人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率一等奖教案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率一等奖教案设计，共20页。教案主要包含了课后巩固等内容，欢迎下载使用。
课题： 2.1 化学反应的速率
课时
1
授课年级
高二
课标要求
知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方 法。通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率 的影响。知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应 速率的影响。
教材
分析
“化学反应的速率与限度”是人教版化学必修第二册第六章第二节内容，是在能量基础上从不同角度更加深入认识化学反应。化学课程中不断学习各类化学反应，每一个化学反应都有其实际意义，通过本节内容的学习，让学生体会到不同的化学反应有不同的速率、不同的限度。实际生产生活中我们能够依据影响反应速率的条件，调控反应速率，根据我们的需求，快的反应可以让其变慢；慢的反应，依据需求可以变快。体会化学反应是有条件的，条件是可以控制的。从更深层次体会化学反应的价值和应用。而本节的内容更加深入系统地研究化学反应的规律，真正使学生从研究者的角度认识反应，可让学生初步建立基于条件改变控制化学反应的的观念，提升“宏观辨识与微观探析”“变化观念”“证据推理与模型认知”等学科素养。同时，本节内容也将为后续化学反应原理部分研究化学反应的方向、限度和速率打下坚实的基础
教学目标
1．体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
2．了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下可以达到化学平衡。
3．知道化学反应平均速率的表示方法，通过实验探究影响化学反应速率的因素。
4．认识化学变化是有条件的，学习运用控制变量方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
教学重、难点
重点：化学反应速率的简单计算；反应条件对化学反应速率的影响。
难点：用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响。
核心素养
宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类，能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成结构决定性质的观念，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
变化观念与平衡思想：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律，认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化。认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。能多角度、动态的分析化学变化，运用化学反应原理解决简单实际问题。
证据推理与模型认知：能形成化学学科的思想和方法，科学探究与创新意识，从实践层面激励学生，勇于创新。
科学态度与社会责任：进一步培养学生的科学态度和社会责任感。
学情分析
学生在高一阶段接触了多种类型的化学反应，如氧化还原反应、沉淀反应、酸碱反应等，也逐渐了解了化学反应中的能量变化，化学反应可以转变成热能、电能等等。除此之外，研究化学反应对于实际生产生活、工业生产还有哪些更有价值的角度和意义呢？ 本节内容的学习，能够充分发挥化学反应的重要价值，帮助学生发展认识化学反应的基本角度（速率和限度）。通过学生自己设计实验，研究分析出影响化学反应速率的因素，让他们进一步意识到化学反应的速率可以通过改变外界条件进行调控，不仅学会控制变量设计实验的方法，更让学生体会学习化学对于生产生活的重要意义，也更进一步明白化学反应条件控制的重要意义。
在反应限度这一块学生存在的问题：学生在之前的学习中认为A+B两种物质发生化学反应，只要A物质过量，B物质一定会被消耗完。学生没有“化学反应有限度”的意识。如何在本节课中帮助学生建立化学反应的限度就显得非常有意义。要突破学生的前概念，本节课采用“高炉炼铁尾气之谜”入手，让学生带着疑惑，进一步自主分析工业合成二氧化硫的实验数据，结合影响速率的因素让学生自我感知到反应在一定条件下，进行到一段时间后二氧化硫、氧气和三氧化硫三者可以在体系中共存，且含量不变。进一步提出可逆反应的限度的概念。发展了学生证据推理的思想和科学探究的精神。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
化学事故情境
【导入】展示与生活有关的化学反应事例
如烟花、爆炸、发霉、牛奶变质、溶洞形成、钢铁生锈等等，调动学生学习兴趣
我们知道不同化学反应的速率有大有小，如火药爆炸可在瞬间完成，溶液中的一些离子反
应可在分秒中实现，而室温下的塑料、橡胶老化则比较缓慢，自然界的岩石风化，溶洞形
成则更是经历百年甚至千年才能完成。那么如何表示反应速率呢，今天我们来学习化学反
应速率。
-

通过不同反应对比，引导学生认识到化学反应有快慢之分。引导学生更直观地理解快与慢，让学生思考用什么术语去描述“快慢”。
环节二、
氧化学反应速率的计算方法
活动一、化学反应速率的引入
【过渡】阅读教材内容，理解化学反应速率
【问题1】（1）怎样判断化学反应的快慢？（2）通过对实验现象的观察你能否判断出
一个反应比另一个反应快多少吗？
【学生1】我们可以比较产生气泡的快慢，溶液颜色变化的快慢等现象比较反应速率的大小，通过实验现象不能判断一个反应比另一个反应快多少。
【引言】我们需要具体数据定量判断速率的大小
【教师】【讲解】
化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量的变化来表示。如
果反应体系的体积是恒定的，通常使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。
一、化学反应速率含义
1、表示方法：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
2、数学表达式：V =△C/ △t
3、反应速率的单位：
【交流讨论】化学反应速率含义的理解。
【教师】1.中学教材中所说的反应速率是瞬时速率还是平均速率？
【学生1】平均速率
【教师】2.对于反应Ca2CO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，能否用Ca2CO3来表示化学反应速率？
【学生2】不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。
【教师】3.同一化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值相同吗？
【学生3】不一定相同，若化学反应计量数相同，则反应速率相同；否则，不相同。
回归教材，抓纲本，培养学生的分析能力，调动学生学习的积极性，主动参与教学过程。
活动二、三段式的讲解
【过渡】通过了解速率的含义，我们初步认识到化学速率的重要性，那我们应该怎么样计算？
【讲解1】1．化学反应速率的计算方法
(1)定义式法
利用公式v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(Δn,V·Δt)计算化学反应速率。
注意：①用公式v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(Δn,V·Δt)计算得到的化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，化学反应速率均取正值。
②浓度的变化量Δc＝c(某时刻)－c(初始)
所以一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值，但是计算出的反应速率都为正值。
③同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率其数值可能不同，但表示意义相同，故表示化学反应速率时，必须指明具体物质。
④固体或纯液体物质的浓度视为常数，不能用固体或纯液体物质的浓度变化来表示化学反应速率。
(2)关系式法
利用“化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝化学计量数之比”计算化学反应速率。
(3)“三段式”法
①求解化学反应速率计算题的一般步骤：
a．写出有关反应的化学方程式。
b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
c．根据已知条件列方程计算。
例如 mA ＋ nB eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())pC
eq \(\s\up11(起始浓度),\s\d4((ml·L－1))) a b c
eq \(\s\up11(转化浓度),\s\d4((ml·L－1))) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
eq \(\s\up11(某时刻浓度),\s\d4((ml·L－1))) a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m)
v(B)＝eq \f(转化浓度,Δt)＝eq \f(nx,mΔt)
②计算中注意以下量的关系：
a．对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)
b．对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)
c．转化率＝eq \f(c(转化),c(起始))×100%
2．化学反应速率快慢的比较方法——比值法
(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1 ml·L－1·s－1＝60 ml·L－1·min－1。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应aA＋bB===cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较eq \f(v(A),a)与eq \f(v(B),b)，若eq \f(v(A),a)>eq \f(v(B),b)，则A表示的反应速率比B表示的大。
促进对知识的理里解与掌握，实现知识的内化过程。知识问题化，促进知识的理解与应用。创设问题情境，促进对科学研究的深度理解。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
判断化学反应速率的方法
活活动三、判断化学反应速率的方法
【过渡】请同学们总结化学反应速率的特点
【学生】1.化学反应速率通常指的是某物质在某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速
率。
2.由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的。因此一般不用固体和纯液体来表示化
学反应速率。
3.在同一化学反应中，在相同的反应时间内，可用不同物质表示化学反应速率，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比。
【问题1】化学反应是可以通过实验测定的，根据化学反应速率的表达式V =△C/ △t，我们可以测定测定不同时刻反应物的浓度即可，所以任何一种与物质浓度有关的可观测量都可以加以利用。根据教材谁来说说都有哪些呢？
【学生1】
1.直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）；
2.科学仪器测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）；
3.溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率.
作为拓展学生视见野的内容介绍，提高学生的学习兴趣。简单易操作的演示实验设殳置可以调动学生学习的积极性，加强他们对科学方法的学习及对寸科学本质的理解，同时通过实验可以让学生深刻体会反应速率的勺概念。
活活动二、影响化学反应速率的因素
【过渡】我们已经了解了化学反应速率的特点，那么在不同情况下反应速率是否相同呢？接下来我们来学习一下不同因素对反应速率的影响。
【讲解】定性与定量研究影响化学反应速率的因素
1．温度对反应速率的影响
反应原理
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
实验操作
实验现象
冷水和热水中的两组实验均出现浑浊，但热水中的一组实验先出现浑浊
实验结论
升高温度，Na2S2O3与H2SO4的反应速率增大
结论：其他条件不变时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。
2．浓度对反应速率的影响
(1)按照图示安装两套装置。
(2)在两个锥形瓶中各加入2 g锌粒(颗粒大小基本相同)。
(3)通过分液漏斗分别加入40 mL 1 ml/L和40 mL 4 ml/L的H2SO4溶液。
(4)观察并记录收集10 mL H2所用的时间，发现4 ml/L的H2SO4溶液所用时间比1 ml/L的H2SO4溶液所用时间短。
结论：其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率增大；减小反应物浓度，反应速率减小。
注意：(1)固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响。
(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化(如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但Fe与浓硫酸反应不产生H2，且常温下铁遇浓硫酸发生钝化)。
(3)固体物质的反应速率与表面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率就越快，故块状固体可通过研磨来增大表面积，从而加快反应速率。
(4)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
(5)改变压强，对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因。
①对于没有气体参与的化学反应，改变压强，对化学反应速率无影响。
②对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况
Ⅰ．恒温恒容时：
a．充入气体反应物→总压强增大→浓度增大→反应速率加快。
b．充入“无关气体(如He、Ne、Ar、N2等不参与本反应也不干扰本反应的气体，下同)”→总压强增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。
Ⅱ．恒温恒压时：
a．同等程度地充入相应的气体反应物→体积增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。
b．充入“无关气体”→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢。
【教师】演示实验或播放实验视频。
【学生】观察、思考、交流。
通过生产生活实例，感受调控化学反应速率的重要童义，提升科学态度与社会责任，同时也为下一节《影响化学反应速率的因素》一节课起到承上启下的作用，加强课时之间的联系。
活
活
活动三、活化能与催化剂
活
【过渡】现实生活中有些生产的化学反应需要很长时间，那么我们怎么样才能加快反应速率呢？首先我们要了解基元反应、过渡态理论及活化能
【讲解】(1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。
(2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。
2．多步反应的活化能及其与速率的关系
(1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2)。
(2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率取决于速率最慢的基元反应。
3．催化剂与活化能
(1)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。
(2)催化反应一般过程(简化的过程)：
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
④产物的解吸。
【教师】引导并板书。
通过生产生活实例，感受调控化学反应速率的重要童义，提升科学态度与社会责任，同时也为下一节《影响化学反应速率的因素》一节课起到承上启下的作用，加强课时之间的联系。
环节四、课后巩固
作业设计
1．（易）教材作业
2．合成氨是目前最有效工业固氮的方法，可解决数亿人口生存问题。科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。下列说法错误的是

A．合成氨总反应正反应的活化能高于逆反应的活化能
B．该历程的决速步为
C．合成氨总反应的反应热为
D．铁触媒能使反应物活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多
【答案】A
【分析】反应活化能指分子从常态转变为容易发生反应的活跃状态所需的能量。
【详解】A．根据反应历程图像可知合成氨为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故反应物到活跃状态需要的能量少，生成物到反应活跃状态需要的能量多，则合成氨总反应N2+3H22NH3正反应的活化能小于逆反应的活化能，A错误；
B．能量壁垒最大步决定反应速率，根据反应历程图可知该历程的决速步为Nad+3Had=NHad+2Had △H=+106kJ⋅ml−1，B正确；
C．根据反应历程图可知，ml氮气完全反应生成氨气放热46 kJ，则1ml氮气完全反应生成氨气放热92kJ，合成氨总反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=−92kJ⋅ml−1，C正确；
D．铁触媒催化剂，能降低正反应的活化能，使反应物活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，D正确；
故答案为：A。
3. 合成气转变为甲醇的反应为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ·ml−1。一定条件下，将1ml CO和3ml H2通入2L的恒容密闭容器中，5min时测得H2的物质的量为2.4ml。下列说法正确的是
A．0~5min，反应放出的热量为27.24kJ
B．第5min时，H2的反应速率为0.06ml·L−1min−1
C．其他条件不变，增大CO浓度可以增加体系中活化分子百分数
D．反应到5min时，生成0.6ml CH3OH
【答案】A
【详解】A．0~5min，反应放出的热量=27.24kJ，A说法正确；
B．只能计算一段时间内的平均速率，不能计算瞬时速率，第5min时，H2的反应速率不能确定，B说法错误；
C．其他条件不变，增大CO浓度，增大单位体积内活化分子的数目，但分子总数也增大，故体系中活化分子百分数未改变，C说法错误；
D．反应到5min时，反应0.6ml氢气，生成0.3mlCH3OH，D说法错误；
答案为A。
4.下列说法中正确的是
A．活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞
B．的反应一定是能自发进行的反应
C．催化剂能降低反应的活化能，因而提高可逆反应的速率和产率
D．升高温度，使活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率
【答案】D
【详解】A．活化分子之间发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，取向不合适不能发生反应的碰撞不是有效碰撞，A错误；
B．满足ΔH-TΔS