2.3 化学反应的速率 第2课时（教学设计）化学沪科版2020选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦“影响化学反应速率的因素”，涵盖内因（反应物性质）与外因（浓度、温度等），及用简单碰撞理论等微观解释。通过霉变苹果、鬼火电动车视频及镁条与铁丝燃烧对比导入，承接上一课时速率概念，为化学平衡铺垫，构建学习支架。 特色在于实验探究与理论融合，如温度影响实验用控制变量法，学生分组操作硫代硫酸钠与硫酸反应；微观用碰撞理论解释，培养科学思维与探究实践。联系生活实际，助学生建宏微联系，教师可直接用实验方案与训练题，提升教学效率。

2.3 化学反应的速率 第2课时 影响化学反应速率的因素 一、知识目标 1.认识影响化学反应速率的内因是反应物本身的性质，理解浓度、压强、温度、催化剂等外因对化学反应速率的影响。 2.掌握变量控制方法在探究化学反应速率影响因素实验中的应用。 3.理解简单碰撞理论、基元反应、反应历程、有效碰撞、活化分子、活化能等概念，并能用其解释浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响。 4.了解催化剂的特性，知道其他因素如光辐照、电弧等也可能改变化学反应速率。 5.了解飞秒化学的概念和研究范畴。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察不同条件下化学反应速率的差异，从微观上理解反应物分子的碰撞、活化分子、活化能等对反应速率的影响，建立起宏观现象与微观本质的联系。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究和数据分析，推理出影响化学反应速率的因素，建立起化学反应速率影响因素的模型，并能运用该模型解释和解决相关化学问题。 3.科学探究与创新意识：通过设计实验方案探究影响化学反应速率的因素，培养科学探究能力和创新思维，体会控制变量法在化学研究中的重要性。 4.科学态度与社会责任：认识到化学反应速率在生产、生活和科学研究中的重要性，培养严谨的科学态度和社会责任感，关注化学对社会发展的贡献。 一、教学重点 浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响，以及用简单碰撞理论、活化分子和活化能等概念解释这些影响。 二、教学难点 用简单碰撞理论、活化分子和活化能等概念解释外界条件对化学反应速率的影响，以及控制变量法在实验设计中的应用。 本节教学内容出自沪教版2020选择性必修1第二章《化学反应的方向、限度和速率》中的2.3《化学反应的速率》课时2《影响化学反应速率的因素》。化学反应速率是化学学科中的重要概念，它不仅是对化学反应进行深入研究的基础，也是理解化学平衡等后续知识的关键。 教材在编排上，首先通过列举不同化学反应速率的差异，引发学生对影响化学反应速率因素的思考。接着，详细介绍了变量控制方法，并通过具体的实验探究温度、浓度、压强、催化剂等因素对化学反应速率的影响。在微观层面，引入简单碰撞理论、基元反应和反应历程等概念，从本质上解释这些因素如何影响反应速率。此外，教材还拓展了其他影响化学反应速率的因素以及飞秒化学等前沿知识，拓宽了学生的视野。 本课时内容在教材体系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等知识奠定基础，对于学生全面理解化学反应的规律具有重要意义。 教学对象是高二学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。在初中化学学习中，学生对化学反应有了初步的认识，了解了一些常见的化学反应现象和速率的差异。在本章节的上一课时，学生已经学习了化学反应速率的概念和计算方法，这为本课时探究影响化学反应速率的因素提供了知识基础。 然而，高中生在思维能力上正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段。对于影响化学反应速率的因素，他们虽然有一定的生活经验和直观感受，但缺乏系统的理论分析和科学探究能力。在理解简单碰撞理论、基元反应和反应历程等微观概念时，可能会存在一定的困难。 此外，学生在实验探究中可能会出现变量控制不准确、实验现象观察不细致等问题。因此，在教学过程中，教师应注重引导学生运用变量控制法进行实验设计和探究，通过生动的实例和直观的模型帮助学生理解微观概念，培养学生的科学思维和探究能力。同时，要关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与课堂讨论和实验操作，提高学生的学习积极性和主动性。 教学环节一 课堂导入 【展示生活现象】同学们，老师先给大家展示一些有趣的现象。这里有一张私藏了5天的霉变苹果的图片，还有鬼火电动车的相关视频。大家可以看到，霉变苹果的腐烂过程是比较缓慢的，而鬼火电动车在某些情况下可能会瞬间起火燃烧。从这些现象我们可以发现，化学反应的速率千差万别，有些进行得极其缓慢，要几百年甚至几千年才能完成；有些则一触即发，瞬间完成，更多的反应则是介于这两者之间。 【列举常见反应对比】再比如，镁条在空气中能够剧烈燃烧，发出耀眼的白光；而铁丝在空气中只是红热，很难燃烧，但是在氧气中却能剧烈燃烧，火星四射。同样是金属与氧气的反应，为什么反应速率会有这么大的差别呢？ 【提出问题引导思考】那大家想一想，像浓度、温度、催化剂等因素，它们是如何影响化学反应速率的呢？这就是我们今天要一起探究的内容——影响化学反应速率的因素。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示生活中常见的霉变苹果、鬼火电动车现象以及不同金属与氧气反应的对比，这些直观且具有趣味性的实例能够迅速吸引学生的注意力，激发他们对化学反应速率差异的好奇，提高课堂参与度。 2.联系生活实际：将化学知识与生活现象紧密结合，让学生感受到化学在日常生活中的广泛存在，使抽象的化学反应速率概念变得具体而有趣，增强学生对化学学科的亲切感和认同感。 3.引发思考，导入新课：基于展示的现象提出关于影响化学反应速率因素的问题，自然地过渡到本节课的主题，引导学生带着问题去探索新知识，明确学习方向，提高学习的主动性和积极性。 教学任务一 认识影响化学反应速率的因素 活动一 引入影响化学反应速率因素的概念 【引入】同学们，我们先来看一些有趣的现象。有私藏5天的霉变苹果，还有90秒就可能出问题的鬼火电动车。化学反应的速率千差万别，有些反应进行得极其缓慢，要几百年甚至几千年才能完成；而有些反应则一触即发，瞬间就能完成，更多的反应则介于这两者之间。比如镁条在空气中燃烧非常剧烈，而铁丝在空气中只是红热，在氧气中却能剧烈燃烧。那么，是什么因素导致了这些化学反应速率的不同呢？这就是我们今天要探究的内容——影响化学反应速率的因素。 【问题】大家结合生活经验和刚才的例子，思考一下，有哪些因素可能会影响化学反应速率呢？ 【学生思考】学生们积极思考，可能会回答出浓度、温度、催化剂等因素。 【讲解】很好，大家提到了一些关键因素。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。而外界条件如浓度、压强、温度等也会影响反应速率。接下来我们就通过实验来具体探究这些因素是如何影响化学反应速率的。 【设计意图】通过生活中的实例和常见的化学反应现象引入课题，能激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生从生活实际出发，初步感知影响化学反应速率的因素，为后续的学习做好铺垫。 【对应训练1】化学反应速率千差万别，下列反应中，反应速率最快的是（ ） A. 铁与稀硫酸反应制取氢气 B. 食物在夏天变质 C. 炸药爆炸 D. 溶洞的形成 【答案】C 【解析】炸药爆炸是瞬间完成的剧烈反应，反应速率极快；铁与稀硫酸反应制取氢气有一定的反应时间；食物在夏天变质需要一定时间；溶洞的形成则是一个极其缓慢的过程，可能需要成千上万年。所以反应速率最快的是炸药爆炸，答案选C。 【对应训练2】下列说法正确的是（ ） A. 所有化学反应的速率都相同 B. 化学反应速率受反应物性质的影响 C. 外界条件不能影响化学反应速率 D. 只有温度能影响化学反应速率 【答案】B 【解析】不同的化学反应，由于反应物的组成、结构和性质等不同，反应速率有很大差异，A错误；反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，B正确；外界条件如浓度、压强、温度、催化剂等都会影响化学反应速率，C错误；除了温度，其他因素如浓度、压强、催化剂等也能影响化学反应速率，D错误。所以答案选B。 活动二 探究温度对化学反应速率的影响 【引入】我们已经知道温度可能会影响化学反应速率，那具体是怎样影响的呢？下面我们通过一个实验来探究。 【实验展示】老师展示实验用品：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表，以及溶液、溶液、溶液、溶液、溶液、蒸馏水、热水。 【实验原理讲解】（硫代硫酸钠）溶液与溶液反应的化学方程式为。配平技巧是：当无法确定元素价态变化时，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。 【实验步骤讲解】我们设计了如下实验方案： 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 【学生操作】学生分组进行实验，按照实验步骤分别在不同温度下进行反应，并记录出现浑浊的时间。 【实验结果分析】老师引导学生分析实验结果，发现当其他条件相同时，温度为时出现浑浊的时间较长，而温度为时出现浑浊的时间较短。 【实验结论】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。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倍，这表明温度对反应速率的影响非常显著。 【设计意图】通过实验探究，让学生亲身体验温度对化学反应速率的影响，培养学生的实验操作能力、观察能力和分析问题的能力。同时，通过实验得出结论，让学生更加直观地理解温度与化学反应速率之间的关系。 【对应训练3】在其他条件不变的情况下，把某一反应的温度从升高到，反应速率可能增加到原来的（ ） A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍 【答案】B 【解析】温度每升高，化学反应速率通常增大为原来的倍。从升高到，温度升高了，相当于升高了个，所以反应速率可能增加到原来的倍，答案选B。 活动三 用简单碰撞理论解释影响因素 【引入】我们通过实验知道了浓度、温度等因素会影响化学反应速率，那如何从微观角度来解释这些影响呢？接下来我们学习简单碰撞理论。 【理论讲解】吉尔伯特·牛顿·路易斯提出简单碰撞理论：反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数分子碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞，反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越大。 【基元反应和反应历程讲解】从微观上看，反应物分子一般总是经过若干个简单的反应步骤才最终转化为产物分子的。每一个简单的反应都称为一个基元反应。反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，反应历程又称反应机理。例如，其反应历程为：第一步，第二步。 【有效碰撞条件讲解】发生有效碰撞必须满足两个条件：一是发生碰撞的分子具有较高的能量，我们把这样的分子叫做活化分子；二是分子在一定方向上发生碰撞，即合理取向。 【温度影响解释】其他条件不变时，升高温度，单位体积内活化分子的数目增大，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快；反之则慢。这适用于任何反应，无论放热反应还是吸热反应。 【浓度影响解释】在其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子的数目增大，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快；反之则慢。 【压强影响解释】对于有气体参加的化学反应，在其他条件不变时，增大气体反应体系压强，相当于压缩体积，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子数目增大，化学反应速率加快；反之则慢。如果在容器内压强不变时充入非反应气体，容器体积增大，各物质浓度减小，反应速率减慢；如果在容器容积不变时充入非反应气体，各物质浓度不变，反应速率不变。 【催化剂影响解释】当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，活化能降低，活化分子百分数增多，单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。而且催化剂的存在并不改变反应物和生成物的相对能量，即不改变反应热。催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂；可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同；不同催化剂的活化温度不同。 【设计意图】通过简单碰撞理论从微观角度解释浓度、温度、压强和催化剂等因素对化学反应速率的影响，帮助学生深入理解化学反应速率变化的本质原因，培养学生的微观思维能力和逻辑推理能力。 【对应训练4】下列关于有效碰撞的说法正确的是（ ） A. 反应物分子的每次碰撞都能发生化学反应 B. 能发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C. 活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 D. 有效碰撞次数越多，化学反应速率越慢 【答案】B 【解析】反应物分子间的碰撞不一定都能发生化学反应，只有有效碰撞才能发生反应，A错误；能发生有效碰撞的分子具有较高的能量，一定是活化分子，B正确；活化分子之间的碰撞还需要有合理的取向才能发生有效碰撞，C错误；有效碰撞次数越多，化学反应速率越快，D错误。所以答案选B。 【对应训练5】在一定条件下，对于反应，下列说法正确的是（ ） A. 增大压强，单位体积内活化分子数不变 B. 升高温度，活化分子百分数增大 C. 使用催化剂，反应的活化能不变 D. 增大的浓度，化学反应速率不变 【答案】B 【解析】增大压强，相当于压缩体积，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子数增多，A错误；升高温度，分子的能量增加，更多的分子成为活化分子，活化分子百分数增大，B正确；使用催化剂，能降低反应的活化能，C错误；增大的浓度，单位体积内活化分子的数目增大，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快，D错误。所以答案选B。 第2课时 影响化学反应速率的因素 一、影响因素 （一）内因 反应物本身性质 （二）外因 6.浓度 o增大反应物浓度，反应速率加快 7.压强（有气体反应） o增大压强，反应速率加快 8.温度 o升高温度，反应速率加快 9.催化剂 o降低活化能，加快反应速率 二、理论解释 （一）简单碰撞理论 1.有效碰撞 2.活化分子 3.活化能 （二）各因素影响的微观解释 1.温度 o升高温度，活化分子数目增多，有效碰撞次数增多 2.浓度 o增大浓度，活化分子数目增多，有效碰撞次数增多 3.压强 o增大压强，活化分子数目增多，有效碰撞次数增多 4.催化剂 o降低活化能，活化分子百分数增多，有效碰撞次数增多 三、其他因素 光辐照、电弧、放射线辐照、强磁场、超声波、高速研磨 四、应用 化学反应速率计算及条件改变对速率的影响分析 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】由题中信息可知，该实验其他条件相同，仅温度不同，所以探究的是温度对反应速率的影响，答案选B。 2.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，大小、形状相同的镁片、铁片与盐酸反应，镁片反应速率快，说明反应物本身性质（金属活动性）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导致反应速率不同，体现的是浓度对反应速率的影响，B错误；C选项是反应条件（放电）改变使反应发生，体现的是反应条件对反应速率的影响，C错误；D选项是硫酸浓度不同导致反应情况不同，体现的是浓度对反应速率的影响，D错误。 3.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1molH₂(g)，反应物H₂浓度增大，单位体积内活化分子数目增多，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快，A正确；B选项，保持容器容积不变，加入1molN₂（N₂不参加反应），反应物和生成物的浓度均不改变，反应速率不变，B错误；C选项，保持容器内气体压强不变，加入1molN₂（N₂不参加反应），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，保持容器内气体压强不变，加入1molH₂(g)和1molI₂(g)，再次达到平衡时，各物质浓度不变，反应速率不变，D错误。 4.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，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，A错误；B选项，能量越低越稳定，P₂的能量低于P₁，所以产物的稳定性：P₂＞P₁，B错误；C选项，由图可知，该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·mol⁻¹，C正确；D选项，活化能越低，反应速率越快，由中间产物Z转化为P₁的活化能低于转化为P₂的活化能，所以相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P₁)＞v(P₂)，D错误。 5.一定条件下，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）根据反应方程式，生成2.4molR，则消耗L的物质的量为(2.4mol=1.6mol)，10s末L的物质的量为(2mol - 1.6mol = 0.4mol)，其物质的量浓度为(=0.2mol·L⁻¹)。 （2）生成2.4molR，则消耗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）10s末Q的物质的量为(0.4mol·L⁻¹2L = 0.8mol)，生成R的物质的量为2.4mol，根据物质的量之比等于化学计量数之比，可得(=)，解得(x = 1)。 （4）在恒温恒容条件下，往容器中加入1mol氦气，反应物和生成物的浓度均不改变，反应速率不变。 （5）在恒温恒压条件下，往容器中加入1mol氦气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 在本次教学中，通过实验和理论结合的方式讲解影响化学反应速率的因素，学生对实验表现出较高的兴趣，能较好地理解温度、浓度、压强和催化剂等因素对反应速率的影响。但在讲解简单碰撞理论、基元反应和反应历程等抽象概念时，部分学生理解存在困难，后续应多结合生活实例和动画演示，帮助学生更好地掌握。在课堂练习环节，学生对一些综合题的分析能力有待提高，今后要加强相关题型的训练，培养学生的思维能力和解题能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$