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第二章 化学平衡
第一节 化学反应速率
●教学目标
1. 使学生了解化学反应速率的概念及表示方法，通过故宫文化遗产本世纪的快速腐蚀事实培养学生的环保意识，增强环保观念。
2. 使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响，并由此进一步增强学生的辩证唯物主义思想。
3. 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。
4. 通过分析、理解有效碰撞、活化分子等概念和过程，增强学生的归纳及形象思维能力。
●教学重点
浓度对化学反应速率的影响
●教学难点
浓度对化学反应速率影响的原因
●课时安排
共二课时
●教学方法
1. 为了让学生建立化学反应快慢的概念，教学中制做了幻灯片展示故宫“云龙陛石”严重受损的情况。
2. 教学中运用现实生活中的实例如投篮球作比喻和三维动画软件的模拟演示使学生能形象地理解有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等概念和过程。?
3. 通过演示实验的边讲边做，使学生亲自体验化学反应速率受浓度、温度、压强及催化剂的影响。
●教学用具
投影仪、幻灯机、多媒体电脑及相应课件、试管若干、试管架、10 mL量筒、1 mol·L-1盐酸、0.1 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1醋酸、5% H2O2、洗洁精、MnO2、大理石若干。
●教学过程
★第一课时
［引言］我们对化学反应讨论和学习的重要意义就在于日常生活、工农业生产和科学研究中的重要作用。从这个意义上讲有的反应如合成氨，必须是高温、高压、还得催化剂，而且氮的转化率还较低，我们就希望它能变得容易一些，转化率更高一些；而有的反应如钢铁的生锈腐蚀我们又希望它能变得慢一些等等。这样就涉及两方面的问题：一是反应进行的快慢即化学反应速率问题；二是反应进行的程度也就是化学平衡问题。这两个问题所涉及的知识和规律，对我们今后的进一步学习和化工生产中适宜条件的选择提供了必要的理论基础，也是本章学习的主要内容。
［板书］第二章 化学平衡
第一节 化学反应速率
［问］咱们同学中间有到过首都北京旅游过的没有？?
［生］个别同学回答：有。?
［追问］那么在旅游中你们认为北京最辉煌的建筑或者印象最深的景点是什么呢？?
［生］到过北京的几位同学异口同声地回答：故宫。?
［问］北京的故宫是世界著名的古建筑群，是世界珍贵的文化遗产。当你们游到保和殿的时候，是否留意了它后边的那块巨大的“云龙陛石”呢？
［生］到过的几位同学中有人回答：留意了，但那上边的好多的细小花纹已经模糊不清了。
［师］事实上“云龙陛石”上曾经雕刻有精美的蟠龙图案，近些年来，尤其是上一世纪，这些浮雕遭到严重的损坏，据统计，世界上的古建筑在上世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至上千年所遭受的腐蚀还要严重，有的已经面目全非了。?
［幻灯展示］将“云龙陛石”、吐水龙头及太和殿周围的汉白玉护栏的蟠龙柱等景点的照片制成幻灯片，清晰地展示其被损坏的情况。?
［生］认真观看幻灯片所展示的著名的建筑被损情况，并发出惊叹：这真是一场灾难。
［师］这场灾难的罪魁祸首是谁呢？酸雨。我们知道CaCO3在风吹日晒、雨淋时会和H2O、CO2反应生成可溶性的Ca(HCO3)2而使石雕、建筑受损，但是历史几千年这种腐蚀都是很慢的。为什么上世纪的损失就这么快呢？这就要从化学反应速率问题说起。
［板书］一、化学反应速率
［师］不同的化学反应进行的快慢是不一样的，有的反应如酸碱中和反应、氢氧点燃爆炸反应，瞬间即可完成，而有的反应如塑料的分解要经几百年，石油的形成则要经过百万年甚至更长的时间，反应很慢。这当然是由化学反应本身的特点和反应物的性质所决定的。下边我们做一个小实验来体验一下反应快慢的区别。
［演示实验2—1］可选两个学生代表亲自操作，同学甲做大理石与1 mol·L-1的盐酸反应，同学乙做大理石与1 mol·L-1的醋醋反应。
［生］观察记录现象：在同学甲即加入盐酸的试管中，大理石与盐酸迅速反应，有大量气泡生成；而在同学乙即加入醋酸的试管中，反应则比较缓慢，只有少量气泡产生。
［引导］大家看到了大理石在与强酸（盐酸）和弱酸（醋酸）反应时的快慢差别，那么大家是否考虑过如何来量度化学反应进行的快慢呢？大家结合物理学上所学的运动速率的含义，阅读教材，再来理解化学反应速率的含义。
［生］认真阅读教材，结合运动速率的理解，自学化学反应速率的知识内容。?
［提问］请一位同学回答一下化学反应速率的定义是什么？?
［生］回答：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，用来衡量化学反应进行快慢程度的。
［师］整理学生的回答进行板书。?
［板书］1. 化学反应速率的概念：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
［问］化学反应速率的常用单位有哪些呢？?
［回答］由于浓度（物质的量浓度）的单位是mol·L-1，而时间的单位有s、min、h等，所以，化学反应速率的常用单位有mol/(L·s）或mol/(L·min)等。?
［板书］2. 单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
［问］大家是否能根据化学反应速率的概念，归纳出它的数学表达式呢？?
［生］思考，分析并回答，浓度的变化量一般用Δc(B)，单位时间用Δt表示，所以化学反应速率v(B)=
［师］评价学生回答：基本正确。但应注意，定义中用单位时间里反应物浓度的减少来表示的话，从数学意义上Δc(B)一定小于0，即所以v(B)＜0，为了避免出现这种情况，所以写表达式时给Δc(B)取绝对值就可保证Δc(B)＞0，即v(B)＞0,即表示成v(B)=
［板书］3. 数学表达式：v(B)=
［投影练习］
1. 在某一化学反应里，反应物A的浓度在10 s内从4.0 mol·L-1变成1.0 mol·L-1，在这10 s内A的化学反应速率为多少？
［生］根据定义进行练习?
v(A)= =
并勇跃举手回答计算结果。
［师］肯定学生回答结果。但是在具体的运用和理解化学反应速率时，还应该注意下面几个问题。
［投影显示］关于化学反应速率应注意的几个问题：?
1. 化学反应速率是标量，即只有大小而没有方向；?
2. 一般地计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的；
3. 对于固体物质或气态反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是不变的，因此不用液体和固体表示化学反应速率；?
4. 对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率可能不相同，但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数之比。例如在N2+3H2 2NH3中v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。
［板书］4. 关于化学反应速率应注意的几个问题?
［投影练习］在一密闭的容器里装有氮气和氢气合成氨气（N2+3H2 2NH3）开始反应时，氮气的浓度为2 mol·L-1，氢气的浓度为5 mol·L-1，反应进行两分钟时，测得容器中氮气的浓度为1.8 mol·L-1。这两分钟内氮气的平均反应速率是多少？氢气和氨气的平均反应速率各是多少？
解析：方法一
N2 + 3H2 2NH3
起始浓度（mol·L-1） 2 5 0
两分钟后浓度（mol·L-1）1.8 4.4 0.4?
变化浓度（mol·L-1） 0.2 0.6 0.4?
则v(N2)= =0.1 mol·L-1·min-1
v(H2)= =0.3 mol·L-1·min-1
v(NH3)= =0.2 mol·L-1·min-1
方法二：在求得v(N2)= =0.1 mol·L-1·min-1
后利用v（N2）∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2
则很易求得v（H2）=0.3 mol·(L·min) v（NH3）=0.2 mol·L-1·min-1
答：在这两分钟内，氮气、氢气、氨气的平均反应速率分别是0.1 mol·L-1·min-1、0.3 mol·L-1·min-1、0.2 mol·L-1·min-1。
［小结］本节课我们首先了解了本章将要学到的三类问题：化学反应及影响因素；化学平衡及影响因素；化学平衡的应用等。然后着重讨论了化学反应速率的概念，常用单位、表达式及简单计算，当然在运用和计算时应注意提醒的几个问题。?
［布置作业］P36一、1、2、3 二、1?
●板书设计
第二章 化学平衡
第一节 化学反应速率
一、化学反应速率?
1. 化学反应速率的概念：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2. 单位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1?
3. 数学表达式：v(B)=
4. 关于化学反应速率应注意的几个问题?
●教学说明
化学反应速率和化学平衡知识，正如教材所说既是今后继续学习化学所必需的理论基础，也是选择化工生产适宜条件时所必须了解的化学变化的规律。在教学中，以一些实例入手，使学生对本章所学内容有一个整体感知。在化学反应速率知识的教学中，通过展示故宫中著名建筑在上世纪严重受损的情况，即使学生对化学反应速率有了一定的认识，同时也培养和增强了他们的环保意识和观念。在教学中充分发挥学生的能动性，通过自学，而得出化学反应速率的概念、单位、表达式等。为了增强运用知识的灵活性，在最后提醒了同学应注意的几个问题。
★第二课时
［引言］化学反应速率是衡量化学反应快慢的，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、压强对化学反应产生影响时，会使同一反应在不同条件下有不同的反应速率。本节课就讨论关于外界条件对化学反应速率的影响。?
［板书］二、外界条件对化学反应速率的影响?
［师］大家先阅读教材，思考讨论外界条件对化学反应速率影响的意义？?
［生］阅读教材，归纳并回答外界条件对化学反应速率的意义：可以根据生产和生活的需要采取措施加快某些反应，如炼钢；也可使某些反应减慢，如钢铁生锈等，从而使它们为社会创造更大的价值。?
［问］我们所说的外界条件主要指的是哪些方面？?
［答］主要指浓度、温度、压强（主要对有气体参加反应）、催化剂等。?
［师］我们先讨论浓度对化学反应速率的影响。?
［板书］1. 浓度对化学反应速率的影响?
［演示实验2—2］另外让两个学生代表前来操作，同学甲做大理石与1 mol·L-1盐酸的反应，同学乙做大理石与0.1 mol·L-1 盐酸的反应，面向大家，同时操作，然后同学乙再将试管加热（给学生多动手的机会，亲自操作，亲身体会）。?
［生］其他同学观察并记录现象：同学甲（1 mol·L-1盐酸）的试管中有大量气泡逸出，同学乙（0.1 mol·L-1盐酸）的试管中气泡产生的很慢，但加热后气泡产生的速率明显加快。
［引导］由此大家能得到什么启示呢？
［生］相同条件下，浓度大的反应快。?
［师］确实如此，许多实验证明，当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率。
［板书］（1）结论：当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率。
［师］为什么一种反应物不变，增加另外一种反应物的浓度时，化学反应速率就会加快呢？这还得从化学反应的过程和本质说起，那么大家回忆一下化学反应的过程和本质都是什么呢？
［生］回忆并回答：化学反应的过程是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，其本质是反应物分子中旧化学键的断裂，生成物分子新化学键的形成。?
［师］回答正确。但是反应物分子中旧键的断裂与生成物分子中新键的形成必须要靠反应物分子（或离子）的相互接触，相互碰撞才可以完成。所以反应物分子（或离子）的相互碰撞是发生化学反应的先决条件。事实证明，反应物分子（或离子）之间单纯的接触或碰撞并不一定就发生化学反应，也就是碰撞存在着有效性，我们把能发生反应的碰撞叫有效碰撞。能发生有效碰撞的分子叫活化分子，而在所有的碰撞中有效碰撞是很少的。?
［生］自学、阅读，认真体会有效碰撞和活化分子这两个新概念。?
［提示］应该注意，发生有效碰撞的必须是活化分子，但活化分子之间的碰撞却不一定就是有效碰撞，因为发生有效碰撞不仅需要足够的能量还得需要正确的取向，这就和运动员投篮球是一个道理；如果投球无力，球挨不着篮框，投不中；如果投球力足、但方向不对，同样也投不中；只有力足、方向正才能投中。?
［生］体会并阅读教材中插图（关于投篮）充分理解有效碰撞和活化分子的含义。
［三维动画演示］将HI分子的分解反应：2HI====H2+I2做成三维动画效果，在多媒体电脑上进行模拟演示：①碰撞过轻，②碰撞取向不好，结果都还是HI分子，没有发生分解，③活化分子的有效碰撞结果HI分子分解成I2（较大）和H2（较小）。
［小结］无论是运动员投篮还是HI分解都表明只有能量和取向均满足时，才会发生有效碰撞。在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物分子中所占的百分比是一定的，因此单位体积内活化分子数与单位体积内的反应物的分子的总数成正比，也就是和反应物的浓度成正比。当反应物浓度增大时，单位体积内活化分子数目增多，发生有效碰撞的次数就相应增多，化学反应速率也就随之加快了。
［板书］（2）原因：浓度增大，活化分子增多，有效碰撞增多，反应速率加快。
［过渡］下面我们讨论压强对化学反应速率的影响。
［板书］2. 压强对化学反应速率的影响?
［问］提起压强一词往往与什么有关？为什么？?
［生］思考，回答：往往与气体有关，因固体和液体物质受压强的影响较小。?
［师］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，当温度一定时，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？
［生］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。
［问］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？?
［生］自学、归纳，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它们的反应速率无影响。?
［板书］（1）结论：对于有气体参加的反应来说，当其他条件不变时，增大压强化学反应速率加快?
（2）原因：增大压强相当于增大浓度?
［师］至于温度对化学反应速率的影响，大家结合刚才实验2—2同学乙的实验现象，自己来总结温度对化学反应速率的影响情况。?
［生］回忆实验2—2的现象，阅读教材自学，然后举手回答：升高温度化学反应速率加快，因为温度升高，反应物分子能量增加了，从而增加了活化分子数，使有效碰撞次数增多，而速度加快，另外升高温度使反应物分子运动速率加快，也从某种程度上加快了化学反应速率。
［师］评价学生回答结果，并补充说明，温度的升高使反应物中活化分子的百分数增大从而加快了化学反应速率，而且有一个经验规律：温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。
［板书］3. 温度对化学反应速率的影响?
（1）结论：其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快?
（2）原因：温度升高，增加了活化分子的百分数?
［问］根据温度对化学反应速率影响的结论，思考为什么人们把食品放到电冰箱中就不易变质呢？（用所学知识解释实际生活中的具体问题，以激励学习兴趣，增强分析能力）?
［生］因为温度高时食品的腐蚀溃烂反应进行的快，就容易变质；反之，冰箱中的温度低，食品腐烂反应就很慢，不易变质。?
［问］我们最初接触和介绍催化剂是在什么时候的什么反应中出现的？?
［生］初三化学，实验室用MnO2作催化剂使KClO3加热分解制O2时介绍的。
［追问］大家是否还记得，在没有加MnO2之前加热KClO3固体有何现象？?
［生］几乎没有气体生成。?
［问］这说明了什么？?
［生］加入催化剂后化学反应速率加快了。?
［过渡］下边一个实验也和MnO2有关。
［演示实验2—3］H2O2的分解，仍然让两个学生前来操作，学生甲不加MnO2，学生乙加MnO2。
［生］其他同学观察记录现象：没有加MnO2粉末的试管只有少量气泡出现，加MnO2粉末的试管，立即有大量气泡产生。?
［师］实验结果说明了什么？?
［生］说明MnO2在反应中起了催化作用，使H2O2分解反应的速率加快了。
［补充说明］催化剂能够增大化学反应速率的原因，是它能够降低反应所需要的能量，这样就会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增大了单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而成千成万倍地增大化学反应速率。
［板书］4. 催化剂对化学反应速率的影响
（1）结论：适当的催化剂能加快化学反应速率
（2）原因：能降低反应所需要的能量，增大了活化分子的百分数?
［师］下边同学们阅读本节教材的最后部分，了解有关催化剂的重要性以及除了浓度、温度、压强和催化剂外还有哪些条件对化学反应速率有影响？
［生］自学，归纳总结催化剂的重要性：一方面催化剂能成千成万倍地增大化学反应速率；另一方面约有85%的化学反应需要使用催化剂，且有很多反应还必须靠使用性能优良的催化剂才能进行。在外界条件中除温度、浓度、压强和催化剂外，如光、电磁波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。
［投影练习］反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应H2+Cl2====2HCl的反应速率v可表示为v=K［c(H2)］m［c(Cl2)］n，式中K为常数，m、n值可用下表中数据确定之。
c(H2)(mol·L-1) c(Cl2)(mol·L-1) mol·L-1·s-1
1.0 1.0 1.0K
2.0 1.0 2.0K
2.0 4.0 4.0K
由此可推得，m、n值正确的是（ ）?
A. m=1,n=1? B.m=,n=? C.m=,n=1 D.m=1,n=
［解析］本题属信息迁移题，意在考查学生接受新信息，处理所给数据的能力。按题给数据代入v=K［c(H2)］m［c(Cl2)］n即可。第一组数据无法计算，代入第二组数据：2.0K=K(2.0)m(1.0)n，则m=1；代入第三组数据：4.0K=K(2.0)m(4.0)n，联立方程解得：m=1,n=，故选D。
［答案］D
［本节小结］本节课我们就一个主题，那就是外界条件对化学反应速率的影响。通过演示实验、比喻、三维动画模拟、自学、讨论等手段，最后得出的结论是：对于同一化学反应来说，条件不同，反应速率不同。一般地，增大反应物浓度、升高温度，对于有气体参加的反应加大压强，使用适当的催化剂，均可增大化学反应速率。学习时，应在理解活化分子的有效碰撞的基础上重点掌握基本结论。
［布置作业］P36一、4 二、2、3 三、四?
●板书设计
二、外界条件对化学反应速率的影响?
1. 浓度对化学反应速率的影响?
（1）结论：其他条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率增大?
（2）原因：浓度增大，活化分子增多，有效碰撞增多，反应速率加快?
2. 压强对化学反应速率的影响?
（1）结论：对于有气体参加的反应来说，当其他条件不变时，增大压强，化学反应速率加快
（2）原因：增大压强，相当于增大浓度?
3. 温度对化学反应速度的影响?
（1）结论：其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快?
（2）原因：温度升高，增加了活化分子的百分数?
4. 催化剂对化学反应速率的影响?
（1）结论：适当的催化剂能加快化学反应速率?
（2）原因：能降低反应所需能量，增大了活化分子的百分数?
●教学说明
浓度对化学反应速率的影响及原因是本节的重点和难点，教学中首先从实验中得到亲身体会，进而通过形象的比喻、逼真的三维动画、模拟演示等手段，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的影响结论打下了基础，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。当然在教学中也注意了和物理学的学科间联系。?
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