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2019-2020年魯科版高中化學(xué)選修4第二章3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率第2課時教學(xué)設(shè)計2 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能目標(biāo) 1、進(jìn)一步了解濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識其一般規(guī)律。 2、知道活化能的概念及其對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 過程與方法目標(biāo) 1、通過對濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響等問題的研討，培養(yǎng)分析、處理數(shù)據(jù)并從中獲取信息的能力。 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 進(jìn)一步體會化學(xué)的魅力，激發(fā)對學(xué)習(xí)的興趣；通過催化劑實際應(yīng)用的事例，使認(rèn)識催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。 【教學(xué)過程】 【思維導(dǎo)圖】 復(fù)習(xí)回顧 一、化學(xué)反應(yīng)速率：用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物的濃度增加來表示。若濃度用物質(zhì)的量（C）來表示，單位為：mol/L，時間用t來表示，單位為：秒（s）或分（min）或小時（h）來表示，則化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： V == △C/ t 單位是：mol/（Ls） 或 mol/（Lmin） 或 mol/（Lh） 化學(xué)反應(yīng)速率是用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的量變化來表示，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為 【明確】理解化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法時應(yīng)注意的幾個問題： 1、物質(zhì)濃度是物質(zhì)的量濃度以mol/L為單位，時間單位通?？捎胹、min、h表示，因此反應(yīng)速率的與常見單位一般為mol/(ls)、mol/(lmon)或mol/(lh)。 2、化學(xué)反應(yīng)速率可用反應(yīng)體系中一種反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示，一般是以最容易測定的一種物質(zhì)表示之，且應(yīng)標(biāo)明是什么物質(zhì)的反應(yīng)速率。 3、用不同的物質(zhì)表示同一時間的反應(yīng)速率時其數(shù)值可能不同，但表達(dá)的意義是相同的，各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率的數(shù)值有相互關(guān)系，彼此可以根據(jù)化學(xué)方程式中的各化學(xué)計量數(shù)進(jìn)行換算： 對于反應(yīng)來說，則有。 4、一般說在反應(yīng)過程中都不是等速進(jìn)行的，因此某一時間內(nèi)的反應(yīng)速率實際上是這一段時間內(nèi)的平均速率。 [講述]影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物的性質(zhì)，是內(nèi)在因素，我們?nèi)祟愂遣荒芨淖冞@個因素的。因此我們應(yīng)尊重這個自然規(guī)律。但是，當(dāng)一個反應(yīng)確定之后，我們可以尊重其客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上通過改變外界條件來改變這個反應(yīng)的速率，使它按著我們?nèi)祟愋枰乃俾蔬M(jìn)行。 二、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 [提出問題]濃度是怎樣影響化學(xué)反應(yīng)速率的？ [交流研討]58頁回答1.、2. 兩題。 [結(jié)論] 1. v==kc(H2O2)c(HI) k為反應(yīng)速率常數(shù)，它表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率。通常，反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行的越快。反應(yīng)速率常數(shù)與濃度無關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面積性質(zhì)等因素的影響。 2.其他條件不變時，增大反應(yīng)物的濃度，可以增大反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物的濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)的速率。 [提出問題]壓強(qiáng)是怎樣對化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行影響的？ [講解]當(dāng)增大壓強(qiáng)時，固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)體積基本不變，濃度也不變，反應(yīng)速率也不變。對于氣體來說，增大壓強(qiáng)，體積減小，濃度增大，因而反應(yīng)速率也增大。 [思考]為什么增大壓強(qiáng)會影響有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)的速率？ [講解]1.一定量氣體的體積與其所受的壓強(qiáng)成正比。這就是說，如果氣體的壓強(qiáng)增大到原來的2倍，氣體的體積就縮小到原來的一半，單位體積內(nèi)的分子數(shù)就增多到原來的2倍，即體系中各個物質(zhì)的濃度都增加，所以化學(xué)反應(yīng)速率增大。相反，減小壓強(qiáng)，氣體的體積就擴(kuò)大，濃度減小，因而反應(yīng)速率減小。 2.如果參加反應(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液時，由于改變壓強(qiáng)對它們的體積改變很小，因而它們的濃度改變也很小，可以認(rèn)為壓強(qiáng)與它們的反應(yīng)速率無關(guān)。 [強(qiáng)調(diào)]壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響是通過改變濃度而影響反應(yīng)速率的。我們在分析壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響時，應(yīng)最終落實到濃度上，將壓強(qiáng)問題轉(zhuǎn)化為濃度問題。 [結(jié)論] 對于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減慢。 [提出問題]溫度是怎樣對化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行影響的？ 三、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 [交流研討]59頁 [思考]為什么升高溫度會使反應(yīng)速率加快？ [講解]當(dāng)反應(yīng)物濃度一定時，分子總數(shù)一定，升高溫度，反應(yīng)物分子的能量增高，是活化分子的百分比增大，因而活化分子數(shù)量增多，有效碰撞頻率增大，所以，反應(yīng)速率加大。 [提出問題]催化劑是怎樣影響化學(xué)反應(yīng)速率的？ 四、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 [交流研討]62頁 [講解]當(dāng)溫度和反應(yīng)物濃度一定時，使用催化劑可使反應(yīng)途徑發(fā)生改變，從而降低了反應(yīng)的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此活化分子的數(shù)目增多，有效碰撞頻率增大，故化學(xué)反應(yīng)速率加大。 [結(jié)論] 1.催化劑是能加快化學(xué)反應(yīng)速率而在反應(yīng)前后本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變的物質(zhì)。由于催化劑的質(zhì)量及化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變，反應(yīng)歷程中必定既包括有催化劑參與的反應(yīng)，又包括使催化劑再生成的反應(yīng)。 2.催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率。需要注意的是，催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。 3、.催化劑具有選擇性，某種催化劑對某一反應(yīng)可能是活性很強(qiáng)的催化劑，但對其他反應(yīng)就不一定有催化作用。 五、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 催化劑能改變反應(yīng)的歷程，新反應(yīng)歷程(催化反應(yīng))和原有反應(yīng)歷程(催化反應(yīng))相比，所需要的活化能降低，加快了反應(yīng)速率。催化劑還有以下特性： ①催化劑只能縮短反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡所需的時間，但不能使化學(xué)平衡移動。這是因為在可逆反應(yīng)中，催化劑對正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都按相同的比例發(fā)生作用。 ②催化劑具有選擇性，不同類型的反應(yīng)需要選擇不同的催化劑。例如，SO2的氧化用V2O5催化劑，而乙烯的氧化用Ag作催化劑。對于同樣的反應(yīng)物，使用不同的催化劑，可以得到不同的產(chǎn)物。例如： ③催化劑有一定的活化溫度。催化劑的活性與溫度有關(guān)，低于某一溫度，催化活性很低，在一定溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性最高，超過一定溫度，催化活性又降低。因此，催化劑都有一定的使用溫度范圍。 ④催化劑的活性與中毒 固體催化劑的表面有活性中心存在，反應(yīng)分子與活性中心之間相互作用的結(jié)果是化學(xué)鍵發(fā)生改組，從而生成新的物質(zhì)。 催化劑的催化能力稱為催化活性。催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達(dá)到正常水平，并在一段時間里保持穩(wěn)定的活性，即為催化劑的壽命，然后活性下降，一直到衰老不能使用。催化劑在穩(wěn)定活性期間，因接觸少量的雜質(zhì)，而使活性明顯下降甚至破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng)物原料加以凈化，以除去毒物。 六、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的原因是什么？ 催化劑加快反應(yīng)速率的原因與溫度對反應(yīng)速率的影響是根本不同的。催化劑可以改變反應(yīng)的路線，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快。(如圖) 　　 催化作用可分為均相催化和非均相催化兩種。如果催化劑和反應(yīng)物同處于氣態(tài)或液態(tài)，即為均相催化。若催化劑為固態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)物是氣態(tài)或液態(tài)時，即稱為非均相催化。 在均相催化中，催化劑跟反應(yīng)物分子或離子通常結(jié)合形成不穩(wěn)定的中間物即活化絡(luò)合物。這一過程的活化能通常比較低，因此反應(yīng)速率快，然后中間物又跟另一反應(yīng)物迅速作用(活化能也較低)生成最終產(chǎn)物，并再生出催化劑。該過程可表示為： A＋B=AB(慢) A＋C=AC(快) AC＋B=AB＋C(快)式中A、B為反應(yīng)物，AB為產(chǎn)物，C為催化劑。 由于反應(yīng)的途徑發(fā)生了改變，將一步進(jìn)行的反應(yīng)分為兩步進(jìn)行，兩步反應(yīng)的活化能之和也遠(yuǎn)比一步反應(yīng)的低。該理論被稱為“中間產(chǎn)物理論”。 在非均相催化過程中，催化劑是固體物質(zhì)，固體催化劑的表面存在一些能吸附反應(yīng)物分子的特別活躍中心，稱為活化中心。反應(yīng)物在催化劑表面的活性中心形成不穩(wěn)定的中間化合物，從而降低了原反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)能迅速進(jìn)行。催化劑表面積越大，其催化活性越高。因此催化劑通常被做成細(xì)顆粒狀或?qū)⑵涓捷d在多孔載體上。許多工業(yè)生產(chǎn)中都使用了這種非均相催化劑，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金屬氧化物固體催化劑。該理論稱為“活化中心理論”。 催化劑可以同樣程度地加快正、逆反應(yīng)的速率，不能使化學(xué)平衡移動，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 七、檢測題 1．在恒溫恒容條件下，能使A(g)＋B(g) C(g)＋D(s)正反應(yīng)速率增大的措施是 (　　) A．減小C的濃度　　　 B．增大D的量 C．減小B的濃度 D．增大A或B的濃度 2．把下列4種X的溶液分別加入到4個盛有10 mL 2 molL－1鹽酸的燒杯中，并加水稀釋到50 mL，此時X與鹽酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，其中反應(yīng)速率最大的是(　　) A．20 mL 3 molL－1 B．20 mL 2 molL－1 C．10 mL 4 molL－1 D．10 mL 2 molL－1 3．對反應(yīng)A＋B===AB來說，常溫下按以下情況進(jìn)行反應(yīng)： ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 molL－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 molL－1的A、B溶液各50 mL 四者反應(yīng)速率大小關(guān)系是(　　) A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④ 4．增大壓強(qiáng)對下列反應(yīng)的速率無影響的是(　　) A．CO2(g)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O B．H2(g)＋I(xiàn)2(g)===2HI(g) C．NaCl＋AgNO3AgCl↓＋NaNO3 D．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 5．對已達(dá)化學(xué)平衡的下列反應(yīng)2X(g)＋Y(g) 2Z(g)，減小壓強(qiáng)時，對反應(yīng)產(chǎn)生的影響是 (　　) A．逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動 B．逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動 C．正、逆反應(yīng)速率都減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動 D．正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動 6．反應(yīng)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進(jìn)行，下列條件的改變對其反應(yīng)速率幾乎無影響的是 (　　) A．增加C的量 B．將容器的體積縮小一半 C．保持體積不變，充入H2O(g)使體系壓強(qiáng)增大 D．保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器體積變大 參考答案 1. 【解析】　減小C的濃度，正反應(yīng)速率減小，A錯誤；增大D的量，正反應(yīng)速率不變，B錯誤；減小B的濃度，正反應(yīng)速率減小，C錯誤；增大A或B的濃度，都會使正反應(yīng)速率增大，D正確。 【答案】　D 2. 【解析】　本題中反應(yīng)速率的大小是由混合后反應(yīng)物濃度的大小決定的，由于最后溶液體積相同，所以混合前X的物質(zhì)的量越大，混合后其濃度越大，反應(yīng)速率越快。 【答案】　A 3. 【解析】?、僦衏(A)＝c(B)＝＝0.5 molL－1， ②中c(A)＝c(B)＝＝1 molL－1， ③中c(A)＝c(B)＝＝0.05 molL－1， ④中c(A)＝c(B)＝＝0.25 molL－1 在其他條件一定的情況下，濃度越大，反應(yīng)速率越快，所以反應(yīng)速率由大到小的順序為②＞①＞④＞③。 【答案】　A 4. 【解析】　對于反應(yīng)前后沒有氣體參與或生成的反應(yīng)，如選項C中的反應(yīng)，則壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率無影響。 【答案】　C 5. 【解析】　減小壓強(qiáng)時，反應(yīng)物濃度和生成物濃度均減小，故v正、v逆均減小；由于該反應(yīng)正方向為氣體體積減小的反應(yīng)，故減小壓強(qiáng)時，平衡向體積增大的方向移動，即逆向移動。 【答案】　C 6. 【解析】　C為固態(tài)反應(yīng)物，增加其用量對反應(yīng)速率幾乎沒有影響，A項符合題意；容器體積縮小一半相當(dāng)于壓強(qiáng)增大一倍，濃度增大，反應(yīng)速率增大，B項不符合題意；充入H2O(g)，體積不變，反應(yīng)速率加快，C項不符合題意；壓強(qiáng)不變，充入N2，體積增大，氣體的濃度變小，反應(yīng)速率減小，D項不符合題意。 【答案】　A