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2019-2020年人教版高中化學選修四 2-2 外界因素對化學反應速率的影響（教案） 教學目標 知識與技能: 1.理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。 2.使學生能初步運用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。 過程與方法: 通過識別有關化學反應速度與壓強、溫度或濃度等的圖像，提高識圖析圖能力，培養(yǎng)從圖像中挖掘化學信息的能力。 情感、態(tài)度與價值觀: 通過實驗培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，知道科學研究的一般方法。 教學重點： 濃度、壓強、溫度、催化劑條件對化學速率的影響。 教學難點： 用活化分子理論解釋外界條件對化學反應速率的影響。 教學過程： [導入]有些反應速率很快，如鹽酸與氫氧化鈉的中和反應，而有些反應速率很慢，如石油的形成。可見，不同物質化學反應速率相差很大，決定化學反應速率的因素是反應物本身的性質。 [板書] 一、決定化學反應速率的因素：反應物本身的性質 二、外界條件對化學反應速率的影響： （一）濃度對化學反應速率的影響 [演示]課本20頁實驗2-2草酸與酸性高錳酸鉀的反應 加入試劑 4mL 0.01mol/L KMnO4 2mL 0.1mol/L H2C2O4 4mL 0.01mol/L KMnO4 2mL 0.2mol/L H2C2O4 實驗現(xiàn)象 褪色時間 結論 在其它條件相同時，增大反應物濃度，反應速率增大。 [補充實驗] 不同濃度的Na2S2O3溶液與0.1摩/升的硫酸反應的對比實驗表 編號 Na2S2O3溶液 水 硫 酸 出現(xiàn)渾濁的時間（秒） 1 10ml 0 10ml 2 5ml 5ml 10ml 【板書】當其它條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大反應的速率。 【實驗解釋】為什么增大反應物的濃度會影響反應速率呢？ （明確）當增加反應物的濃度時，單位體積內活化分子的數(shù)量增加，有效碰撞的頻率增大，導致反應速率增大。 【對結論的再理解】 1.一個反應的速率主要取決于反應物的濃度，與產(chǎn)物的濃度關系不大 2.對于可逆反應aA +bB cC + dD來說，正反應的速率只取決于A、B兩種物質的濃度，與C、D兩種物質的濃度關系不大。而逆反應的速率只取決于C、D兩種物質的濃度，與A、B兩種物質的濃度關系不大。增加A或B的濃度只可以使正反應的速率增大，不會影響逆反應的速率。 3.固體和純液體的濃度是一個常數(shù)，所以增加這些物質的量，不會影響反應的速率。 【應用】1.用飽和食鹽水代替水制乙炔，以減緩太快的反應速率。 2. 制Fe（OH）2時，通過降低NaOH溶液的含氧量（給溶液加熱）來降低Fe（OH）2被氧化的速率。 （二）壓強對化學反應速率的影響 【提出問題】壓強是怎樣對化學反應速率進行影響的？ 【收集事實】途徑：已有的實驗知識 （提出以下幾個實驗）對比 1. 10ml、0.1mol/L的Na2S2O3溶液與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的實驗。 2. CaO固體與SiO2固體在高溫下反應生成CaSiO3。 3. SO2 與O2在一密閉容器內反應生成SO3。 （討論）給上述三個反應的容器加壓，三個反應的反應物的濃度是怎樣變化的？ 【事實的處理】列表比較 編號 反應物的狀態(tài) 加壓后反應物濃度變化 加壓后反應的速率變化 1 2 3 【板書】對于有氣體參加的反應來說，其他條件不變時，增大體系的壓強，反應速率會加大。 【解釋】為什么增大壓強會影響有氣體參加的化學反應的速率？ （明確）1.一定量氣體的體積與其所受的壓強成正比。這就是說，如果氣體的壓強增大到原來的2倍，氣體的體積就縮小到原來的一半，單位體積內的分子數(shù)就增多到原來的2倍，即體系中各個物質的濃度都增加，所以化學反應速率增大。相反，減小壓強，氣體的體積就擴大，濃度減小，因而反應速率減小。 2.如果參加反應的物質是固體、液體或溶液時，由于改變壓強對它們的體積改變很小，因而它們的濃度改變也很小，可以認為壓強與它們的反應速率無關。 【結論的再理解】 1.壓強對反應速率的影響是通過改變濃度而影響反應速率的。我們在分析壓強對反應速率的影響時，應最終落實到濃度上，將壓強問題轉化為濃度問題。 2. 對于那些反應物和生成物都有氣體參加的可逆反應來說，增大體系的壓強，反應物和生成物的濃度都增加，所以，正反應的速率和逆反應的速率都增大。 3.恒容時加入惰性氣體使壓強增大，反應物和生成物的濃度都沒有變化，所以化學反應速率不變。恒壓時加入惰性氣體使體積增大，反應物和生成物的濃度都減小，所以化學反應速率減小。 （三）溫度對化學反應速率的影響 [演示]課本21頁實驗2-3 同濃度的Na2S2O3溶液在不同溫度下與0.1摩/升的硫酸5毫升反應的對比表 編 號 0.1mol/L的Na2S2O3 0.1mol/L的H2SO4 反應溫度 （℃） 反應中出現(xiàn)渾濁的時間（秒） 1 5ml 5ml 冷水 2 5ml 5ml 熱水 【板書】在其它條件不變的情況下，升高溫度，化學反應要加快。經(jīng)過實驗測定，溫度每升高10℃，反應速率通常要增大到原來的2~4倍。 『回顧』1. Cu與濃硫酸在常溫條件下和在加熱條件下反應情況的對比。 2. Mg條分別與冷水和沸水的反應情況的對比。 【實驗事實的處理】1.化學用語化（寫方程式） （1）Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O 或 S2O32- + 2H+ == SO2 + S↓+ H2O （2）Cu + 2H2SO4（濃）=== CuSO4 +2 SO2↑+2 H2O （3 ）Mg +2H2O === Mg（OH）2 + 2H2↑ 【解釋】為什么升高溫度會使反應速率加快？ （明確）當反應物濃度一定時，分子總數(shù)一定，升高溫度，反應物分子的能量增高，使活化分子的百分比增大，因而單位體積內活化分子數(shù)量增多，有效碰撞頻率增大，所以，反應速率加大。 【對結論的再理解】對于可逆反應來說，升高體系的溫度，反應物和生成物中的活化分子數(shù)都增加，所以，正反應的速率和逆反應的速率都增大。 【應用】 1.在實驗室進行化學反應時，常常通過給反應物加熱來增大反應的速率。 2. 合成氨工業(yè)中，是在500℃的條件下進行反應，以加快反應進行的速度。 3. 為防止食品變質，我們將食品放入冰箱中保存，以降低食品變質的速率。 【科學探究】課本21頁科學探究：不同溫度下碘化鉀與稀硫酸反應（淀粉指示顏色）的速率不同。 （四）催化劑對化學反應速率的影響 【演示】22頁演示實驗2-4：過氧化氫分解的對比實驗 （復習回顧）用KClO3制氧氣的實驗 【實驗事實的處理】 （1） 2H2O2 == 2H2O + O2↑ （2） 2KClO3 == 2KCl +3O2↑ （1）過氧化氫分解實驗的對比表 編號 無催化劑時的反應情況 有催化劑時的反應情況 1 （2）用KClO3制氧氣實驗的對比表 編號 無催化劑時的反應情況 有催化劑時的反應情況 【結論】催化劑能加快化學反應速率。 【解釋】為什么催化劑能加快化學反應速率？ （明確）當溫度和反應物濃度一定時，使用催化劑可使反應途徑發(fā)生改變，從而降低了反應的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此單位體積內活化分子的數(shù)目增多，有效碰撞頻率增大，故化學反應速率加大。 【對結論的再認識】1.催化劑改變化學反應速率的原因僅僅是改變始態(tài)到終態(tài)的途徑，不改變反應的結果。例： （1）在加熱條件下： 2Cu + O2 == 2CuO 2CuO +2 CH3CH2OH == 2Cu +2 CH3CHO + 2H2O （2）氮的氧化物破壞臭氧： NO + O3 == NO2 + O2 NO2 + O ==NO + O2 2. 能加快反應速率的催化劑叫正催化劑；能減慢化學反應速率的催化劑叫負催化劑。如不作特殊說明，均指正催化劑。 3. 對可逆反應而言，正催化劑使正、逆反應速率都加快，且加快的程度相同。相反，負催化劑使正、逆反應速率都減小，且減小的程度相同。 【應用】催化劑在現(xiàn)代化學和化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位。大約85%的反應需要催化劑。尤其是現(xiàn)代大型化工業(yè)、石油工業(yè)中，很多反應還必須使用性能良好的催化劑。例；接觸法制硫酸工業(yè)。 （五）其它因素對化學反應速率的影響 光、磁場、超聲波、顆粒大小、溶劑性質…等 [隨堂練習] 1．一般都能使反應速率加快的方法是（ B ）。 ① 升溫；②改變生成物濃度；③增加反應物濃度；④加壓 （A）①②③ （B）①③ （C）②③ （D）①②③④ 2．NO和CO都是汽車尾氣里的有害物質，它們能緩慢地起反應生成氮氣和二氧化碳氣體：2NO+2CO=N2+2CO2 對此反應，下列敘述正確的是（ AC ） （A）使用催化劑能加快反應速率 （B）改變壓強對反應速率沒有影響 （C）冬天氣溫低，反應速率降低，對人體危害更大 （D）無論外界條件怎樣改變，均對此化學反應的速率無影響 3．設 C+CO2 2CO-Q1，反應速率為υ1；N2+3H2 2NH3+Q2，反應速率為υ2。對于上述反應，當溫度升高時，υ1和υ2的變化情況為（ A）。 （A）同時增大 （B）同時減小 （C）υ1增大，υ2減?。―）υ1減小，υ2增大 4．把鎂條投入到盛有鹽酸的敞口容器中，產(chǎn)生H2的速率可由如圖2-1-1表示，在下列因素中，①鹽酸的濃度，②鎂條的表面積，③溶液的溫度，④氯離子的濃度，影響反應速率的因素是（ C ）。 （A） ①④ （B）③④ （C）①②③ （D）②③ 5．煅燒硫鐵礦產(chǎn)生二氧化硫，為了提高生成二氧化硫的速率，下列措施可行的是（ AB）。 （A）把塊狀礦石碾成粉末 （B）向爐內噴吹氧氣 （C）使用Fe2O3作催化劑 （D）降低體系的溫度 6．在密閉容器中發(fā)生2SO2+O2 2SO3反應，現(xiàn)控制下列三種不同的條件： ①在400℃時，10molSO2與5molO2反應； ②在400℃時，20molSO2與5molO2反應； ③在300℃時，10molSO2與5molO2反應； 問：開始時，正反應速率最快的是____②_；正反應速率最慢的是_③__。 板書設計： 第二章 化學反應速率與化學平衡 第2節(jié) 影響化學反應速率的因素 一、決定化學反應速率的因素：反應物本身的性質 二、外界條件對化學反應速率的影響： （一）濃度對化學反應速率的影響 當其它條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大反應的速率。 （二）壓強對化學反應速率的影響 對于有氣體參加的反應來說，其他條件不變時，增大體系的壓強，反應速率會加大。 （三）溫度對化學反應速率的影響 在其它條件不變的情況下，升高溫度，化學反應要加快。經(jīng)過實驗測定，溫度每升高10℃，反應速率通常要增大到原來的2~4倍 （四）催化劑對化學反應速率的影響 （五）其它因素對化學反應速率的影響 教學回顧： 通過本節(jié)課的學習，能夠讓學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響，并能初步運用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。 在學習過程中，通過識別有關化學反應速度與壓強、溫度或濃度等的圖像，提高識圖析圖能力，培養(yǎng)從圖像中挖掘化學信息的能力；通過實驗培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，知道科學研究的一般方法。