学反应速率的影响。
(二)本课教学目标设计知识与技能:通过实验探究,使学生理解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响,并能初步运用有效碰撞和活化分子等理论解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
第二节影响化学反应速率的因素(第1课时)教学目标1.知识与技能:(1)掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂等)对化学反应速率的影响规律。
(2)会用有效碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响。
(3)培养学生设计简单实验的能力、观察能力、思维能力。
2.过程与方法:实验法:运用控制变量法设计简单实验探究影响化学反应速率的因素。
归纳法:由实验现象归纳同种影响因素对不同反应速率的影响规律。
3.情感态度与价值观:通过从宏观现象到微观本质的分析,培养学生分许问题,解决问题的能力;通过控制变量法的应用培养学生辨证唯物主义观点;感受控制和影响化学反应速率对生产生活的意义。
教学重点、难点重点:影响化学反应速率的因素(浓度、压强、温度、催化剂等)。
难点:用有效碰撞理论、活化分子、活化能概念模型解释外界条件对化学反应速率的影响。
课时安排3课时(第1课时主要为浓度、压强对反应速率的影响)。
教学过程【引入】我们生活中涉及到很多化学反应,如金属的腐蚀、食物的变质、燃料的燃烧、污水的处理、药物的研发与生产等等。
化学反应速率有快有慢,对人们生产生活也有利有弊。
为了提高资源的利用率和经济生产效益从而更有利于我们的生活,往往需要对化学反应速率加以影响和控制。
那影响化学反应速率的因素有哪些呢?大家可以根据黑板上提供的例证加以总结归纳:【问提一】影响化学反应速率的因素有哪些?【思考与总结】请大家比较以下各组反应速率并总结哪些因素可以影响化学反应速率?1、Na + H2O Fe + H2O2、夏天食品变质冬天食品变质3、在空气中加热铁丝在纯氧中加热铁丝4、普通电饭锅与高压锅做食物5、面粉厂禁止明火【生】归纳,叙述。
【板书】一、影响化学反应速率的因素1、内因(主):反应物的性质。
2、外因:浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积、原电池原理等。
【过渡】本节课重点学习浓度、压强对化学反应速率的影响。
那如何设计实验探究某一因素对化学反应速率的影响呢?【生】控制变量法研究。
第二章化学反应速率与化学平衡第一节化学反应速率第2课时影响化学反应速率的因素一、单选题1.下列事实或做法与化学反应速率无关..的是A.将食物存放在温度低的地方B.用铁作催化剂合成氨C.将煤块粉碎后燃烧D.用浓硝酸和铜反应制备NO2气体【答案】D【解析】影响化学反应速率的外界因素有温度、浓度、表面积以及催化剂等。
A项、将易腐败的食物储存在冰箱里,温度降低,化学反应速率减小,故A不选;B项、用铁作催化剂合成氨,化学反应速率增大,故B不选;C项、将煤块粉碎后燃烧,固体的表面积增大,化学反应速率增大,故C不选;D项、用浓硝酸和铜反应制备NO2气体与反应物的性质有关,与反应速率无关,故D选;答案选D。
2.(2020·鸡泽县第一中学高二开学考试)用下列方法制取氢气,反应速率最大的是( )A.30℃,块状锌与2 mol·L一1硫酸溶液反应B.30℃,粉末状铁与2 mol·L一1硫酸溶液反应C.60℃,粉末状锌与2 mol·L一1硫酸溶液反应D.60℃,粉末状镁与2mol·L一1硫酸溶液反应【答案】D【解析】金属越活泼,反应速率越大,而且反应物的性质是决定因素;温度越高,反应速率越大,固体的接触面积越大,反应速率越大。
答案选D。
3.(2020·怀仁市第一中学校云东校区高二月考)欲使反应C O2CO2的化学反应速率加快,下列措施错误的是A.增加炭的量B.升高反应温度C.增加氧气浓度D.将炭块粉碎【答案】A【解析】A.根据方程式可知炭为固体,增加固体的量不能增大反应速率,故A符合题意;B.升高温度活化分子数增多,反应速率加快,故B不符合题意;C.氧气为气体,增大氧气的浓度可以加快反应速率,故C不符合题意;D.将炭块粉碎可以增大接触面积,增大反应速率,故D不符合题意;综上所述答案为A。
4.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究其降解效果,设计如图对比实验探究温度、浓度、pH对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度变化与时间的关系如图所示,下列说法不正确的是实验编号温度/K pH①298 1②310 1③298 7④298 1 A.实验①在0~15min内M的降解速率为1.33×10-5mol•L-1•min-1 B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解D.若其他条件相同,实验①④说明M的浓度越小,降解的速率越快【答案】D【详解】A.根据化学反应速率的数学表达式可知,()()350.300.1010mol/(L min) 1.3310mol/(L min) 15cv Mt---⨯∆==⋅≈⨯⋅,A正确;B.其他条件相同,①②温度不同,②的温度高于①的,且②中浓度变化大于①,说明温度越高,降解速率越快,B正确;C.其他条件相同,①③的pH不同,③的pH大于①,在相同时间段内,①中M的浓度变化大于③,说明pH越高,降解速率越慢,故C正确;D.其他条件相同,①④初始浓度不同,①的浓度大于④,在相同时间段内,①中M的浓度变化大于④,说明浓度越大,降解速率越快,从数据看:实验④在0~15min内M的降解速率为()350.1510mol/(L min) 1.010mol/(L min)15c v M t --∆⨯==⋅≈⨯⋅,④比①的降解速率小,说明M 的浓度越小,降解的速率越小, D 错误; 故答案选D 。
课题:第一节化学反应速率【学习目标】1、了解化学反应速率的涵义2、理解化学反应速率的表达式及其简单计算3、了解化学反应速率的测量方法【学习重点】化学反应速率的测定【学习难点】测定反应速率的方法【温习旧知】一、化学反应速率1、涵义:是描述物理量。
2、表示方法:3、数学表达式:4、单位: 、二、化学反应速率的简单计算如反应方程式∶mA+nB=pY+qZ则V A= ,V= ,B= 。
V Y= ,VZ例析:密闭容器中,合成氨反应∶N2+ 3H2= 2NH3起始浓度(mol/L)8 20 05min后(mol/L) 6浓度变化(mol/L)则V(N2)=△C/△t= ;V(H2)=△C/△t= ;V(NH3)=△C/△t= 。
由以上可知∶V(N2): V(H2): V(NH3)=【学与问】一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示,数值可能但含义, 速率之比等于该反应方程式中对应之比。
【练习】(1)在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2==2NH3,开始时测得C(H2)=4mol/L ,C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=0.9mol/L。
求V(H2)为多大?(2)实验室利用氯酸钾制氧气。
某学生测得生成氧气的平均速率为0.01mol/L·min,氧气的密度约为1.28g/L,欲制取500mL(标态下)的氧气,需要时间为()A、2minB、4minC、6minD、8min(3)向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol的SO2和1molO2,经2S,测得容器内有1mol 的SO3,则该反应的速率可怎样表示?(4)在下列过程,需要加快化学反应速率的是()A、钢铁腐蚀B、塑料老化C、食物腐烂D、工业炼钢(5)某温度时,图中曲线X,Y,Z是在2L容器中X,Y,Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线。
由图中数据分析,该反应的化学方程式为____;反应从开始计时,2分钟内Z的平均反应速率为____ 。
2-1-2 化学反应速率(第二课时)[教学目标]1.知识目标(1)理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
(2)使学生能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
2.能力和方法目标(1)掌握运用浓度、压强、温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法;(2)通过识别有关化学反应速度与压强、温度或浓度等的图像,提高识图析图能力,培养从图像中挖掘化学信息的能力。
[教学重点、难点]压强对化学速率的影响,用活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响。
[教学过程]二、外界条件对化学反应速率的影响:(一)在其它条件不变的情况下,浓度对化学反应速率的影响【表征性抽象】当其它条件不变时,增加反应物的浓度,可以增大反应的速率。
【原理性抽象】为什么增大反应物的浓度会影响反应速率呢?(明确)当增加反应物的浓度时,活化分子的数量增加,有效碰撞的频率增大,导致反应速率增大。
【对结论的再理解】1.一个反应的速率主要取决于反应物的浓度,与产物的浓度关系不大2.对于可逆反应aA +bB cC + dD来说,正反应的速率只取决于A、B两种物质的浓度,与C、D两种物质的浓度关系不大。
而逆反应的速率只取决于C、D两种物质的浓度,与A、B两种物质的浓度关系不大。
增加A或B的浓度只可以使正反应的速率增大,不会影响逆反应的速率。
3.固体和纯液体的浓度是一个常数,所以增加这些物质的量,不会影响反应的速率。
【应用】1.用饱和食盐水代替水制乙炔,以减缓太快的反应速率。
2. 制Fe(OH)2时,通过降低NaOH溶液的含氧量(给溶液加热)来降低Fe(OH)2被氧化的速率。
(二)在其它条件不变的情况下,压强对化学反应速率的影响【提出问题】压强是怎样对化学反应速率进行影响的?【收集事实】途径:已有的实验知识(提出以下几个实验)对比1. 10ml、0.1mol/L的Na2S2O3溶液与0.1摩/升的硫酸10毫升反应的实验。
2. CaO固体与SiO2固体在高温下反应生成CaSiO3。
3. SO2 与O2在一密闭容器内反应生成SO3。
(讨论)给上述三个反应的容器加压,三个反应的反应物的浓度是怎样变化的?大。
【原理性抽象】为什么增大压强会影响有气体参加的化学反应的速率?(明确)1.一定量气体的体积与其所受的压强成正比。
这就是说,如果气体的压强增大到原来的2倍,气体的体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增多到原来的2倍,即体系中各个物质的浓度都增加,所以化学反应速率增大。
相反,减小压强,气体的体积就扩大,浓度减小,因而反应速率减小。
2.如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而它们的浓度改变也很小,可以认为压强与它们的反应速率无关。
【结论的再理解】1.压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。
我们在分析压强对反应速率的影响时,应最终落实到浓度上,将压强问题转化为浓度问题。
2. 对于那些反应物和生成物都有气体参加的可逆反应来说,增大体系的压强,反应物和生成物的浓度都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。
(三)在其它条件不变的情况下,温度对化学反应速率的影响【提出问题】温度是怎样对化学反应速率进行影响的?【收集事实】途径:1.观察演示实验。
2. 回顾过去已有的化学知识和所掌握的实验事实。
『演示实验』10ml同浓度的Na2S2O3溶液分别在不同温度下与0.1摩/升的硫酸10毫升反应的对比实验『复习回顾』1. Cu与浓硫酸在常温条件下和在加热条件下反应情况的对比。
2. Mg条分别与冷水和沸水的反应情况的对比。
【实验事实的处理】1.化学用语化(写方程式)(1)Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O或S2O32- + 2H+ == SO2 + S↓+ H2O(2)Cu + 2H2SO4(浓)=== CuSO4 +2 SO2↑+2 H2O(3 )Mg +2H2O === Mg(OH)2 + 2H2↑2. 表格化【表征性抽象】在其它条件不变的情况下,升高温度,化学反应要加快。
经过实验测定,温度每升高10℃,反应速率通常要增大到原来的2~4倍。
【原理性抽象】为什么升高温度会使反应速率加快?(明确)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,是活化分子的百分比增大,因而活化分子数量增多,有效碰撞频率增大,所以,反应速率加大。
【对结论的再理解】对于可逆反应来说,升高体系的温度,反应物和生成物中的活化分子数都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。
【应用】1.在实验室进行化学反应时,常常通过给反应物加热来增大反应的速率。
2. 合成氨工业中,是在500℃的条件下进行反应,以加快反应进行的速度。
3. 为防止食品变质,我们将食品放入冰箱中保存,以降低食品变质的速率。
(四)催化剂对化学反应速率的影响【提出问题】催化剂是怎样影响化学反应速率的?【收集事实】途径:1.观察演示实验。
2.回顾已有知识(演示实验)过氧化氢分解的对比实验(复习回顾)用KClO3制氧气的实验【实验事实的处理】1.写化学方程式(1)2H2O2 == 2H2O + O2↑(2)2KClO3 == 2KCl +3O2↑2. 列表对比【表征性抽象】催化剂能加快化学反应速率。
【原理性抽象】为什么催化剂能加快化学反应速率?(明确)当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂可使反应途径发生改变,从而降低了反应的活化能,使得活化分子的百分比增大,因此活化分子的数目增多,有效碰撞频率增大,故化学反应速率加大。
【对结论的再认识】1.催化剂改变化学反应速率的原因仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果。
例:(1)在加热条件下:2Cu + O2 == 2CuO2CuO +2 CH3CH2OH == 2Cu +2 CH3CHO + 2H2O(2)氮的氧化物破坏臭氧:NO + O3 == NO2 + O2NO2 + O ==NO + O22. 能加快反应速率的催化剂叫正催化剂;能减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂。
3. 对可逆反应而言,正催化剂使正、逆反应速率都加快,且加快的程度相同。
相反,负催化剂使正、逆反应速率都减小,且减小的程度相同。
【应用】催化剂在现代化学和化工生产中占有极为重要的地位。
大约85%的反应需要催化剂。
尤其是现代大型化工业、石油工业中,很多反应还必须使用性能良好的催化剂。
例;接触法制硫酸工业。
【课堂练习】1.要使在容积恒定的密闭容器中进行的可逆反应2A(气)+B(固)==2C(气)+Q(Q>0)的正反应速率显著加快,可采用的措施是(不考虑固、气态间的接触面积)()A.降温 B.加入B C.增大体积使压强减小 D.加入A2.把除去氧化膜的镁条放入一定浓度的稀盐酸的试管中,发现H2的生成速度V随时间t变化如图。
其中t1——t2速度变化的原因是___________________ ;t2——t3速度变化的原因是_________________________________。
Vt 1t 2t 3【实验事实的处理】1.写化学方程式或离子方程式(1.)Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O或S2O32- + 2H+ == SO2 + S↓+ H2O(2.)2Mg + O2 ===2MgO(3.)CaC2 + H2O === C2H2↑+ Ca(OH)22. 列表对比(1)不同浓度的Na2S2O3溶液与0.1摩/升的硫酸反应的对比实验表编号Na2S2O3溶液水硫酸出现浑浊的时间(秒)1 10ml 0 10ml2 5ml 5ml 10ml(2).镁条分别在空气中和纯氧中燃烧的情况对比表编号镁条与空气反应镁条与纯氧气反应现象速率(3)电石分别在水中和饱和食盐水中反应的情况对比表编号电石与水的反应电石与饱和食盐水的反应现象速率[随堂练习]1.一般都能使反应速率加快的方法是()。
①升温;②改变生成物浓度;③增加反应物浓度;④加压(A)①②③(B)①③(C)②③(D)①②③④2.NO和CO都是汽车尾气里的有害物质,它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体:2NO+2CO=N2+2CO2对此反应,下列叙述正确的是()(A)使用催化剂能加快反应速率(B)改变压强对反应速率没有影响(C)冬天气温低,反应速率降低,对人体危害更大(D)无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响3.设C+CO22CO-Q1,反应速率为υ1;N2+3H22NH3+Q2,反应速率为υ2。
对于上述反应,当温度升高时,υ1和υ2的变化情况为()。
(A)同时增大(B)同时减小(C)υ1增大,υ2减小(D)υ1减小,υ2增大4.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生H2的速率可由如图2-1-1表示,在下列因素中,①盐酸的浓度,②镁条的表面积,③溶液的温度,④氯离子的浓度,影响反应速率的因素是()。
(A)①④(B)③④(C)①②③(D)②③5.下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是()编号金属(粉末状)酸的浓度及体积反应温度(mol)(℃)A Mg,0.1 6 mol·L-1硝酸10mL 60B Mg,0.1 3 mol·L-1盐酸10mL 60C Fe,0.1 3 mol·L-1L 盐酸10mL 60D Mg,0.1 3 mol·L-1硫酸10mL 606.容积固定的2L密闭容器中进行的某一可逆反应A(气)+2B(气)2C(气)以B的物质的量浓度改变表示的反应速度υ正,υ正、υ逆与时间的关系图如所示。
已知反应速率υ的单位为mol·L-1·s-1,则图中阴影部分的面积可表示()。
(A)A的物质的量浓度的减少(B)B的物质的量浓度的减少(C)C的物质的量增加(D)B的物质的量减少7.煅烧硫铁矿产生二氧化硫,为了提高生成二氧化硫的速率,下列措施可行的是()。
(A)把块状矿石碾成粉末(B)向炉内喷吹氧气(C)使用Fe2O3作催化剂(D)降低体系的温度8.氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(-1)和S(+6)的反应速率如图2-1-4所示,已知这个反应速率随着溶液中[H+]增大而加快。
(1)反应开始时反应速率加快的原因是____。
(2)反应后期反应速率下降的原因是______。
9.在密闭容器中发生2SO 2+O2 2SO3反应,现控制下列三种不同的条件:①在400℃时,10molSO2与5molO2反应;②在400℃时,20molSO2与5molO2反应;③在300℃时,10molSO2与5molO2反应;问:开始时,正反应速率最快的是_____;正反应速率最慢的是_________。