资源简介

课程基本信息
课例编号
15
学科
化学
年级
高二
学期
第一学期
课题
化学反应的速率（2）
教科书
书名：
选择性必修1
化学反应原理
出版社：山东科学技术出版社
出版日期：2019年
10
月
教学目标
教学目标：1.通过实验数据的有效提取和分析,归纳整理浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。
2.了解过渡态理论和有效碰撞理论,初步认识基元反应活化能对化学反应速率的影响;
3.能够用过渡态理论和有效碰撞理论说明外界条件对化学反应速率的影响。
教学重点：能够用过渡态理论和有效碰撞理论说明外界条件对化学反应速率的影响。
教学难点：能够用过渡态理论和有效碰撞理论说明外界条件对化学反应速率的影响。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
环节1：回顾
【学生】回顾：影响化学反应速率的因素有哪些？
提出问题：外界因素是如何影响化学反应速率的，它
们对化学反应速率的影响程度有多大？
环节2：探究浓度对化学反应速率的影响
【学生】1.是否提高任一反应物浓度都会增大化学反应的速率？
2.增大不同反应物的浓度对反应速率的影响程度是否相同？
交流研讨：298K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI==2H2O+I2在反应物浓度不同时的反应速率如下表：
任务：分析表中数据，找出H2O2浓度、HI浓度与化学反应速率之间的关系，并尝试写出关系表达式。
【教师】有效提取实验数据信息进行方法指导。
变量不唯一，且数据较多时，变量控制，两两对比。
【学生】发现规律，并进行关系式归纳。
在HI浓度相同时，H2O2浓度增大n
倍，反应速率就提高n
倍；
在H2O2浓度相同时，HI浓度增大n
倍，反应速率就提高n
倍；
关系表达式：
υ
=
k
c(H2O2)˙c(HI)
【教师】提出问题：观察这些关系式，你有什么发现？
【学生】1.增大不同反应物的浓度，对反应速率的影响不一定相同；
2.对有些反应，增大某一反应物的浓度对反应速率可能没影响。
归纳梳理：对于反应：a
A
+b
B→d
D+
e
E
关系表达式：
υ
=
k
cm(A)˙cn(B)
k
为反应速率常数，与浓度无关。
【教师】压强对化学反应速率的影响。
结论：压强对化学反应速率的影响实质上是导致反应物浓度发生变化。
环节3：探究温度对化学反应速率的影响
【学生】温度对化学反应速率的影响程度有多大？
对于不同的反应，变化相同的温度，对反应速率的影响程度是否相同？
【教师】
提出问题：观察上述数据，你能得出哪些结论？
【学生】
结论：其他条件相同时，升高温度，能增大反应速率常数，从而加快化学反应速率；
升高相同温度，不同化学反应速率常数的增大程度不同。
【教师】介绍基元反应是如何进行的。
活化能(Ea)=过渡态的能量-反应物的平均能量
活化能的存在是化学反应通常需要获取能量才能实际发生的原因！
活化能是决定化学反应速率的内因。
资料：
一定温度下，活化能越大，反应速率越小，活化能越小，反应速率越大。
活化能小于40
kJ/mol的反应速度很快，如中和反应，活化能大于400
kJ/mol的反应速率就非常小。
【学生】基于过渡态理论和有效碰撞理论解释“为何升高温度能加快化学反应速率？”
升高温度，可以提高反应物分子的能量，这样单位体积内活化分子数就会增多，发生有效碰撞的频率增大，进而增大反应物分子形成过渡态的比例，因此升高温度，化学反应速率增大。
【教师】科学家在大量实验事实的基础上，发现：
对于不同的化学反应，
改变相同温度，对速率常数的影响是不同的；
Ea越大，改变温度对反应速率常数的影响程度就越大。
环节3：探究催化剂对化学反应速率的影响
【学生】回顾对催化剂的已有认识。
1.在反应前后，质量和化学性质不变，但能够提高反应速率；
2.在反应过程中，催化剂参与反应后再生成。
理论分析：
加入催化剂会改变反应历程，会明显降低反应的活化能，使反应更容易进行，化学反应的速率加快。
【教师】资料：
【学生】结论：催化剂具有选择性；
催化剂对提高化学反应速率具有极为显著的作用！
【教师】催化剂具有选择性的实际应用。
环氧乙烷是一种广谱灭菌剂,广泛应用于医疗用品灭菌。我们现在经常使用的口罩必须经过环氧乙烷灭菌合格后才能投入市场。它由乙烯和氧气反应制得。
主反应
副反应
研究人员开发了一种银催化剂，它能改变反应历程，降低生成环氧乙烷反应的活化能，使得该反应更容易进行，生成环氧乙烷的反应速率明显加快，这样依次和氧气就能更快更多的生成环氧乙烷，有效减少副反应的发生，从而生产效率提高。
同一反应有不同的催化剂。
资料：工业生产与催化剂——“不能没有你”
研制高效催化剂促进工业发展。
【学生】催化剂加入化学反应中是否永久有效？
小结催化剂：
1.在反应历程中，催化剂参与反应后再生成，质量和化学性质
不变
2.催化剂改变反应历程，降低反应活化能，显著提高化学反应
速率
3.催化剂具有高效性、专一性、选择性
4.催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率
环节5：课堂小结课程基本信息
课例编号
14
学科
化学
年级
高二
学期
第一学期
课题
化学反应的速率（1）
教科书
书名：
选择性必修1
化学反应原理
出版社：山东科学技术出版社
出版日期：2019年
10
月
教学目标
教学目标：1.了解化学反应是有历程的。不同的化学反应历程不同，反应速率不同；
2.能够多角度认识速率的定量表达。
教学重点：能够多角度认识速率的定量表达。
教学难点：了解化学反应是有历程的。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
环
节1：
联
想
质
疑，提
出
困
惑
【生】提出问题：化学反应的限度越大，是否意味着化学反应的速率越大？
【师】列举实例，学生体会。
实例1：
常温常压下，2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),化学平衡常数数量级高达1083。
事实：
1.常温常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气也不会发生反应。
2.点燃条件下，混合气发生爆炸，反应瞬间完成。
实例2：
氮气和氢气合成氨；
298k，化学平衡常数数量级高达105。
实例3：
汽车尾气中CO和NO的反应；
298k，化学平衡常数数量级高达10120。
【生】这些反应的共同特点：虽然有着很大的反应趋势以及很高的额转化率，但是反应速率极小。
【师】化学反应的限度和化学反应的速率是化学反应的两种不同的特征，是化学反应研究中十分重要的两个方面。化学反应的限度表示化学反应能够进行的程度，而化学反应速率表示化学反应进行的快慢。不能依据限度的大小来预测反应的速率的快慢。
环节2：化学反应是有历程的
【生】提出问题：化学反应速率的大小由什么决定？为什么许多化学反应需要满足一定的条件才能够发生?
【师】介绍化学反应是有历程的。
总反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
反应历程(12步)：重要的其中4步：
介绍总反应、基元反应、自由基；
分析反应历程：产生氢原子自由基是引发后续反应的关键，这就是该反应常温常压下几乎不反应，点燃或催化剂条件下剧烈反应的原因。
【生】认识化学反应是有条件的。
化学方程式只表示前后的物质变化，不表示反应历程；
大多数反应均为复杂反应；
小结：反应物的结构、反应条件决定了反应历程，反应历程决定了化学反应的速率。
拓展视野：飞秒化学
环节3：化学反应速率的定量表达
【师】提出问题：
实验：向打磨后的镁条中加入2
mol/L稀盐酸；
你认为可以有哪些方式表示该化学反应的速率呢？
【生】消耗一定质量镁条所需的时间；
产生一定体积的气体所需的时间；
【师】补充也可利用一段时间内H+、Mg2+的浓度变化。可通过一起测量，也可通过镁条或是气体计算。
整理：
对于反应体系体积不变的化学反应:a
A＋b
B＝d
D＋e
E，可以用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示该物质的化学反应速率。
表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示化学反应速率，即：
【例1】一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，加入4
mol
SO2和2
mol
O2，发生如下反应：2SO2(g)+
O2(g)
2SO3(g)；在2
s时测得c(SO2)=0.8
mol/L。
求:
(1)用
SO2
浓度变化表示的化学反应速率。
(2)求用O2、SO3的浓度变化表示的化学反应速率。
【生】应用化学反应的速率公式解决问题1；
利用化学方程式中各物质化学式前的系数之比等于物质的量的变化量之比进而推出等于物质的量浓度的变化量之比，得出用O2、SO3的浓度变化表示的化学反应速率。
发现：
用不同物质浓度变化表示化学反应速率时存在如下关系：
υ(A)：υ(B)：υ(D)：υ(E)＝a
：b
：d
：e
【师】为统一起见，将化学反应速率定义为：
【例2】
反应A(g)+3B(g)=
2C(g)+2D(g)
在不同条件下测得化学反应速率，其中最快的是(
)
A.
υ(D)=0.4
mol/(L·s)
B.
υ(B)=0.6
mol/(L·s)
C.
υ(C)=0.5
mol/(L·s)
D.
υ(A)=0.15
mol/(L·s)
【生】统一转化为化学反应的速率进行比较。
环节4：课堂小结

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