2019-2020年高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)的速率和限度教案4 新人教版必修2一、教學(xué)設(shè)計在前面兩節(jié)中，教材著重探討化學(xué)能向其他形式的能量（如熱能和電能）的轉(zhuǎn)化，并指出化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化及伴隨發(fā)生的能量變化是化學(xué)反應(yīng)的兩大基本特征。本節(jié)教材則是從另一個角度研究化學(xué)反應(yīng)，探討人類面對具體的化學(xué)反應(yīng)要考慮的兩個基本問題：外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的影響。人類要利用和控制化學(xué)反應(yīng)，如提高燃料的利用率，必須了解這些問題。本節(jié)內(nèi)容是對前兩節(jié)內(nèi)容的拓展和完善。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)特征的認(rèn)識更深入、更全面，在頭腦中建立起一個有關(guān)化學(xué)反應(yīng)與能量的完整而又合理的知識體系。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容分為兩部分：第一部分，從日常生活中學(xué)生熟悉的大量化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)實驗入手，引出反應(yīng)速率的概念。在此基礎(chǔ)上又通過實驗探究，總結(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。這部分內(nèi)容是后面學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)限度概念的基礎(chǔ)。第二部分，在對影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進行實驗探究和總結(jié)后，教材又設(shè)置新的實驗探究，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)限度問題，經(jīng)過對該問題的再認(rèn)識，逐步形成了化學(xué)反應(yīng)限度的概念，并以上述觀點為指導(dǎo)去分析和解決實際問題。本節(jié)教學(xué)重點：化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度概念；了解影響化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的因素。本節(jié)教學(xué)難點：化學(xué)反應(yīng)限度的本質(zhì)原因及外部特征。本節(jié)教學(xué)設(shè)計的指導(dǎo)思想，是由淺入深，從學(xué)生日常生活中的化學(xué)現(xiàn)象和實驗中抽象出有關(guān)的概念和原理。形成一個由宏觀到微觀、由感性到理性、由簡單到復(fù)雜的科學(xué)探究過程。采用“指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)與問題解決相結(jié)合”教學(xué)模式進行教學(xué)更能體現(xiàn)上述教學(xué)指導(dǎo)思想。其主要過程是：關(guān)于“化學(xué)反應(yīng)速率”的具體教學(xué)程序設(shè)計為：關(guān)于“化學(xué)反應(yīng)的限度”的具體教學(xué)程序設(shè)計為：本節(jié)可劃分為兩課時：第一課時是化學(xué)反應(yīng)速率的概念、表示方法以及影響因素；第二課時是化學(xué)反應(yīng)限度概念，化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)、外部特征、影響反應(yīng)限度的因素。燃料利用問題。教學(xué)評價。二、活動建議【實驗2-5】【實驗2-6】實驗要點：1.實驗使用的雙氧水濃度不能過大，防止產(chǎn)生氣體過多和過快。2.由于是對比實驗，所以注意反應(yīng)物的用量要盡可能的相同，試管規(guī)格也要相同。3.為增加實驗的趣味性，可以進行實驗改進，如：使用氣球或盛有紅墨水的壓力玻璃管等。1.反應(yīng)原理探究 實驗題目雙氧水分解反應(yīng)實驗步驟在一支試管中加入23 mL約5%的H2O2，然后滴加12滴1mol/L的FeCl3溶液待試管中產(chǎn)生大量氣泡時，用帶火星的火柴梗檢驗產(chǎn)生的氣體實驗現(xiàn)象 用化學(xué)方程式解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.通過觀察什么現(xiàn)象來判斷該反應(yīng)進行得快慢？2.還有哪些其他辦法觀察該化學(xué)反應(yīng)速率？列出你對問題的想 法 2.溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗探究根據(jù)所給出的儀器和藥品設(shè)計實驗方案、步驟和裝置。 按下列裝置和實驗步驟進行對比實驗。 記錄現(xiàn)象。 處理分析實驗現(xiàn)象。 得出結(jié)論。操作方法：在三支相同的試管中分別加入23 ml約5%的H2O2，然后在每一支試管中滴加2滴1 mol/L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觀察現(xiàn)象。3.催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗探究根據(jù)所給出的儀器和藥品設(shè)計實驗方案、步驟和裝置。 按下列裝置和實驗步驟進行對比實驗。 記錄現(xiàn)象。 處理分析實驗現(xiàn)象。 得出結(jié)論。操作方法：在三個相同的帶活塞的漏斗中分別加入23 mL約5%的H2O2，然后在一支試管中滴加2滴1 mol/L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，觀察紅墨水上升情況?！緦嶒?-7】活動過程設(shè)計 實驗步驟向34 mL1 mol/L的CaCl2溶液中滴入1 mol/L的Na2SO4溶液實驗現(xiàn)象 化學(xué)方程式 離子方程式 小組討論交 流向上述反應(yīng)后的清液中滴入適量1 mol/L的Na2CO3溶液會出現(xiàn)什么現(xiàn)象對于實驗現(xiàn)象提出的假設(shè)，說明理由假設(shè)： 理由： 實驗證明你的假設(shè)現(xiàn)象： 化學(xué)方程式 離子方程式 解 釋 三、問題交流【思考與交流】日常生活中的化學(xué)變化有快有慢。有的反應(yīng)瞬間完成，如爆炸；有的化學(xué)反應(yīng)要經(jīng)歷幾萬年以上，如化石燃料的形成和溶洞的形成；有的反應(yīng)在高溫條件下變化快，在低溫的條件下變化慢，如食品的變質(zhì)；還有的反應(yīng)在干燥的環(huán)境中變化慢，在潮濕的環(huán)境下變化快，如鋼鐵的銹蝕。人們在實驗室進行化學(xué)反應(yīng)時，常常采用粉碎反應(yīng)物以增大其接觸面積，或?qū)⒐腆w反應(yīng)物溶于水中以提高其接觸機會，或加入催化劑等措施來提高化學(xué)反應(yīng)速率。將這些學(xué)生熟知的化學(xué)現(xiàn)象和事例引入課堂學(xué)習(xí)之中，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，會使學(xué)生深刻體會到化學(xué)知識與生活的密切聯(lián)系，對培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價值觀十分有利。在生產(chǎn)、生活和科研中，常會遇到通過控制反應(yīng)條件使化學(xué)反應(yīng)按照人們的期望去完成，如對提高對人類有用的化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)程度，以提高原料的利用率或轉(zhuǎn)化率。對這些問題的研究不僅能讓學(xué)生認(rèn)識到面對一個具體化學(xué)反應(yīng)所必須考慮的基本問題，還能對人們將提高燃料的燃燒效率、提高能量的轉(zhuǎn)化率，作為解決能源危機的有效途徑有更深刻的理解。四、習(xí)題參考1.升高溫度可以增大化學(xué)反應(yīng)速率，因為溫度升高，反應(yīng)物分子的能量增加，使有效碰撞次數(shù)增多因而化學(xué)反應(yīng)速率增大。例如，在夏季食品更易變質(zhì)。反應(yīng)物的濃度增大可以增大化學(xué)反應(yīng)速率，當(dāng)增大反應(yīng)物的濃度時，活化分子的數(shù)量增多，使有效碰撞次數(shù)增多因而化學(xué)反應(yīng)速率增大。固體反應(yīng)物的表面積越大，會使反應(yīng)物的接觸面積增大，使有效碰撞次數(shù)增多因而化學(xué)反應(yīng)速率增大。催化劑能夠增大化學(xué)反應(yīng)速率，是由于催化劑能夠降低反應(yīng)所需要的能量，這樣會使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，從而增大化學(xué)反應(yīng)速率。2.面粉屬于表面積非常大的有機物，與空氣的接觸面積大，所以，非常容易劇烈燃燒而發(fā)生爆炸。3.（1）提高溫度或使用催化劑都可以促進KClO3的分解。（2）2KClO32KCl+3O2教 學(xué) 資 源1.反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系在化學(xué)反應(yīng)中，從反應(yīng)物分子轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锓肿?，各原子?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結(jié)合方式發(fā)生了改變。在這個過程中，反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學(xué)鍵形成。實驗證明，在破壞舊化學(xué)鍵時，需要能量來克服原子間的相互吸引；在形成新化學(xué)鍵時，由于原子間的相互吸引而放出能量?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱就來源于舊化學(xué)鍵的破壞和新化學(xué)鍵的形成所發(fā)生的能量變化?；瘜W(xué)鍵是分子中相鄰原子間的強烈的相互作用，這種相互作用具有一定的能量，這一能量就是鍵能。鍵能常用E表示，單位是kJ/mol。下面用乙烷裂解為乙烯和氫氣為例，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的改變和鍵能的變化來分析反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系。在乙烷分子中，原子間的結(jié)合力可歸結(jié)為6個CH鍵和1個CC鍵：H H| |HCCH| |H H在乙烯分子中，原子間的結(jié)合力可歸結(jié)為4個CH鍵和1個CC鍵：從鍵能數(shù)據(jù)估算反應(yīng)熱的具體方法和步驟如下：（1）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并突出反應(yīng)物和生成物分子中的各個化學(xué)鍵。（2）歸納出化學(xué)鍵改變的情況。6CH+CC4CH+CC+HH即：2CH+CCCC+HH（3）從鍵能的表中，查出有關(guān)的數(shù)據(jù)。E（CH）=414.4 kJ/molE（CC）=615.3 kJ/molE（CC）=347.4 kJ/molE（HH）=435.3 kJ/mol（4）根據(jù)下列公式粗略地估計反應(yīng)熱（H）。H=E(反應(yīng)物)-E（生成物）上式表明，反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和跟生成物的鍵能總和之差。H =2E（CH）+E（CC）-E(CC)+E(HH) =（2414.4+347.4）kJ/mol-(615.3+435.3)kJ/mol =125.6 kJ/mol這表明，上述反應(yīng)是吸熱的，吸收的熱量為125.6 kJ/mol。其他反應(yīng)是吸熱還是放熱，數(shù)值是多少，可以用以上方法進行估計。2.原電池課文里所講的原電池，是為了便于說明原電池化學(xué)原理的一種最簡單的裝置。如果用它作電源，不但效率低，而且時間稍長，電流就不斷減弱，因此不適合于實際應(yīng)用。這是什么原因呢？主要是由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計了如圖2-4的原電池裝置。在兩個燒杯中分別放入鋅片和鋅鹽溶液、銅片和銅鹽溶液，將兩個燒杯中的溶液用一個裝滿電解質(zhì)溶液的鹽橋（如充滿KCl飽和溶液和瓊脂制成的膠凍）連接起來，再用導(dǎo)線將鋅片和銅片聯(lián)接，并在導(dǎo)線中串聯(lián)一個電流表，就可以觀察到下面的現(xiàn)象：（1）電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向，可以判斷出鋅片為負極、銅片為正極。（2）銅片上有銅析出，鋅片則被溶解。（3）取出鹽橋，指針回到零點，說明鹽橋起了溝通電路的作用。發(fā)生上述現(xiàn)象的原因是由于鋅比銅活潑，容易失去電子變成Zn2+進入溶液，電子通過導(dǎo)線流向銅片，硫酸銅溶液中的Cu2+從銅片上獲得電子變成銅原子沉積在銅片上。由于電子從鋅片流到銅片，所以鋅片上發(fā)生氧化反應(yīng)，銅片上發(fā)生還原反應(yīng)。Zn - 2e-=Zn2+Cu2+ + 2e-=Cu總反應(yīng)式：Cu2+ + Zn=Cu+ + Zn2+一定時間后，溶液會因帶電離子的積累（ZnSO4溶液中的Zn2+離子過多，CuSO4溶液中的SO42-離子過多）而阻礙電子的轉(zhuǎn)移。但有鹽橋存在，允許溶液中離子遷移，以中和過剩的電荷，起了溝通電路的作用，使傳遞電子的反應(yīng)能繼續(xù)進行。于是，鋅和CuSO4的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成外電路上電子流動的電能。從分析銅-鋅原電池的組成可以看出，原電池是由兩個半電池組成的。鋅和鋅鹽溶液組成一個半電池，銅和銅鹽溶液組成另一個半電池。組成半電池的導(dǎo)體叫電極，失去電子的電極為負極，得到電子的電極為正極。不參加電極反應(yīng)的電極叫惰性電極，如銅電極。上述原電池的裝置可用符號來表示：Zn|ZnSO4CuSO4|Cu 負極 鹽橋正極每個半電池都由兩類物質(zhì)組成，一類是可作還原劑的物質(zhì)，如鋅和銅，稱為還原型物質(zhì)。另一類是可作氧化劑的物質(zhì)， 如ZnSO4和CuSO4，稱為氧化型物質(zhì)。相對應(yīng)的氧化型物質(zhì)和還原型物質(zhì)組成氧化還原電對，常用如下符號表示：Zn2+/Zn,Cu2+/Cu。不同氧化態(tài)的同一元素的離子或單質(zhì)等也可構(gòu)成氧化還原電對，如Fe3+/Fe2+、Cl2/Cl-、O4/OH-等。3.課外實踐活動案例【實驗探究1】中和熱的近似測定1.用量筒（最好使用移液管）量取50 mL1mol/L的鹽酸，加入100 mL的燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度（tHCl），記錄在下頁表中。2.用另一支量筒量取50 mL1mol/L的NaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度(tNaOH)，也記錄在下頁表中，并計算起始溫度的平均值（t1）。3.把試管中的氫氧化鈉溶液一次倒入盛鹽酸的燒杯里，跟鹽酸混合，隨即蓋上泡沫塑料板。攪拌溶液，然后讀出混合液的最高溫度(t2)，記錄在表內(nèi)。4.根據(jù)上述測得的實驗數(shù)據(jù)，按下式近似計算強酸強堿的中和熱。中和熱=（mCt10-3）/n（H2O）（kJ/mol）式中m是混合液的質(zhì)量（把鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度近似看作水的密度為1g/cm3來計算），C是混合液的比熱容（近似取4.18kJ/kgK），n（H2O）是中和反應(yīng)生成水的物質(zhì)的量（單位mol）。 實驗序號物質(zhì)起始溫度t1/終止溫度t2/溫差t2-t1/中和熱/kJ/molHCltHCl=t1=（tHCl+tNaOH）/2 =t2=t2-t1= NaOHtNaOH=HCltHCl=t1=（tHCl+tNaOH）/2 =t2=t2-t1= NaOHtNaOH=HCltHCl=t1=（tHCl+tNaOH）/2 =t2=t2-t1= NaOHtNaOH=5.重復(fù)上述實驗2次，將實驗結(jié)果填入上表格中。取三次平行實驗結(jié)果的平均值?！緦嶒炋骄?】放熱反應(yīng)的觀察1.利用空氣的熱脹冷縮原理觀察氧化鈣與水反應(yīng)放熱（1）按圖2-6所示將實驗裝置連接好。（2）在U型管內(nèi)加入少量品紅溶液（或紅墨水）。打開T型管螺旋夾，使U型管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面，再夾緊螺旋夾。（3）在中間的試管里盛1g氧化鈣，當(dāng)?shù)稳? mL左右的蒸餾水后，可觀察到U型玻管里的紅墨水會沿開口端上升。也可以在小試管里盛濃鹽酸，滴入氫氧化鈉溶液，或在3%的過氧化氫溶液里加入少量的二氧化錳粉末，反應(yīng)時都會放出熱量，具支試管內(nèi)的空氣受熱膨脹，反應(yīng)放出的熱量使U型管內(nèi)側(cè)的液面立即下降，外側(cè)的液面上升。利用這個裝置還可以觀察無水CuSO4水合時的放熱現(xiàn)象。2.利用NO2平衡氣體遇熱顏色加深、遇冷顏色變淺來指示放熱過程和吸熱過程（1）按圖2-7所示將實驗裝置連接好。（2）向其中一個燒杯的水中投入一定量的CaO固體，CaO與水反應(yīng)放熱，此燒杯中的NO2平衡混合氣體的紅棕色變深。查找資料：NO2平衡氣體遇熱顏色加深，遇冷顏色變淺的反應(yīng)原理?！緦嶒炋骄?】利用原電池裝置探究金屬活動性方法一：原理活潑性不同的金屬跟碳棒一起構(gòu)成原電池時，用活潑金屬做電極的電池電勢差大，經(jīng)放電后使靈敏導(dǎo)電儀（可以自制）中較多的小燈泡發(fā)光。裝置圖 2-8 利用原電池探究金屬的活動性（一）操作1.按上圖裝配好儀器，小燒杯里各加10 mL0.5 mol/L的稀鹽酸。2.接通電源，碳棒作為原電池的正極，鎂條、鋁條和銅條作負極，依次跟導(dǎo)電儀的兩根電極接通，并浸入電解質(zhì)溶液中。3.導(dǎo)線接觸鎂條時，反應(yīng)最激烈，小燈泡全亮；導(dǎo)線接觸鋁條時，小燈泡只亮一半；導(dǎo)線接觸銅條時，只有一支小燈泡微亮。實驗要點裝置的輸入端正極接金屬，負極接碳棒。實驗前必須調(diào)節(jié)導(dǎo)電儀的靈敏度，使兩根電極短路接觸時燈泡不亮。方法二：原理1.原電池的電動勢是正極跟負極的電勢差（=E+-E-）。在三個原電池中，正極都是銅電極，因此負極的電勢愈低，原電池的電動勢愈大。2.電極的電勢高低跟金屬的活潑性有關(guān)。在鹽溶液濃度相同的情況下，金屬愈活潑，構(gòu)成電極的電勢愈低。裝置（二）操作1.如圖2-9所示安裝好裝置。2.取4支5 mm80 mm的玻璃管，管的一端套上玻璃紙，并用線扎緊。3.取長100 mm的絲狀或條狀銅、鐵、鋅、鎂各一段，分別插入上述四支玻璃管中，然后分別加入適量的0.5 mol/L相應(yīng)的金屬鹽溶液。這樣就構(gòu)成銅、鐵、鋅和鎂的四支電極。4.在150 mL的燒杯中加入100 mL、1 mol/L的KNO3溶液。在這溶液中任意插入兩支電極，都能構(gòu)成一個原電池。5.把銅電極分別跟另外三個電極構(gòu)成原電池，用伏特計測量三個原電池的電動勢。實驗要點選用量程為2V的伏特計?！緦嶒炋骄?】水果、蔬菜、果汁原電池的制作活動目的1.培養(yǎng)學(xué)生動手制作的能力。2.鞏固學(xué)生已有的原電池知識。3.調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維?；顒有问綄W(xué)生分組在課外自己選材制作。成果展示將自己的制作成果在課堂上交流?！緦嶒炋骄?】固體反應(yīng)物表面積跟反應(yīng)速率的關(guān)系裝置圖 2-10 反應(yīng)物表面積對反應(yīng)速率的影響實驗要點1.錐形瓶中的碳酸鈣過量，所以鹽酸的體積必須盡量控制得準(zhǔn)確一些，以使對比實驗更有說服力。2.量筒里盛滿水，倒置在水槽中。3.同時把注射器內(nèi)的鹽酸迅速注入錐形瓶中?！狙芯啃詫W(xué)習(xí)】當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)狀調(diào)查1.問題的提出中國人在一千多年前就用煤作燃料，石油和天然氣的利用也有幾百年的歷史了?，F(xiàn)在，你所生活的地區(qū)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)狀如何？家庭生活、生產(chǎn)和事業(yè)部門還在延續(xù)過去的做法嗎？還是已經(jīng)改用電、微波、太陽能等作能源了。2.研究過程（1）通過社區(qū)調(diào)查、人物專訪，了解當(dāng)?shù)貙⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能（燃料來源、主要用途、使用方式等）情況，存在的問題及可能的解決辦法。（2）去圖書館和書店或上網(wǎng)查閱資料，記錄書刊、期刊的名稱、網(wǎng)址。收錄文章的題目、作者的姓名、文章的主要觀點等。（3）參觀工廠，收集或攝制錄像、照片等。3.總結(jié)和匯報（1）處理所獲得的數(shù)據(jù)、信息、資料，寫成調(diào)查報告，與同學(xué)交流。（2）寫出小論文交與老師審閱或互相交流。（3）制作展板交流。（4）提出合理化建議與用戶交流。