第一节 化学反应速率 第1课时（教学设计）化学人教版2019选择性必修1

第一节 化学反应速率 课时1 化学反应速率 一、知识目标 1. 了解化学反应速率的概念，掌握其表示方法、定义式和常用单位。 1. 学会根据化学反应速率的测定原理设计实验，掌握化学反应速率的测定方法。 1. 理解外界因素影响化学反应速率的规律，建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型。 1. 了解速率方程、速率常数和反应级数的概念。 二、素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化学反应速率的快慢，理解其与反应物浓度、时间等因素的关系；从微观上理解化学反应速率的本质。 2. 证据推理与模型认知：通过对比实验，发展基于变量关系的证据推理素养；建立化学反应速率的计算模型和实验探究模型。 3. 科学探究与创新意识：通过实验探究影响化学反应速率的因素，提高设计探究方案、进行实验探究的能力。 一、教学重点 化学反应速率的概念、表示方法、计算及测定；外界因素对化学反应速率的影响。 二、教学难点 化学反应速率的测定方法及实验设计；化学反应速率与化学计量数的关系。 本节教学内容出自新课标人教版（2019 年版）高中化学选择性必修 1 第二章《化学反应速率与化学平衡》第一节《化学反应速率》的第一课时。化学反应速率是化学动力学的重要内容，它在化学研究和化工生产中具有至关重要的作用。通过学习化学反应速率，学生能够更深入地理解化学反应的本质和进程，为后续学习化学平衡等知识奠定基础。 本课时主要围绕化学反应速率的概念、表示方法、测定方法以及影响因素展开。教材首先通过生活中不同化学反应进行快慢的对比，引出如何定量描述化学反应快慢的问题，进而引入化学反应速率的概念。接着详细介绍了化学反应速率的表示方法和常用单位，并通过典型例题加深学生对概念的理解。然后探讨了化学反应速率的测定方法，包括测定项目和具体测定方法，并通过案例分析让学生掌握实际应用。最后，教材还介绍了变量控制法测定化学反应速率的思路，培养学生的实验设计和探究能力。 教学对象是高二学生，他们在高一已经学习了化学反应的基本概念和一些简单的化学反应，对化学反应有了一定的认识。但对于化学反应进行的快慢以及如何定量描述这一问题，学生的认识还比较模糊。在思维能力方面，高二学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们已经具备了一定的逻辑推理能力和分析问题的能力，但在处理复杂的化学问题时，还需要教师的引导和帮助。 在知识基础上，学生已经掌握了物质的量、物质的量浓度等基本概念，这为学习化学反应速率的表示方法提供了必要的知识支持。然而，对于化学反应速率的测定和影响因素的探究，学生可能缺乏相关的实验经验和科学探究方法。因此，在教学过程中，教师应注重引导学生通过实验探究和数据分析来理解化学反应速率的概念和影响因素，培养学生的科学探究能力和创新思维。同时，教师还应结合生活实际，让学生感受到化学反应速率在生活和生产中的重要应用，提高学生的学习兴趣和学习积极性。 教学环节一 课堂导入 【展示现象】同学们，老师给大家带来了几个有趣的现象。首先，这里有一个私藏了5天的霉变苹果，大家看，它已经变得面目全非了，这个过程仅仅用了5天。再看这边，有一辆鬼火电动车，大家知道吗，它发生某些化学反应可能只需要90秒。（展示相关图片或视频） 【提出问题】从这些现象我们可以看出，不同的化学反应进行的快慢千差万别。快与慢是相对而言的，这只是一种定性的比较。那么，大家想一想，如何定量地描述化学反应过程进行的快慢呢？就好比我们要知道汽车行驶的快慢，用速度这个物理量来衡量，那化学反应的“速度”该怎么衡量呢？ 【引导思考】大家可以结合生活中其他关于快慢的例子，比如跑步比赛，我们用单位时间内跑过的距离来表示跑步的速度，那对于化学反应，我们能不能找到类似的方法来表示它进行的快慢呢？现在大家可以小组内交流讨论一下，大胆地发表自己的想法。 【设计意图】 1. 激发学生兴趣：通过展示霉变苹果和鬼火电动车这两个生活中常见但又有化学反应现象的例子，以直观的方式呈现给学生，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和探索欲望，使学生积极主动地参与到课堂讨论中来。 1. 联系生活实际：将化学反应的快慢与生活中熟悉的速度概念相类比，让学生能够从熟悉的情境出发去思考抽象的化学问题，降低了学习的难度，同时也让学生感受到化学与生活的紧密联系，提高学生对化学学科的认同感。 1. 引发思考，导入新课：提出如何定量描述化学反应快慢的问题，自然地引出本节课的主题——化学反应速率，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。小组讨论的形式还能培养学生的合作交流能力和思维能力。 教学任务一 化学反应速率及其表示方法 活动一 化学反应速率的概念引入 【引入】同学们，我们生活中会遇到各种各样的化学反应，有些反应进行得很快，比如鬼火电动车瞬间起火可能只需要几秒；而有些反应却进行得很慢，像私藏5天的霉变苹果从开始霉变到完全腐烂可能要较长时间。不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，是一种定性的比较。那么，如何定量的描述化学反应过程进行的快慢呢？这就是我们今天要学习的化学反应速率。 【问题】请同学们结合生活中化学反应快慢的实例，思考如何衡量一个化学反应进行的快慢程度？ 【学生思考】学生们可能会列举出燃烧反应很快、铁生锈很慢等例子，但对于如何衡量快慢可能比较模糊，部分学生可能会提出用时间来衡量。 【讲解】评价学生的思考，指出仅用时间不能准确衡量化学反应的快慢，因为不同反应的起始物质和反应条件不同。然后给出化学反应速率的概念：用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量，如果反应体系的体积恒定，通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示（均取正值）。其定义式为，常用单位有或，其中表示某物质浓度的变化，常用单位，表示时间变化，常用单位、或，也可以表示为 。 【总结】强调化学反应速率是衡量化学反应快慢的定量物理量，以及定义式和单位的重要性。 【对应训练1】下列关于化学反应速率的说法不正确的是( ) A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量 B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C．若一段时间内某化学反应的反应速率为，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为 D．化学反应速率常用单位有和 【答案】C 【解析】化学反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化量，不同物质的浓度变化量与化学计量数有关，不一定都为，所以C选项错误；A选项符合化学反应速率的定义，正确；B选项，反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素，正确；D选项，是化学反应速率常见的单位，正确。 【对应训练2】下列关于化学反应速率的说法正确的是( ) A．化学反应速率只能用反应物浓度的减少量来表示 B．化学反应速率为是指时某物质的浓度为 C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 【答案】C 【解析】化学反应速率可以用反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，A选项错误；化学反应速率为表示的是单位时间内浓度的变化量，而不是时某物质的浓度，B选项错误；化学反应速率就是用来衡量化学反应进行快慢的物理量，C选项正确；有些反应速率很快，但可能没有明显的现象，如酸碱中和反应，D选项错误。 活动二 化学反应速率的表达式及计算 【问题】对于反应，请同学们分别用一种物质的浓度随时间变化来表示该反应的反应速率？ 【学生思考】学生根据所学的定义式，写出，，， 。 【讲解】评价学生的答案，强调用反应物表示速率时前面加负号是为了保证速率为正值。同时指出速率的单位也可表示为或，但是必须要加括号，错误的写法如或；化学反应速率是一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率；反应中，用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，纯液体和纯固体的浓度恒定不变，不能用其浓度来表示化学反应速率，纯液体表示速率可用或，纯固体表示速率可用或。 【学生任务】给出例题：在密闭容器中合成氨的反应，开始时，的浓度为，的浓度为，后的浓度为。分别用、、浓度变化表示该化学反应速率。 【学生计算】学生先计算，然后根据定义式 ，再根据同一化学反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即，，得出 ， 。 【总结】强调同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同且化学反应速率之比等于化学计量数之比，即，也可表示为 。表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在的后面将该物质的化学式用括号括起来。 【对应训练3】在的密闭容器中，发生反应，若最初加入的和都是，在前内的平均反应速率为，则时，容器中的物质的量是( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，，已知，则。内浓度的变化量，物质的量的变化量，最初的物质的量为，则时的物质的量为，所以选B。 活动三 化学反应速率大小的比较方法 【问题】我们已经知道了如何计算化学反应速率，那么如何比较不同反应或者同一反应不同条件下的反应速率大小呢？ 【学生思考】学生可能会提出直接比较数值大小，但可能忽略单位和物质的不同。 【讲解】介绍化学反应速率大小的比较方法： 1. 定性比较：通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。 1. 定量比较： · 归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 · 比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如，若，则用表示的化学反应速率大于用表示的化学反应速率。 【例题】在密闭容器中，合成氨的反应开始时，在不同反应条件下测得化学反应速率如下，其中化学反应速率由大到小的是（ ） A. B. C. 【学生计算】学生先将单位统一，，所以。然后用归一法，将、的反应速率都用来表示，根据，，可得用表示的选项的反应速率为，用表示的选项的反应速率为，所以反应速率由大到小为 。 【总结】强调在比较反应速率大小时，一定要注意单位和物质的统一，选择合适的方法进行比较。 【对应训练4】反应，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为 ① ② ③ ④ 则此反应在不同条件下进行最快的是( ) A. ②③ B. ①③ C. ②④ D. ② 【答案】D 【解析】用比值法，，，，，比较可得最大，所以反应进行最快的是②，选D。 第1课时 化学反应速率 一、化学反应速率 1. 概念 用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量 1. 表示方法 （1）定义式：(v==) （2）常用单位：mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1 （3）注意事项 - 平均速率 - 适用于气体和溶液溶质 - 速率之比等于化学计量数之比 ## 二、化学反应速率大小比较 1. 定性比较 1. 定量比较 · 归一法 · 比值法 二、化学反应速率测定 1. 原理 测定不同时刻反应物或生成物浓度 1. 测定项目 气体体积、体系压强等 1. 测定方法 量气法、比色法等 1. 变量控制法思路 明确探究问题、寻找关联时间、控制其他因素、改变研究因素 三、拓展延伸 1. 速率方程和速率常数 1. 反应级数 1. 下列关于化学反应速率的说法，不正确的是() A. 化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B. 可用单位时间内氢离子浓度的变化表示氢氧化钠与硫酸中和反应的速率 C. 在同一化学反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等 D. 化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1 【答案】C 【解析】A. 化学反应速率就是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，A选项正确；B. 氢氧化钠与硫酸中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子反应，所以可用单位时间内氢离子浓度的变化表示该反应的速率，B选项正确；C. 在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率数值之比等于化学计量数之比，不一定相等，C选项错误；D. 化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1，D选项正确。答案选C。 2. 反应：3A(g)＋B(g)＝2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为 ①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1 ②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1 ③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1 ④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是() A. ②③ B. ①③ C. ②④ D. ② 【答案】D 【解析】根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将不同物质表示的反应速率转化为用同一种物质表示的反应速率来比较。以A物质为标准，②中v(A)=3v(B)=3×0.45mol·L－1·min－1 = 1.35mol·L－1·min－1；③中v(A)= ()v(C)= ()×0.015mol·L－1·min－1 = 0.0225mol·L－1·min－1；④中v(A)= ()v(D)= ()×0.45mol·L－1·min－1 = 0.675mol·L－1·min－1；①中v(A)＝0.6mol·L－1·min－1。比较可得②中反应速率最快，答案选D。 3. 已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，其浓度数据如下： N2 H2 NH3 起始浓度/mol·L－1 1.0 3.0 0 2 s末浓度/mol·L－1 0.6 1.8 0.8 当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为() A. 0.2mol·L-1·s-1 B. 0.4mol·L-1·s-1 C. 0.6mol·L-1·s-1 D. 0.8mol·L-1·s-1 【答案】B 4. 在盛有18g碳、2L的密闭容器中，充入0.8molCO2，一定条件下发生C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，反应5min时测得CO2的物质的量为0.4mol。 （1）固体碳减少的质量________g，固体或纯液体的浓度视为常数，是否可用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率____________(填“是”或“否”)。 （2）请完成下表中相关空格 物质 CO2 CO 起始浓度(mol·L-1) 0.4 0 变化浓度(mol·L-1) 5 min时浓度(mol·L-1) 0.2 5 min内的化学反应速率 数值 单位 mol·L-1·min-1 mol·L-1·min-1 【答案】（1）4.8；否；（2）0.2；0.4；0.4；0.04；0.08 【解析】（1）反应中(n(CO2))的变化量为(0.8mol - 0.4mol = 0.4mol)，根据化学方程式(C(s)＋CO2(g)=2CO(g))，可知消耗碳的物质的量也为0.4mol，碳的摩尔质量为12g/mol，则固体碳减少的质量为(0.4mol×12g/mol = 4.8g)。因为固体或纯液体的浓度恒定不变，不能用其浓度来表示化学反应速率，所以不能用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率。 （2）起始时(c(CO2)==0.4mol/L)，5min时(c(CO2)=0.2mol/L)，则(c(CO2)=0.4mol/L - 0.2mol/L = 0.2mol/L)；根据化学计量数之比，(c(CO)=2c(CO2)=2×0.2mol/L = 0.4mol/L)，5min时(c(CO)=0.4mol/L)；(v(CO2)==0.04mol·L-1·min-1)，(v(CO)==0.08mol·L-1·min-1)。 5. 用等质量的锌与等体积过量盐酸在不同条件下进行如下5组实验，测定收集相同条件下等体积的氢气所用时间。 组别 A B C D E 盐酸浓度/mol·L－1 2.0 2.0 2.5 2.5 2.5 温度/°C 25 30 30 50 50 锌粒状态 块状 粉末 粉末 块状 粉末 回答下列问题： （1）探究浓度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。 （2）探究温度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。 （3）探究接触面积对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。 （4）上述5组实验中测定收集等体积的氢气需要时间最短的是___。 （5）实验完成后，某同学又用A组实验药品滴加两滴氯化铜，发现产生氢气的速率明显加快，解释速率加快的原因是__________________________。 【答案】（1）BC；（2）CE；（3）DE；（4）E；（5）Zn与Cu2＋反应生成Cu单质，在锌块表面形成Zn—Cu原电池，加快化学反应速率 【解析】（1）探究浓度对化学反应速率的影响，应控制其他条件相同，只改变盐酸浓度，所以应选用BC两组实验数据。 （2）探究温度对化学反应速率的影响，应控制其他条件相同，只改变温度，所以应选用CE两组实验数据。 （3）探究接触面积对化学反应速率的影响，应控制其他条件相同，只改变锌粒状态，所以应选用DE两组实验数据。 （4）温度越高、盐酸浓度越大、锌粒表面积越大，反应速率越快，E组实验温度最高、盐酸浓度较大且锌粒为粉末状，所以反应速率最快，收集等体积氢气需要时间最短。 （5）滴加氯化铜后，锌与铜离子反应生成铜单质，锌、铜和盐酸形成原电池，原电池能加快化学反应速率。 在本节课的教学中，通过丰富的实例引入化学反应速率的概念，学生能够较好地理解其含义。在讲解表示方法和计算时，结合典型例题，大部分学生掌握了基本的计算方法。但在化学反应速率大小比较的定量计算中，部分学生对归一法和比值法的运用不够熟练，需要在后续练习中加强巩固。 实验环节是本节课的亮点，学生对测定化学反应速率的实验表现出较高的兴趣，通过实验操作和数据分析，他们对化学反应速率的测定原理和变量控制法有了更深刻的理解。然而，在实验过程中，也发现部分学生在实验设计和数据处理方面存在一定困难，需要在今后的教学中加强实验技能的培养。 总体而言，本节课基本达到了教学目标，但在教学过程中还需要关注学生的个体差异，加强对学生的指导和反馈，以提高教学效果。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$