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2019-2020年高中化學 第一節(jié) 化學反應(yīng)速率教案 蘇教版必修2 【教學目標】了解化學反應(yīng)速率的概念，掌握化學反應(yīng)速率的計算方法，理解影響化學反應(yīng)速率的外部因素。 【教學難點】反應(yīng)速率的計算方法 【教學重點】化學反應(yīng)速率的概念，影響化學反應(yīng)速率的外部因素。 【教學過程】 一、化學反應(yīng)速率 [知識準備] 1．下列化學反應(yīng)需要加快進行的是 ①鋼鐵腐蝕 ②食物腐敗 ③塑料老化 ④工業(yè)上制取化肥 2．下列化學反應(yīng)進行的快慢如何？ ①炸藥的爆炸 ②石灰石溶洞的形成 ③酸堿中和反應(yīng) ④工業(yè)合成氨氣時添加催化劑⑤NO氣體放置于空氣中 [實驗演示]取兩支試管，分別加入5mL0.1molL-1Na2CO3溶液、NaHCO3溶液，再各加入3mL0.1molL-1鹽酸，試判斷哪個反應(yīng)中放出CO2氣體快？ （利用實驗讓學生直觀感受化學反應(yīng)進行的快慢，根據(jù)CO2的氣體放出快慢讓學生了解化學反應(yīng)速率快慢判斷，并引出化學反應(yīng)速率的概念。） 1．化學反應(yīng)速率可用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。我們通常用化學反應(yīng)速率來衡量化學反應(yīng)進行的快慢程度。 常用單位： mol(L.min)-1、 mol(L.s)-1 [練一練] 甲、乙兩容器都進行反應(yīng)A → B，甲容器每分鐘減少4 mol的A，乙容器每分鐘減少6mol的A，則兩容器中的反應(yīng)速率大小關(guān)系 A、甲快 B、乙快 C、相等 D、無法確定 2．化學反應(yīng)速率的計算 根據(jù)化學反應(yīng)速率的概念，請你給出其數(shù)學表達式：Δυ=。 例：在某一固定密閉容器中進行合成氨反應(yīng)N2 + 3H2 2NH3，反應(yīng)開始時，N2的濃度為2 molL-1，H2的濃度為5 molL-1，反應(yīng)開始兩分鐘后測得容器內(nèi)N2的濃度為1.8 molL-1，求2分鐘內(nèi)υ (N2) 、υ (H2)、υ（NH3）？ [分析]因為反應(yīng)開始時N2的濃度為2 molL-1，H2的濃度為5 molL-1，2分鐘后N2的濃度為1.8 molL-1，所以反應(yīng)過程中N2的濃度變化了為0.2 molL-1，由些可推算出H2和NH3濃度的變化值分別為0.6 molL-1和0.4 molL-1。 解： N2 + 3H2 2NH3 起始濃度/ molL-1 2 5 0 轉(zhuǎn)化濃度/ molL-1 （0.2） (0.6) (0.4) 終了濃度/ molL-1 1.8 4.4 0.4 則：υ（N2）=0.2/2=0.1 mol(L.min)-1 υ（H2）=0.6/2=0.3 mol(L.min)-1 υ（NH3）=0.4/2=0.2 mol(L.min)-1 [強調(diào)] ①化學反應(yīng)速率指的是 平均 速率（填平均、即時）。 ②不論以何種物質(zhì)表示化學反應(yīng)速率，υ均取 正 值（填正、負）。 ③從上述例題可以看出化學反應(yīng)速率之比等于反應(yīng)方程式前的計量數(shù)之比。 ④在一定溫度下，固體和純液體物質(zhì)，單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，即物質(zhì)的量濃度為常數(shù)，因此，它們的化學反應(yīng)速率也被視為常數(shù)。 例如：在反應(yīng)C（s）+CO2（g）=CO（g）的反應(yīng)中，能否用C的單位時間內(nèi)的濃度來表示該反應(yīng)的化學反應(yīng)速率？ ⑤從上述例題可以看出同一化學方程式選用不同物質(zhì)單位時間內(nèi)的濃度改變量表示速率時，數(shù)值不同，意義相同。但在CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）的反應(yīng)中，分別用不同物質(zhì)單位時間內(nèi)的濃度改變量表示化學反應(yīng)速率時， 數(shù)值 相同，意義也相同。 [過渡]化學反應(yīng)速率有快、有慢，那么其大小受到哪些條件的影響呢？ 二、外界條件對化學反應(yīng)速率的影響 [實驗探究] 1．溫度對化學反應(yīng)速率影響的實驗探究 操作方法：在三支相同的試管中分別加入2～3mL4％的H2O2，然后在每一支試管中滴加2滴1.0 molL-1的FeCl3溶液后立即套上氣球(大小相同)。等三支試管上的氣球大小差不多相同時，同時置于三個燒杯中(如圖)觀察現(xiàn)象，并推出相應(yīng)結(jié)論。 2．反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率影響的實驗探究 操作方法：取三支試管，各加5mL2%、6%、12%的H2O2溶液，再分別滴加幾滴 0.2molL-1的FeCl3溶液，觀察氣泡生成的快慢。 3．催化劑對化學反應(yīng)速率影響的實驗探究 操作方法：在三個相同的帶活塞的漏斗中分別加入2～3mL5％的H2O2，然后在一支試管中滴加2滴1.0molL-1的FeCl3溶液，另一支試管中加入少量MnO2固體。同時向三支試管中放入漏斗中的全部溶液(如圖)，觀察紅墨水上升情況。 實驗 觀察到的現(xiàn)象 結(jié)論 1 在熱水中氣球膨脹，在冷水中氣球收縮，空燒杯不變 溫度越高，反應(yīng)速率越大 2 12%的H2O2溶液產(chǎn)生氣泡最快，而5%的最慢 反應(yīng)濃度越大，反應(yīng)速率越大 3 加了二氧化錳和三氯化鐵的裝置，紅墨水上升最高 催化劑可以加快反應(yīng)速率 （有條件的學校可以在實驗室讓學生進行自我探究，如條件不允許可由教師演示完成） 1．內(nèi)因： 反應(yīng)物的性質(zhì) 是決定化學反應(yīng)速率的主要因素。 2．外因：①對于同一反應(yīng)而言 反應(yīng)的濃度、反應(yīng)的溫度、壓強、加入的催化劑等 是影響化學反應(yīng)速率的外界因素。 ②其它因素：反應(yīng)物接觸面積的大小、固體反應(yīng)物的顆粒大小等對化學反應(yīng)速率也會產(chǎn)生影響。 [想一想]鐵片與鹽酸反應(yīng)的化學方程式如：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，通過哪些方法能增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率？ 答案①可以將鐵片換成鐵粉②增大鹽酸的濃度③加入少量的銅粉或向溶液中滴加幾滴CuSO4溶液，目的是營造電化學腐蝕的環(huán)境，增大反應(yīng)速率。 [練一練] 1．在2L固定體積的容器中通入0.8molH2和0.4molN2，2分鐘后容器內(nèi)有NH30.12mol, 求2分鐘時υ（N2）、υ（H2）、υ（NH3）？ 解： N2 + 3H2 2NH3 起始濃度/ molL-1 0.2 0.4 0 轉(zhuǎn)化濃度/ molL-1 （0.03） (0.09) (0.06) 終了濃度/ molL-1 0.17 0.31 0.06 則：υ（N2）=0.03/2=0.015 mol(L.min)-1 υ（H2）=0.09/2=0.045 mol(L.min)-1 υ（NH3）=0.06/2=0.03 mol(L.min)-1 2．在合成氨反應(yīng)N2 + 3H2 2NH3中，其反應(yīng)速率可以分別用υ (H2)、υ（N2）、υ (NH3)來表示，單位為mol(Ls)-1，則下列表示正確的是 （ D ） A、υ (H2)= υ(N2)=υ(NH3) B、υ (H2)= υ（N2）C、υ (NH3)= υ (H2) D、υ (H2)=3υ (N2) 3．NO和CO都是汽車尾氣的有害物質(zhì)，它們能緩慢地起反應(yīng)生成N2和CO2。下列對此反應(yīng)的敘述中正確的是（ A ） A、使用催化劑能增大反應(yīng)速率 B、使一種反應(yīng)物過量能提高反應(yīng)速率 C、改變壓強對反應(yīng)速率沒有影響 D、降低溫度能增大反應(yīng)速率 [過渡]下面我們來看一看課本上的問題解決 [講解問題解決] 1．你能應(yīng)用化學反應(yīng)速率的有關(guān)知識解釋下列問題嗎？ （1）氫氣能在氧氣中安靜地燃燒，點燃氫氣和氧氣的混合氣體為什么會發(fā)生爆炸？ 原因是：氣體的混合程度對化學反應(yīng)速率的影響。 （2）用含硫鐵礦（如黃鐵礦）燃燒制造SO2氣體時，要把礦石粉碎成顆粒狀，在沸騰爐內(nèi)鼓入強大空氣流，把礦石吹得劇烈沸騰。 原因是：固體顆粒的大小和反應(yīng)物質(zhì)的接觸面積對化學反應(yīng)速率的影響。 （3）一小塊白磷露置于空氣中，一段時間后會突然燃燒。 原因是：溫度對反應(yīng)速率的影響。 2．為了研究碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率，一位同學通過實驗測定反應(yīng)中生成的CO2氣體體積隨時間變化的情況，繪制出了如圖所示的曲線。請分析討論以下問題。 （1）在O～t1、t1～t2、t2～t3各相同的時間段里，反應(yīng)速率最大的是 時間段，收集到氣體最多的是 時間段。 （2）試分析三個時間段里，反應(yīng)速率不同的可能原因（該反應(yīng)是放熱反應(yīng)）。 （3）在t4后，為什么收集到的氣體的體積不再增加？ 答：（1）反應(yīng)速率最大的時間段是0～t1（原因是該時間段內(nèi)鹽酸的濃度最大，而且反應(yīng)放熱，注意不可從CO2的體積變化來判斷速率大小，因為CO2的的濃度實際上沒變，僅僅是量的改變），收集到的氣體最多的是t1～t2段。（2）開始鹽酸的濃度最大，隨著反應(yīng)的進行鹽酸濃度減小，而且此反應(yīng)放熱，所以不同時間段反應(yīng)速率不同。（3）在t4以后氣體不再增加是由于反應(yīng)已經(jīng)停止。 [小結(jié)] 1．不同的化學反應(yīng)其快慢差別很大，化學反應(yīng)速率是一種表示化學反應(yīng)快慢的物理量。 2．了解化學反應(yīng)速率的計算，理解反應(yīng)速率的表示方法，了解怎樣判斷反應(yīng)速率大小。 3．濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學反應(yīng)速率均有一定的影響。其它條件相同時，反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率也越大，加入催化劑能顯著增大化學反應(yīng)速率。 [課后練習] 1．在2A+B3C+4D反應(yīng)中，表示反應(yīng)速率（mol(Ls)-1）最快的是 （ ） A、υ（A）=0.5 B、υ（B）=0.53 C、υ（C）=0.58 D、υ（D）=1 2．設(shè)C+CO22CO，吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為υ1；N2+3H22NH3，放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為υ2。對于上述反應(yīng)升高溫度時, υ1和υ2的變化情況為 （ ） A. 同時增大 B. 同時減小 C. υ1增大, υ2減小 D. υ1減小, υ2增大 3．用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，下列措施中不能使氫氣生成速率加快的是（ ） A、加熱 B、不用稀硫酸，改用98%的濃硫酸 C、滴加少量CuSO4溶液 D、不鐵片，改用鐵粒 4．下列說法正確的是 （ ） A. 參加反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)是影響化學反應(yīng)速率的主要因素 B. 光是影響某些化學反應(yīng)速率的外界條件之一 C. 決定化學反應(yīng)速率的主要因素是濃度 D. 不管什么反應(yīng)，增大濃度或加熱或加壓或使用催化劑，都可以加快反應(yīng)速率 5．對于可逆反應(yīng)A+BC，下列條件的改變一定能使化學反應(yīng)速率加快的是 （ ） A、增加A的物質(zhì)的量 B、升高體系的溫度 C、增大體系壓強 D、減少C的物質(zhì)的量 6．煅燒硫鐵礦的反應(yīng)：4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，為了提高SO2的生成速率，下措施可行的是 （ ） A、把塊狀礦石碾成粉末狀 B、向爐內(nèi)噴吹O2 C、使用Fe2O3作催化劑 D、降低體系的溫度 7．已知KClO3和NaHSO3反應(yīng)的離子方程式為：ClO3-+3 HSO3-= 3SO42-+Cl-+3H+，此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溶液中C（H+）的增大而加快，實驗測得反應(yīng)速率υ與反應(yīng)時間t的關(guān)系如圖所示，則： υ 0 t ①開始時反應(yīng)速率加快的原因是： 。 ②后期反應(yīng)速率下降的原因是： 。 【課后練習】參考答案： 1B 2D 3D 4A、B 5B 6A、B 7①H+濃度逐漸增大，同時反應(yīng)放熱，這兩個因素占了主要方面。②反應(yīng)物濃度的減小占了主要方面。 [補充講解拓展視野] 外界條件對化學反應(yīng)速率的影響 面積的大小將決定反應(yīng)速率的快慢，與所取用的量多少無關(guān)。 例：用CaCO3顆粒與稀HCl反應(yīng)及CaCO3粉末與同濃度稀HCl反應(yīng)，CaCO3粉末產(chǎn)生CO2的速率大。 2．壓強：參加反應(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液，改變壓強對化學反應(yīng)速率無影響。 3．溫度：不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，也不論反應(yīng)物是何種狀態(tài)，升高溫度，會同時增大正、逆反應(yīng)速率。 4．催化劑：一般可增大反應(yīng)的速率（指的是正催化劑）。 5．其它因素：光、電磁波、超聲波、溶劑的性質(zhì)等也會對化學反應(yīng)速率也會產(chǎn)生影響。 生影響。