高中化学苏教版 (2019)必修 第二册化学反应速率与反应限度导学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册化学反应速率与反应限度导学案，共7页。学案主要包含了课前预习，课堂探究等内容，欢迎下载使用。
（一）
适用版本：苏教版（2019）必修第二册
适用年级：高一下学期
对应课时：6.1 化学反应的速率与限度（第 2 课时）
课时安排：1 课时（45 分钟）
学习目标：
1. 明确影响化学反应速率的内因与外因，从微观角度（活化分子理论）理解各外因对速率影响的本质
原理
2. 熟练掌握控制变量法的核心逻辑，能独立设计实验探究单一因素对反应速率的影响
3. 能结合实验现象与数据，定量分析外界条件对速率的影响程度，解释生活、生产中的相关现象（如
食品防腐、工业合成反应条件选择）
4. 提升实验操作、数据分析、逻辑推理及误差分析能力，培养严谨的科学探究思维
学习重难点：
重点：浓度、温度对化学反应速率的影响规律及微观解释；控制变量法在实验探究中的具体应用
难点：活化分子理论的理解与应用（解释浓度、温度对速率的影响）；实验设计中无关变量的控制
与误差分析
一、课前预习：知识回顾与问题导入
1. 知识回顾（夯实基础，衔接新课）
（1）化学反应速率的定义：衡量____________________的物理量，表达式为
，其中
表示
____________________（单位：ml・L⁻¹）， 表示____________________（单位：s、min 等），常用单
位有____________________、。
（2）同一反应中，各物质的反应速率之比等于其____________________之比。例如，对于反应** ， **。
（3）判断下列说法是否正确：
① 化学反应速率越大，反应现象越明显（ ）
② 固体或纯液体的浓度视为常数，不能用于表示反应速率（ ）
2. 生活现象思考（联系实际，激发兴趣）
请结合生活经验，分析下列现象与反应速率的关系，推测可能的影响因素，并尝试解释原因：
（1）夏天食物（如牛奶）在室温下放置 1 天就变质，而放入冰箱冷藏可保存 3~5 天：
（2）面粉厂、煤矿的矿井内禁止烟火，若空气中粉尘（面粉、煤尘）达到一定浓度，遇火会发生爆炸：

（3）实验室制取氢气时，用锌粉与稀硫酸反应，10 分钟可收集满 1 试管气体；若用相同质量的锌粒，
需 30 分钟才能收集满：
（4）工业上合成氨的反应
，通常在 20~50 MPa 的高压条件下进行，而非常压：
3. 预习疑问（提前梳理，带着问题听课）
请写下你在预习过程中遇到的疑问（如对 “活化分子” 概念的困惑、实验设计的疑问等）：
二、课堂探究：影响化学反应速率的因素（分模块精讲，结
合实验与微观解释）
模块 1 内因：反应物本身的性质（决定反应速率的根本因素）
1. 本质原因（从物质结构角度分析）
反应物的反应速率由其自身的结构、化学键强度、物质活泼性等决定。不同物质的原子结构、化学键稳
定性不同，导致反应中化学键断裂与形成的难易程度不同，进而影响反应速率。
2. 实例分析（结合已有知识，加深理解）
反应实
例
反应现象
速率差异原因
① Na
与水反
应
钠浮在水面，迅速熔成小球，剧烈
反应，产生大量气泡
Na 的金属活动性强，原子最外层 1 个电子易失
去，与水分子中 H⁺的反应容易发生
② Fe
与水反
应
常温下几乎无明显现象；加热至高
温时，铁与水蒸气缓慢反应，生成
黑色固体 Fe₃O₄和 H₂
Fe 的金属活动性比 Na 弱，原子最外层 3 个电
子较难失去，与 H⁺的反应难以发生
③ H₂
与 F₂
反应
暗处即可剧烈反应，发生爆炸，生
F-F 键能小（157 kJ/ml），易断裂，反应容易
成 HF
发生
④ H₂
与 I₂反
应
I-I 键能大（151 kJ/ml，注意：实际 I-I 键能略
小于 F-F，但因 F 原子电负性强，反应活性更
高），难断裂，反应难以发生
加热至 500℃时，反应仍较缓慢，
生成 HI

3. 结论（明确内因的核心作用）
内因是影响反应速率的根本因素，外界条件（如浓度、温度）只能在物质本身性质的基础上调控反应速
率，不能改变物质的反应活性（例如，无法通过改变温度使 Fe 的反应速率超过 Na）。
模块 2 外因（一）：浓度对化学反应速率的影响（实验探究 + 微观解
释）
1. 实验探究：以 “Na₂S₂O₃与稀盐酸的反应” 为载体
（1）反应原理（明确反应本质，便于观察现象）
，反应中生成的硫单质（S）为淡黄色固体，
可通过观察 “溶液中出现淡黄色浑浊的时间” 判断反应速率快慢（时间越短，速率越快）。
（2）实验设计（严格控制变量，确保实验严谨性）
出现淡黄色
实验
编号
试剂用量（控制无关变量：温度、总体积、盐酸
浓度）
反应温
度 /℃
实验
结论
浑浊的时间
/s
0.1 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃溶液 10 mL + 0.1 ml・
L⁻¹ 稀盐酸 10 mL + 蒸馏水 0 mL（总体积 20
mL）
①
②
25
25
60
0.1 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃溶液 5 mL + 0.1 ml・L⁻¹
稀盐酸 10 mL + 蒸馏水 5 mL（总体积 20 mL）
120
控制无关变量的原因：
温度：温度会影响反应速率，若两组实验温度不同，无法确定速率差异是由浓度还是温度导致；
总体积：通过加蒸馏水使两组实验总体积均为 20 mL，确保盐酸浓度相同（避免因盐酸浓度不同影
响速率）。
（3）实验现象与数据记录（模拟真实实验，培养观察能力）
实验①：加入盐酸后，溶液迅速变浑浊，60 秒时浑浊程度足以覆盖试管底部的 “+” 字（实验中可在
试管底部贴 “+” 字，观察其被覆盖的时间）；
实验②：加入盐酸后，溶液缓慢变浑浊，120 秒时 “+” 字才被完全覆盖。
（4）实验结论（基于数据，得出规律）
其他条件不变时，增大反应物（Na₂S₂O₃）的浓度，反应速率增大；减小反应物浓度，反应速率减小。

2. 微观解释：用 “活化分子理论” 揭示本质
（1）核心概念（先理解概念，再分析规律）
活化分子：能够发生有效碰撞（能引发化学反应的碰撞）的分子，这类分子具有足够的能量（高于
反应的活化能）；
活化分子百分数：活化分子数占总分子数的比例；
有效碰撞频率：单位时间内发生有效碰撞的次数，有效碰撞频率越高，反应速率越快。
（2）浓度影响的微观过程（逻辑推导，理解本质）
增大反应物浓度（如 Na₂S₂O₃浓度）→单位体积内的总分子数增多→活化分子数增多（活化分子百分数
不变，因温度未变，分子能量分布不变）→单位时间内有效碰撞频率增大→反应速率增大。
图示辅助理解：
（浓度低时）单位体积内分子数少→活化分子数少→有效碰撞少→速率慢；
（浓度高时）单位体积内分子数多→活化分子数多→有效碰撞多→速率快。
3. 注意事项（规避易错点，深化理解）
（1）浓度的影响仅适用于 “有气体参与或溶液中的反应”：对于纯固体或纯液体，增大其用量（如将块状
大理石磨成粉末除外，粉末涉及接触面积），浓度不变（单位体积内粒子数不变），反应速率不变；
（2）可逆反应中，增大反应物浓度，正反应速率立即增大，逆反应速率随后逐渐增大（因生成物浓度逐
渐增大），最终达到新的平衡；
（3）“浓度越大，速率越快” 的前提是 “其他条件不变”：若同时改变温度、催化剂等条件，需综合分析
（例如，低浓度但高温的反应，速率可能比高浓度但低温的反应快）。
模块 3 外因（二）：温度对化学反应速率的影响（实验探究 + 微观解
释）
1. 实验探究：以 “H₂O₂的分解反应” 为载体
（1）反应原理（选择有明显现象的反应，便于观察）
，MnO₂为催化剂，反应中生成的 O₂为气体，可通过 “测定单位时间内产
生 O₂的体积” 判断反应速率快慢（体积越大，速率越快）。
（2）实验设计（控制变量，确保单一变量为温度）
1 分钟内产生 O₂的体积
（排水法收集，单位：
mL）
实验
编号
试剂用量（控制无关变量：浓
度、催化剂质量、体积）
反应温度
实验
结论
/℃
5% H₂O₂溶液 10 mL + MnO₂粉
末 0.1 g（催化剂用量相同）
①
②
25
40
30
65
5% H₂O₂溶液 10 mL + MnO₂粉
末 0.1 g（催化剂用量相同）

1 分钟内产生 O₂的体积
（排水法收集，单位：
mL）
实验
编号
试剂用量（控制无关变量：浓
度、催化剂质量、体积）
反应温度
实验
结论
/℃
5% H₂O₂溶液 10 mL + MnO₂粉
末 0.1 g（催化剂用量相同）
5℃（冰
③
8
水浴）
实验装置：分液漏斗（加 H₂O₂溶液）→锥形瓶（放 MnO₂）→导气管→排水法收集 O₂→量筒（测量 O₂
体积），确保三组实验装置完全相同。
（3）实验现象与数据记录（模拟实验过程，培养数据处理能力）
实验①（25℃）：产生气泡的速率中等，1 分钟内收集到 30 mL O₂；
实验②（40℃）：产生气泡的速率快，导管口有连续均匀的气泡冒出，1 分钟内收集到 65 mL
O₂；
实验③（5℃）：产生气泡的速率慢，导管口偶尔有气泡冒出，1 分钟内仅收集到 8 mL O₂。
（4）实验结论（基于数据，总结规律）
其他条件不变时，升高温度，反应速率显著增大；降低温度，反应速率显著减小。实验数据显示，温度
从 5℃升高到 40℃，1 分钟内 O₂体积从 8 mL 增至 65 mL，速率增大近 8 倍，说明温度对速率的影响非
常显著（通常温度每升高 10℃，反应速率增大 2~4 倍）。
2. 微观解释：用 “活化分子理论” 分析
（1）温度影响的微观过程（结合分子能量变化，逻辑推导）
升高温度→反应物分子的平均能量增大→更多的分子获得足够的能量（超过活化能）成为活化分子→活
化分子百分数增大（同时单位体积内总分子数不变，活化分子数也增多）→单位时间内有效碰撞频率显
著增大→反应速率显著增大。
对比浓度与温度的微观差异：
浓度增大：活化分子数增多，活化分子百分数不变；
温度升高：活化分子数增多，活化分子百分数也增大（核心差异）。
（2）形象类比（帮助理解）
可将分子比作 “运动员”，活化能比作 “跳高横杆”：
温度低时：大部分运动员跳不过横杆（非活化分子），只有少数能跳过（活化分子），有效碰撞
少；
温度升高时：运动员能量增强，更多人能跳过横杆（活化分子百分数增大），有效碰撞多，速率
快。

3. 生活与工业应用（联系实际，体现化学价值）
（1）食品防腐：低温冷藏（如冰箱）降低微生物的代谢速率，延缓食物变质；
（2）工业合成：对于放热反应（如合成氨），需控制温度（不能过高，避免平衡逆向移动），但仍需适
当升温以加快反应速率，提高生产效率；
（3）实验室反应：加热可加快反应速率，缩短实验时间（如加热 KClO₃分解制 O₂）。
模块 4 例题精讲（典型例题，巩固规律与方法）
例题 1（浓度、温度对速率的影响判断）
下列措施中，能显著加快实验室用锌与稀硫酸反应制氢气速率的是（ ）
A. 向稀硫酸中加入适量蒸馏水稀释（浓度从 1 ml・L⁻¹ 变为 0.5 ml・L⁻¹）
B. 将锌粒磨成锌粉（增大接触面积，暂不考虑，后续课时讲解）
C. 向反应容器中加入少量氯化钠固体（不改变 H⁺浓度）
D. 将反应容器放入 80℃水浴中加热
E. 向稀硫酸中加入浓盐酸（增大 H⁺浓度）
解析：逐一分析各选项对速率的影响：
A 选项：稀释使 H⁺浓度减小，速率减慢，排除；
B 选项：增大接触面积，速率加快，但本题重点考查浓度、温度，暂不选；
C 选项：加入 NaCl 固体，不改变 H⁺、Zn²⁺浓度，速率不变，排除；
D 选项：升温使活化分子百分数增大，速率显著加快，当选；
E 选项：加入浓盐酸，H⁺浓度增大，速率加快，当选。
答案：DE
例题 2（实验设计与误差分析）
某同学设计实验探究 “浓度对 Na₂S₂O₃与稀盐酸反应速率的影响”，实验步骤如下：
① 取 2 支试管，分别加入 10 mL 0.1 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃溶液（试管 1）和 10 mL 0.2 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃
溶液（试管 2）；
② 向 2 支试管中分别加入 5 mL 0.1 ml・L⁻¹ 稀盐酸，立即计时；
③ 观察并记录试管中出现浑浊的时间。
（1）该实验设计存在的问题是：（提示：无关变量控制）；
（2）改进措施：；
（3）若实验中试管 2 的浑浊出现时间比试管 1 短，可得出的结论是：____________________。
解析：
（1）问题：两组实验的总体积不同（试管 1：10+5=15 mL，试管 2：10+5=15 mL，总体积相同？修
正：若试管 1 为 10 mL 0.1 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃ + 5 mL 稀盐酸，试管 2 为 5 mL 0.2 ml・L⁻¹ Na₂S₂O₃ +
5 mL 稀盐酸 + 5 mL 蒸馏水，总体积均为 15 mL，原实验未控制总体积，可能导致盐酸浓度不同）；

（2）改进措施：向试管 1 中加入 5 mL 蒸馏水，使两组实验总体积均为 15 mL，确保盐酸浓度相同；
（3）结论：其他条件不变时，增大 Na₂S₂O₃的浓度，反应速率增大。