第一节 化学反应速率 第2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2 影响化学反应速率的因素 活化能 一、知识目标 1. 通过实验，从宏观上掌握外界因素（浓度、压强、温度、催化剂等）影响化学反应速率的规律。 1. 理解简单碰撞理论，明确有效碰撞、活化分子、活化能等概念，能从微观角度解释外界因素对化学反应速率的影响。 1. 掌握基元反应和反应历程的基本概念，了解反应历程对化学反应的影响。 1. 学会运用控制变量法设计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。 二、素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察外界因素对化学反应速率的影响，从微观层面理解其本质原因，建立宏观现象与微观本质的联系。 2. 证据推理与模型认知：通过分析实验数据和现象，建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，培养逻辑推理和归纳总结能力。 3. 科学探究与创新意识：通过实验探究活动，培养科学探究精神和创新意识，提高解决实际问题的能力。 4. 科学态度与社会责任：了解飞秒化学等前沿领域，认识化学科学对人类社会发展的重要贡献，培养科学态度和社会责任感。 一、教学重点 1. 浓度、压强、温度和催化剂等外界因素对化学反应速率的影响。 2. 简单碰撞理论，用有效碰撞、活化分子和活化能等概念解释外界因素对化学反应速率的影响。 二、教学难点 1. 运用简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响。 2. 控制变量法在实验探究中的应用。 本节教学内容源于人教版（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》的第二课时《影响化学反应速率的因素》。化学反应速率是化学动力学的重要内容，对于理解化学反应的进程和控制反应具有关键作用。本节内容在教材中起到承上启下的作用，既承接了上一课时对化学反应速率概念和计算的学习，又为后续学习化学平衡的移动奠定基础。 教材首先通过实验探究，让学生从宏观上认识浓度、温度、催化剂等外界因素对化学反应速率的影响规律，培养学生的实验探究能力和科学思维。接着引入简单碰撞理论、基元反应和反应历程等概念，从微观角度解释外界因素影响化学反应速率的本质原因，帮助学生建立起宏观现象与微观本质之间的联系。最后通过例题和练习题，让学生运用所学知识分析和解决实际问题，提高学生的应用能力。 教学对象是高二学生，他们在之前的化学学习中已经掌握了化学反应的基本概念和一些常见的化学反应，具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。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，他们对直观、生动的实验现象有较强的兴趣，但对于抽象的概念和理论理解起来可能存在一定的困难。 在学习本课时之前，学生已经了解了化学反应速率的概念和计算方法，但对于影响化学反应速率的因素还缺乏深入的认识。因此，在教学过程中，教师应充分利用实验探究的方法，让学生通过观察、分析实验现象，自主归纳总结出外界因素对化学反应速率的影响规律，以激发学生的学习兴趣和主动性。同时，教师要结合生活实际和具体案例，帮助学生理解抽象的概念和理论，如简单碰撞理论、活化分子和活化能等，降低学习的难度。此外，还应引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的应用能力和创新思维。 教学环节一 课堂导入 【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段精彩的视频。视频中展示了镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光；铁丝在空气中只是红热，而在氧气中却能剧烈燃烧，火星四射。大家仔细观察这几个不同的化学反应，看看它们的反应速率有什么明显的差异。 【提出问题】看完视频，大家有没有发现，相同条件下，不同的化学反应速率有很大不同。就像镁条和铁丝，它们与氧气反应的速率截然不同。这是为什么呢？其实，这是由于反应物的组成、结构和性质等因素导致的。除此之外，大家想一想，外界条件比如浓度、压强、温度等会不会也对反应速率产生影响呢？比如，在工业生产中，如何通过改变这些条件来提高反应速率，从而提高生产效率呢？ 【引导思考】现在，请大家开动脑筋，结合生活中或者化学实验里遇到的现象，想一想浓度、温度、催化剂等因素是如何影响化学反应速率的呢？又该如何去测定化学反应速率呢？让我们带着这些疑问，一起走进今天的学习——影响化学反应速率的因素。 【设计意图】 1. 激发学生兴趣：通过播放生动直观的视频，展示不同化学反应的剧烈程度差异，能迅速抓住学生的眼球，激发他们的好奇心和求知欲，使学生对接下来的学习充满期待。 2. 联系实际应用：提出工业生产中提高反应速率的问题，将化学知识与实际生产相联系，让学生明白化学知识在实际生活中的重要作用，提高学生对学习内容的重视程度和关注度。 3. 引发思考，导入新课：通过一系列问题的引导，促使学生积极思考外界条件对化学反应速率的影响，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习目标，带着问题去探索新知识，增强学习的主动性和积极性。 教学任务一 影响化学反应速率的因素探究 活动一 新课导入 【引入】同学们，在相同条件下，由于反应物的组成、结构和性质等因素，不同的化学反应会有不同的速率。比如镁条在空气中能够剧烈燃烧，而铁丝在空气中只是红热，但是铁丝在氧气中却能剧烈燃烧。这说明外界条件（浓度、压强、温度等）也会影响反应速率。那浓度、温度、催化剂等因素究竟是如何影响化学反应速率的呢？我们又该如何测定化学反应速率呢？这就是我们这节课要探讨的内容。 【设计意图】通过生活中常见的化学反应现象对比，引发学生的好奇心和求知欲，自然地引入本节课的主题。 【师生活动】 教师：展示镁条在空气中燃烧、铁丝在空气中红热、铁丝在氧气中燃烧的图片或视频，引导学生观察并思考不同反应速率不同的原因。 学生：观察图片或视频，积极思考教师提出的问题，发表自己的看法。 【对应训练1】下列不同条件下的化学反应，反应速率由大到小的顺序正确的一组是（ ） ①常温下20 mL含和各0.001 mol的溶液； ②常温下100 mL含和各0.01 mol的溶液； ③常温下0.05 mol/L的、溶液各10 mL混合后，再加入30 mL蒸馏水； ④常温下100 mL含 0.01 mol和 0.005 mol的溶液。 A. ②④①③ B. ④②①③ C. ②①④③ D. ②①③④ 【答案】A 【解析】本题可根据浓度越大，反应速率越快的原理来判断。①中、的浓度均为；②中、的浓度均为；③混合后总体积为，、的浓度均为；④中的浓度为，的浓度为。所以反应速率由大到小的顺序为②④①③，答案选A。 【对应训练2】把下列四种溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ） A. 10℃ 20 mL 3 mol/L的溶液 B. 20℃ 30 mL 2 mol/L的溶液 C. 20℃ 10 mL 4 mol/L的溶液 D. 10℃ 10 mL 2 mol/L的溶液 【答案】B 【解析】本题需要综合考虑温度和浓度对反应速率的影响。在其他条件相同时，温度越高，反应速率越快；浓度越大，反应速率越快。先计算各选项中的最终浓度：A选项，的物质的量为，稀释到50 mL后浓度为；B选项，的物质的量为，稀释到50 mL后浓度为；C选项，的物质的量为，稀释到50 mL后浓度为；D选项，的物质的量为，稀释到50 mL后浓度为。B和A选项浓度相同，但B选项温度更高，所以反应最快的是B选项。 活动二 变量控制方法讲解 【引入】我们要探究化学反应速率的影响因素，关键是要控制好变量。下面我们来学习一下变量控制的大致步骤。 【设计意图】让学生掌握科学探究的方法，为后续的实验探究奠定基础。 【师生活动】 教师：在黑板上写出变量控制的步骤：确定研究对象（化学反应）、确定自变量（如浓度、温度等）、确定因变量（反应速率）、确定因变量（反应速率）的观测指标、改变单一变量得出结论。结合具体例子详细讲解每个步骤的含义和重要性。 学生：认真听讲，理解变量控制的方法和步骤，做好笔记。 【对应训练】在探究影响化学反应速率的因素时，某同学设计了如下实验：在两支试管中分别加入相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液，一支试管放在常温下，另一支试管放在热水中。该实验探究的是（ ） A. 浓度对反应速率的影响 B. 温度对反应速率的影响 C. 催化剂对反应速率的影响 D. 反应物接触面积对反应速率的影响 【答案】B 【解析】该实验中，过氧化氢溶液的体积和浓度都相同，唯一不同的是温度，一支试管在常温下，另一支在热水中，所以探究的是温度对反应速率的影响，答案选B。 活动三 实验探究温度对反应速率的影响 【引入】我们已经了解了变量控制的方法，接下来通过实验来探究温度对化学反应速率的影响。 【设计意图】通过实验操作，让学生直观地感受温度对反应速率的影响，培养学生的动手能力和观察能力。 【师生活动】 教师：介绍实验用品（烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表、溶液、溶液、溶液、溶液、溶液、蒸馏水、热水）和实验原理（），强调配平技巧（无法确定元素价态变化，可先将方程式拆成离子反应方程式，简化方程式，提高配平效应）。然后展示实验方案： 实验步骤 水浴温度/ 溶液的体积/mL 溶液的体积/mL 出现浑浊的时间/s ① 20 2 2 ② 70 2 2 教师进行实验演示，按照实验方案操作，记录实验现象和数据。 学生：观察教师的实验操作过程，记录实验现象和数据。 教师：引导学生根据实验数据得出结论：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。并指出大量实验证明，温度每升高，化学反应速率通常增大为原来的2 - 4倍，说明温度对反应速率的影响非常显著。 学生：分析实验数据，得出结论，理解温度对反应速率的影响规律。 【对应训练】在反应中，表示该反应速率最快的是（ ） 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，将各物质的反应速率都转化为用表示的反应速率。A选项，；B选项，；C选项，；D选项，。比较各选项中用表示的反应速率大小，最大，所以反应速率最快的是B选项。 第2课时 影响化学反应速率的因素 一、实验探究 · 温度对反应速率的影响 · 变量控制方法 二、简单碰撞理论 · 有效碰撞 · 活化分子与活化能 三、影响因素 · 内因：反应物性质 · 外因：浓度、压强、温度、催化剂、其他 四、理论应用 · 解释因素影响 · 速率计算与判断 1. 控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是（ ） A．浓度 B．温度 C．催化剂 D．固体质量 【答案】B 【解析】从图中可以看出，其他条件相同，只有温度不同，所以该实验探究的是温度对反应速率的影响，答案选B。 1. 下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是（ ） A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H₂的速率比后者大 B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 C．N₂与O₂在常温、常压下不反应，放电时可反应 D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应 【答案】A 【解析】A选项中，镁和铁是不同的金属，性质不同，与盐酸反应的速率不同，说明反应物本身性质是影响反应速率的决定性因素，A正确；B选项是硝酸浓度不同影响反应速率；C选项是条件（放电）改变影响反应；D选项是硫酸浓度不同影响反应，B、C、D均不符合题意，答案选A。 1. 在一密闭容器中充入1molH₂和1molI₂，在一定温度下使其发生反应：H₂(g)＋I₂(g)⇌2HI(g) ΔH＜0。下列说法正确的是（ ） A．保持容器容积不变，向其中加入1molH₂(g)，反应速率加快 B．保持容器容积不变，向其中加入1molN₂（N₂不参加反应），反应速率一定加快 C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN₂（N₂不参加反应），反应速率一定加快 D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH₂(g)和1molI₂(g)，再次平衡时反应速率一定加快 【答案】A 【解析】A选项，保持容器容积不变，加入H₂，反应物浓度增大，反应速率加快，A正确；B选项，容积不变加入不反应的N₂，反应物浓度不变，反应速率不变，B错误；C选项，压强不变加入N₂，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，C错误；D选项，压强不变加入反应物，再次平衡时反应速率不一定加快，D错误，答案选A。 1. 活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O₂反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P₁＞P₂ C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·mol⁻¹ D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P₁)＜v(P₂) 【答案】C 【解析】A选项，由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，A错误；B选项，能量越低越稳定，P₂能量低于P₁，所以稳定性P₂＞P₁，B错误；C选项，从图中可以看出最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·mol⁻¹，C正确；D选项，活化能越小反应速率越快，由Z到P₁活化能小，所以v(P₁)＞v(P₂)，D错误，答案选C。 1. 一定条件下，容积为2L的密闭容器中，将2molL气体和3molM气体混合，发生如下反应：2L(g)＋3M(g)＝xQ(g)＋3R(g)，10s末，生成2.4molR，并测得Q的浓度为0.4mol·L⁻¹。计算： （1）10s末L的物质的量浓度为____________。 （2）前10s内用M表示的化学反应速率为________________。 （3）化学方程式中x值为________。 （4）在恒温恒容条件下，往容器中加入1mol氦气，反应速率_______（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。 （5）在恒温恒压条件下，往容器中加入1mol氦气，反应速率________。 【答案】（1）0.2 mol·L⁻¹；（2）0.12 mol·L⁻¹·s⁻¹；（3）1；（4）不变；（5）减小 【解析】 （1）生成2.4molR，根据化学计量数之比，消耗L的物质的量为(2.4mol=1.6mol)，则10s末L的物质的量为(2mol - 1.6mol = 0.4mol)，浓度为(=0.2mol·L⁻¹)。 （2）生成2.4molR，消耗M的物质的量为2.4mol，前10s内用M表示的化学反应速率为(=0.12mol·L⁻¹·s⁻¹)。 （3）Q的物质的量为(0.4mol·L⁻¹2L = 0.8mol)，根据R和Q的物质的量之比等于化学计量数之比，(=)，解得(x = 1)。 （4）恒温恒容条件下，加入氦气，反应物和生成物浓度不变，反应速率不变。 （5）恒温恒压条件下，加入氦气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 在本节课的教学中，通过实验探究和理论分析相结合的方式，让学生较好地理解了影响化学反应速率的因素。实验环节能够激发学生的学习兴趣，提高他们的动手能力和观察能力，但在实验过程中，部分学生操作不够熟练，导致实验时间把控不够精准。在理论讲解方面，简单碰撞理论较为抽象，部分学生理解起来有一定困难，后续应增加更多的实例和比喻帮助学生理解。在练习题的讲解中，发现学生对压强影响反应速率的情况容易混淆，需要在今后的教学中加强这方面的针对性训练，同时进一步强化学生运用所学知识解决实际问题的能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$