高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度优质课教案及反思

化学反应速率与限度

【教学目标】

知识与能力目标

1．使学生了解化学反应速率的概念，知道浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响，初步了解如何调控化学反应的快慢；

2．使学生了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点，认识化学反应的进行是有一定限度的，化学平衡是相对的。了解化学平衡的标志及平衡移动；

3．通过“反应温度和反应物浓度这两个因素对反应速率的影响”等探究活动，培养学生设计半定量实验方案的能力，以及分析和处理实验数据的能力。

过程与方法目标

1．通过实验形成化学反应速率的概念，以及形成影响化学反应速率的因素；

2．通过联想质疑、活动探究、交流研讨、观察思考等活动，提高学生分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。

情感态度价值观目标

1．通过活动探究、交流研讨等活动，激发学生探索未知知识的兴趣，让他们享受到探究未知世界的乐趣；

2．通过“反应物浓度对化学反应速率的影响”，“反应温度对化学平衡的影响”等实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。通过对化工生产资料的学习，培养学生理论联系实际、勤奋好学的学习热情。

【教学重点】

1．通过实验探究认识不同的化学反应其速率不同，了解化学反应速率的概念及其表达方式；

2．了解控制化学反应速率对人类生产、生活的意义；

3．认识可逆反应、化学反应限度的含义；

4．了解化学反应条件的控制。

【教学难点】

1．知道反应的快慢受浓度、温度、压强、催化剂等条件的影响；

2．初步学会根据反应速率判断化学反应所能达到的限度及化学反应限度的建立。

【课时安排】

2课时

【教学过程】

【第一课时】

【导入】从化学反应知道，不同的反应有快慢之分，而有些反应需要加热或使用催化剂，这是为什么呢？这就是我们这节要学习的从一个全新的角度去认识化学反应－化学反应速率与限度。

【教师讲解】化学反应速率的表示方法

概念：化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢程度。

表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（通常用符号v表示）

计算公式： v =Δc/Δt

单位： mol/(L·min)或mol/(L·s)

【特别提醒】对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0无意义，所以不用固体或纯液体表示反应速率。

【思考探究】探究化学反应速率的相关计算方法

已知某条件下，合成氨反应的一些数据如下：

                    N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

起始浓度(mol·L－1)     1.0    3.0          0.2

2 s末浓度(mol·L－1)    0.6    1.8          1.0

请计算

（1）v(N2)＝________，v(H2)＝________，v(NH3)＝________。

（2）v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝________。

（3）N2的转化率α(N2)＝________。

【提示】

（1）0.2 mol/(L·s)  0.6 mol/(L·s)  0.4 mol/(L·s)

（2）1∶3∶2

（3）40%

【知识升华】化学反应速率的计算规律与方法

（1）对于反应aA+bB===cC＋dD（A、B、C、D均不是固体或纯液体），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）∶Δc（D）＝a∶b∶c∶d。

【提示】在同一时间内的同一个用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，故表示化学反应速率时，必须指明具体的物质。

【小结】“三段式”计算化学反应速率和转化率

设a mol·L－1 和b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，t时刻后，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为反应物B的转化浓度，则：

                     mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

起始浓度/(mol·L－1)      a      b         0      0

转化浓度/(mol·L－1)     mx     nx        px     qx

终态浓度/(mol·L－1)    a－mx  b－nx     px    qx

（1）v（A）＝    v（C）＝

（2）α（A）＝×100%

【实验探究】

问题1：为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）？

ss

将2mL 5% H2O2溶液与1mL FeCL3溶液的反应；待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支放入盛有冷水的烧杯中，另一支放入盛有热水的烧杯中。

问题2：人们常把固体试剂溶于水配成溶液再进行化学实验，原因是什么？

探究演示：对比实验

将2mL 5% H2O2溶液与1mL FeCL3溶液的反应；

将2mL 2% H2O2溶液与1mL FeCL3溶液的反应。

【小结】影响化学反应速率的外界条件除了我们已经知道的催化剂外，还包括温度、反应物的浓度等

【课堂练习】

1．下列说法正确的是(    )

A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示

B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比

C．化学反应速率的单位通常由时间单位和物质的量单位决定

D．在化学反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值

【解析】A、C不正确，常用单位时间内物质的量浓度的变化表示；D不正确，反应速率均为正值；B正确。

【答案】B

2．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B 两种气体在容积固定的2 L密闭容器中混合，发生如下反应：3A(g) ＋B(g)xC(g) ＋ 2D(g)。2 min 末时生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L－1。下列判断不正确的是(    )

A．x＝1

B．2 min内A的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1

C．B的转化率为40%

D．x无法求解

【解析】  3A(g)＋ B(g) xC(g)  ＋  2D(g)

n始      3 mol   1 mol       0          0

Δn       1.2 mol  0.4 mol  0.2×2 mol  0.8 mol

故x∶2＝0.4∶0.8，所以x＝1；

v（A）＝＝0.3 mol·L－1·min－1；

α（B）＝×100%＝40%。

【答案】  D

3．在反应A(g)＋2B(g)===3C(g)＋4D(g)中，表示该反应速率最快的是(    )

A．v（A）＝0.5 mol/(L·s)

B．v（B）＝0.5 mol/(L·s)

C．v（C）＝0.8 mol/(L·s)

D．v（D）＝1 mol/(L·s)

【解析】  将速率均转化为A的反应速率。A项中，v（A）＝0.5 mol/(L·s)，B项中，v（A）＝v（B）＝0.25 mol/(L·s)，C项中，v（A）＝v（C）＝ mol/(L·s)，D项中，v（A）＝v（D）＝0.25 mol/(L·s)，数值大者反应速率快。

【答案】A

【题后归纳】反应快慢的比较方法

（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。

（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，要比较v（A）与v（B）的相对大小，即比较与的相对大小，若＞，则用v（A）表示的反应速率比用v（B）表示的反应速率大。

【第二课时】

【导入】复习导入

【教师讲解】1．可逆反应

（1）正向反应：由反应物得到生成物的化学反应。

（2）逆向反应：由生成物得到反应物的化学反应。

（3）可逆反应：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。

（4）可逆反应的特点：双向性、双同性、共存性

2．化学反应的限度

图示（教师进行读图指导）：

读图分析（化学平衡状态的建立）：

在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。

归纳小结（化学反应的限度）：可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。

【学生探究】探究  化学平衡建立的过程及特征

在一定温度下，将0.1 mol N2和0.4 mol H2充入1 L含有催化剂的密闭容器中，发生反应N2＋3H22NH3一段时间后达到平衡。请探究下列问题并归纳总结化学平衡的特征。

（1）反应过程中c(N2)、c(H2)、c(NH3)有什么变化？

【提示】c(N2)与c(H2)逐渐减小，c(NH3)逐渐增大。

（2）反应过程中，v(正)、v(逆)如何变化？

【提示】v(正)减小、v(逆)增大。

（3）反应达到平衡时，v(正)、v(逆)如何？c(N2)、c(H2)、c(NH3)如何？

【提示】v(正)＝v(逆)≠0，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再变化。

（4）如果改变条件，平衡状态会变吗？

【提示】改变条件，平衡状态可能会变化。

【教师总结】  化学平衡状态的特征

【提示】利用v(正)＝v(逆)和组分百分含量不变作为平衡的标志。

【课堂练习】题组1  可逆反应与化学平衡的特征

1．对于可逆反应2SO2＋O2 2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长时间后，18O原子(    )

A．存在于SO2．O2．SO3中

B．只存在于SO2．O2中

C．只存在于O2．SO3中

D．只存在于SO3中

【解析】由于该反应是可逆的，加入18O2后生成的SO3中含有18O，SO3分解生成SO2和O2，所以SO2和O2中也含有18O。

【答案】A

2．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。反应从正反应开始。下列说法错误的是(    )

A．开始正反应速率最大

B．v正(SO2)∶v正(O2)＝2∶1时，反应达到平衡状态

C．达到平衡v逆(SO3)最大

D．开始时v逆(SO3)＝0

【解析】不管是否平衡，v正(SO2)∶v正(O2)＝2∶1。

【答案】B

题组2  化学平衡的判定

3．一定温度下的恒容容器中，能标志某可逆反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡状态的是(    )

A．混合气体的压强不随时间变化而变化

B．气体总物质的量不随时间变化而变化

C．2v正（B）＝v逆（D）

D．混合气体的密度保持不变

【解析】因为反应前后气体所以气体总物质的量、压强始终不随时间变化而变化，不能作为依据，A、B错误；当反应达到平衡时，v正（B）＝2v逆（D），C错误；因为容器的体积恒定，但是气体的质量不守恒，所以只要反应未达到平衡，密度就变化，反应达到平衡时，密度不再变化，D正确。

【答案】D

【题后归纳】化学平衡状态的判定

（1）速率标志

（2）组成标志

（3）对于压强、密度、平均判断要视条件或反应特点而定，总之要抓住“变量不变”即可——如果所给的物理量随着反应的进行是一个变量，在某时间段内不变，就可以说明反应达到平衡状态；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。

【教师讲解】1．化学反应条件的控制

（1）促进有利反应

（2）抑制有害反应

2．燃料燃烧的条件

（1）燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。

（2）温度达到燃料的着火点。

3．提高燃料燃烧效率的措施

（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。

（2）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。

4．提高燃料燃烧效率的实质和意义

（1）实质：从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。

（2）意义：节约能源、节省资源、减少污染等。

【课堂练习】题组  化学反应条件的控制

1．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是(    )

A．空气量越多越好

B．应通入适当过量的空气

C．固体燃料燃烧前最好粉碎

D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出

【解析】燃料充分燃烧，把雾化都是为了增大与空气的接触面积以利于充分燃烧，而空气的量要适当过量，因空气量过多，会带走一部分热量。

【答案】A

2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是(    )

A．能够节约原料和能源

B．能够提高产品的产量

C．能够提高经济效益

D．能够提高化学反应速率

【解析】提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。

【答案】D