2024-2025学年高二人教版（2019）选择性必修一 第二章化学反应速率 教学设计

集体备课教学设计材料 (主讲人自备) 2025年 3 月 24 日 姓名 赵云杰 年级 二年级 科 目 化学 课题 2.1.2影响化学反应速率的因素 2.1.3活化能 2.2.1化学平衡状态 教材编排意图： 化学平衡状态 教学目标： 2.1.2影响化学反应速率的因素 1．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响。 2．初步学会设计“对照实验”，比较条件的改变对化学反应速率快慢的影响。 2.1.3活化能 1．了解碰撞理论。 2．了解活化能的概念和应用，理解化学反应速率与活化分子的关系。 2.2.1化学平衡状态 1．理解化学平衡的概念以及可逆反应。 2．能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡状态。 教学重、难点： 2.1.2影响化学反应速率的因素 反应条件对化学反应速率的影响 2.1.3活化能 用简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响 2.2.1化学平衡状态 理解化学平衡状态和如何判断可逆反应达到平衡状态 教学准备：教案+导学案+课后习题 2.1.2影响化学反应速率的因素 一、导入新课 【情景导入】在相同条件下，不同的化学反应会有不同的速率，这表明反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。浓度、压强、温度及催化剂等因素也会影响反应速率，那么这几种因素是如何影响化学反应速率的呢？ 二、讲授新课 （一） 定性研究影响化学反应速率的因素 首先我们先来探究浓度对化学反应速率的影响。 【实验探究1】探究浓度对化学反应速率的影响 实验目的 试剂种类及用量 实验现象 结论 探究浓度对反应速率的影响 0.1mol/L Na2S2O3溶液5mL 0.1mol/L H2SO4溶液2mL 均出现黄色沉淀，且滴加0.5mol/L  H2SO4溶液的试管中先出现黄色沉淀 浓度越大，反应速率越快 0.1mol/L Na2S2O3溶液5mL 0.5mol/L H2SO4溶液2mL 【总结】当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小 【注意】1.浓度对化学反应速率影响的注意事项 （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，但常温下铁遇浓硫酸钝化）。 （3）固体物质的反应速率与其表面积有关，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。 【提问】温度又是怎样影响反应速率的呢？ 【实验探究2】探究温度对化学反应速率的影响 实验目的 试剂种类及用量 温度 实验现象 结论 探究温度对反应速率的影响 0.1mol/L Na2S2O3溶液5mL 0.1mol/L H2SO4溶液5mL 蒸馏水 均出现黄色沉淀，且热水中的试管中先出现黄色沉淀 温度越高，反应速率越快 0.1mol/L Na2S2O3溶液5mL 0.1mol/L H2SO4溶液5mL 热水 【总结】当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 【注意拨】 2.温度对化学反应速率影响的注意事项 （1）温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大，降低温度，反应速率都减小。 （2）对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大；降低温度，正、逆反应速率都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度更大。 （3）大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2~4倍，利用这一规律可以对一些化学反应速率进行粗略估算。 【过渡】有些反应会用到催化剂，那么催化剂对于反应速率又有怎样的影响？ 【实验探究3】探究催化剂对化学反应速率的影响 实验目的 试剂种类及用量 实验现象 结论 探究催化剂对反应速率的影响 5%H2O2溶液 产生气泡不明显 催化剂可加快反应速率 5%H2O2溶液+0.5mol/L FeCl3溶液 产生大量气泡 【总结】他条件相同时，加催化剂能增大反应速率。 【注意】 3.催化剂对化学反应速率影响的注意事项 （1）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。 （2）同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。 （3）同一反应，用不同催化剂，反应速率不相同。正催化剂加快化学反应速率，负催化剂减慢化学反应速率(不说明指正催化剂） （4）规律：①选用合适的催化剂，能使反应速率增大。 ②反应物之间同时发生多个反应时，催化剂有选择性，可以提高目标产物的比率。 【提问】压强又是怎样影响反应速率的呢？ 【讲解】4.对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下 【过渡】以上是定性分析外界条件对化学反应速率的影响，如何定量涉及实验探究条件对化学反应速率的影响？ （二） 定量研究影响化学反应速率的因素 【实验】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 mol/L和40 mL 4 mol/L的H2SO4溶液。 (4)观察并记录收集10 mL H2所用的时间，发现4 mol/L的H2SO4溶液所用时间比1 mol/L的H2SO4溶液所用时间短。 【总结】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。 三、随堂练习（完成导学案上先关习题） 2.1.3活化能 【导入】如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？下面通过活化能和简单碰撞理论对这一问题进行讨论。 【讲解】研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。 【板书】基元反应：一个化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。 反应历程：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 自由基：像上述反应历程中的I•一样，带有单电子的原子或原子团叫自由基，如O•自由基。 【讲解】基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。但并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。能够发生化学反应的碰撞我们称之为有效碰撞。 【讲解】反应分子必须具有一定的能量；有合适的碰撞取向才可以使反应发生。有效碰撞能使化学键断裂，自由基可以重新组合形成新的化学键，从而发生化学反应。这就是化学反应的实质。 【过渡】发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 【投影】 【讲解】如上图所示，E1表示反应的活化能；E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量；E1－E2表示反应热(即ΔH)。 【讲解】在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越大。 【分析】解释化学反应过程 【过渡】接下来我们一起来用有效碰撞理论解释活化能与反应速率的关系 【讲解】在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的，活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越快。 【师】如何运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 【讲解】 (1)运用有效碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响： ①规律：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 增大浓度 变大 变大 变大 变大 (2)运用有效碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响： ①规律：当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。 ②理论解释： 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 升高温度 不变 变大 变大 变大 【名师点拨】 本质原因：升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。 【讲解】 (3)运用有效碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响： ①规律：当其他条件不变时，使用适当的催化剂，较大程度地增大化学反应速率。 ②理论解释： 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 使用催化剂 不变 变大 变大 变大 (4)运用有效碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响： ①规律：当其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强(减少容器的容积)相当于增大反应浓度，反应速率加快；减小压强(增大容器的容积)相当于减小反应浓度，反应速率减慢。 ②理论解释： 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 增大压强 不变 变大 变大 变大 【注意】： ①活化分子数变，反应速率不一定变；但活化分子百分数变，则反应速率一定变。 ②对于可逆反应，升温、加压，加入催化剂既加快正反应速率又加快逆反应速率。 【总结】 【随堂练习】完成导学案上相关习题 2.2.1化学平衡状态 【1.新课导入 【回顾旧知】 对于一些反应，我们在进行化学计算时，从未关心过反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间是一种“同归于尽”或者“你死我活”的关系。它们不存在限度，即反应能进行彻底。 而对于有些反应或者过程，它们就有限度，即反应不能进行彻底。其实对于限度，我们并不陌生，比如某种固体在水中的溶解就存在限度 但是经过仔细的长时间观察发现：饱和溶液并不是一个静止的系统，未溶解的那一部分固体，其质量虽然不变，但是他的外形却在变化，小晶体会长大，有的棱角会消失。 【【思考】 既然“固体溶解”和“溶液结晶”这两个过程一直存在，为什么在起初，我们只看到了其中之一的“固体溶解”；而在溶液饱和后，一个也看不到了。 【讲解】可逆过程虽然永远有两个相反的方向，但是因为二者速率不等，我们永远只能观察到那个速率相对较大的过程，而当二者速率相等时，我们在宏观上将看不到任何变化。就像上图水池的水位变化一样。 2.新课讲授 【板书】一、可逆反应 【设疑】很多化学反应是可逆的。什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？ 【讲解】 1、在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应。可逆反应用连接，把从左向右进行的反应称作正反应，从右向左的进行的反应称作逆反应。 2、特点：可逆反应具有双向性、双同性、共存性。 3、常见的可逆反应 【【思考】 只有可逆反应才有限度，才有化学平衡，那么什么是化学平衡？ 【分析】以CO+H2OCO2+H2为例，有关物质的浓度随时间变化如图所示。 开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0；反应过程中，反应物浓度逐渐减小，正反应速率也逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率也逐渐增大；一段时间后，达到平衡，此时各组分浓度保持不变，正反应速率等于逆反应速率。 【讲解】我们可以借助图像来理解化学平衡的建立。 【板书】二、化学平衡的建立 【讲解】当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。 【板书】三、化学平衡状态 强调：对象：可逆反应 实质：正反应速率=逆反应速率 标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 【思考】根据化学平衡的概念，想一想化学平衡的使用范围、内在本质、外在标志、条件及特征。 【板书】四、化学平衡的特征 【讲解】①逆　研究的对象是可逆反应 ②等　即正反应速率和逆反应速率相等 ③动　正、逆反应速率相等但不为0，化学平衡为一动态平衡 ④定　条件一定时，平衡体系中各组分的含量保持不变 ⑤变　改变条件，平衡一般要发生移动，直至建立新的平衡 【【思考】 怎样证明一个可逆反应达到平衡状态了？就是找证据： 正逆相等；变量不变。 【讲解】化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。这也是判断化学平衡的直接依据。 【思考】判断化学平衡还有哪些依据？ 【板书】五、化学平衡状态的判断方法 【总结】化学平衡状态的判断方法 1.直接判断： (1)v正=v逆≠0(即同一物质的消耗速率与生成速率相等) (2)各物质的浓度保持不变。 2.间接判断： (1)各物质的百分含量保持不变 (2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变。 (3)各气体的体积不随时间的改变而改变。 (4)反应物的转化率保持不变。 (5)平衡体系的颜色保持不变。 (6)绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 3.特殊判断： ①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而—改变—，（适用于——————m+n≠p 的反应——） ②混合气体的平均相对分子质量 ③混合气体的密度 ⑷在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是 气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比。 【随堂练习】以第一题为例逐个分析生成表格； 【随堂练习】完成剩下的习题 学科网（北京）股份有限公司 $$