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2019-2020年魯科版高中化學選修4第二章3節(jié) 化學反應的速率第2課時教學設計2 【教學目標】 知識與技能目標 1、進一步了解濃度、壓強、溫度、催化劑對化學反應速率的影響，認識其一般規(guī)律。 2、知道活化能的概念及其對化學反應速率的影響。 過程與方法目標 1、通過對濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響等問題的研討，培養(yǎng)分析、處理數據并從中獲取信息的能力。 情感態(tài)度與價值觀目標 進一步體會化學的魅力，激發(fā)對學習的興趣；通過催化劑實際應用的事例，使認識催化劑在生產、生活和科學研究領域中的重大作用。 【教學過程】 【思維導圖】 復習回顧 一、化學反應速率：用單位時間內反應物濃度的減少或生成物的濃度增加來表示。若濃度用物質的量（C）來表示，單位為：mol/L，時間用t來表示，單位為：秒（s）或分（min）或小時（h）來表示，則化學反應速率的數學表達式為： V == △C/ t 單位是：mol/（Ls） 或 mol/（Lmin） 或 mol/（Lh） 化學反應速率是用單位時間內反應物或生成物的量變化來表示，通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示，其數學表達式可表示為 【明確】理解化學反應速率的表示方法時應注意的幾個問題： 1、物質濃度是物質的量濃度以mol/L為單位，時間單位通常可用s、min、h表示，因此反應速率的與常見單位一般為mol/(ls)、mol/(lmon)或mol/(lh)。 2、化學反應速率可用反應體系中一種反應物或生成物濃度的變化來表示，一般是以最容易測定的一種物質表示之，且應標明是什么物質的反應速率。 3、用不同的物質表示同一時間的反應速率時其數值可能不同，但表達的意義是相同的，各物質表示的反應速率的數值有相互關系，彼此可以根據化學方程式中的各化學計量數進行換算： 對于反應來說，則有。 4、一般說在反應過程中都不是等速進行的，因此某一時間內的反應速率實際上是這一段時間內的平均速率。 [講述]影響化學反應速率的主要因素是反應物的性質，是內在因素，我們人類是不能改變這個因素的。因此我們應尊重這個自然規(guī)律。但是，當一個反應確定之后，我們可以尊重其客觀規(guī)律的基礎上通過改變外界條件來改變這個反應的速率，使它按著我們人類需要的速率進行。 二、濃度對化學反應速率的影響 [提出問題]濃度是怎樣影響化學反應速率的？ [交流研討]58頁回答1.、2. 兩題。 [結論] 1. v==kc(H2O2)c(HI) k為反應速率常數，它表示單位濃度下的化學反應速率。通常，反應速率常數越大，反應進行的越快。反應速率常數與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面積性質等因素的影響。 2.其他條件不變時，增大反應物的濃度，可以增大反應速率；減小反應物的濃度，可以減小化學反應的速率。 [提出問題]壓強是怎樣對化學反應速率進行影響的？ [講解]當增大壓強時，固態(tài)、液態(tài)物質體積基本不變，濃度也不變，反應速率也不變。對于氣體來說，增大壓強，體積減小，濃度增大，因而反應速率也增大。 [思考]為什么增大壓強會影響有氣體參加的化學反應的速率？ [講解]1.一定量氣體的體積與其所受的壓強成正比。這就是說，如果氣體的壓強增大到原來的2倍，氣體的體積就縮小到原來的一半，單位體積內的分子數就增多到原來的2倍，即體系中各個物質的濃度都增加，所以化學反應速率增大。相反，減小壓強，氣體的體積就擴大，濃度減小，因而反應速率減小。 2.如果參加反應的物質是固體、液體或溶液時，由于改變壓強對它們的體積改變很小，因而它們的濃度改變也很小，可以認為壓強與它們的反應速率無關。 [強調]壓強對反應速率的影響是通過改變濃度而影響反應速率的。我們在分析壓強對反應速率的影響時，應最終落實到濃度上，將壓強問題轉化為濃度問題。 [結論] 對于有氣體參加的反應，若其他條件不變，增大壓強，反應速率加快；減小壓強，反應速率減慢。 [提出問題]溫度是怎樣對化學反應速率進行影響的？ 三、溫度對化學反應速率的影響 [交流研討]59頁 [思考]為什么升高溫度會使反應速率加快？ [講解]當反應物濃度一定時，分子總數一定，升高溫度，反應物分子的能量增高，是活化分子的百分比增大，因而活化分子數量增多，有效碰撞頻率增大，所以，反應速率加大。 [提出問題]催化劑是怎樣影響化學反應速率的？ 四、催化劑對化學反應速率的影響 [交流研討]62頁 [講解]當溫度和反應物濃度一定時，使用催化劑可使反應途徑發(fā)生改變，從而降低了反應的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此活化分子的數目增多，有效碰撞頻率增大，故化學反應速率加大。 [結論] 1.催化劑是能加快化學反應速率而在反應前后本身的質量和化學性質不變的物質。由于催化劑的質量及化學性質在反應前后不變，反應歷程中必定既包括有催化劑參與的反應，又包括使催化劑再生成的反應。 2.催化劑通過參與反應改變反應歷程降低反應的活化能來提高化學反應速率。需要注意的是，催化劑不能改變化學反應的平衡常數，不能改變平衡轉化率。 3、.催化劑具有選擇性，某種催化劑對某一反應可能是活性很強的催化劑，但對其他反應就不一定有催化作用。 五、催化劑對化學反應速率的影響 催化劑能改變反應的歷程，新反應歷程(催化反應)和原有反應歷程(催化反應)相比，所需要的活化能降低，加快了反應速率。催化劑還有以下特性： ①催化劑只能縮短反應達到化學平衡所需的時間，但不能使化學平衡移動。這是因為在可逆反應中，催化劑對正反應和逆反應速率都按相同的比例發(fā)生作用。 ②催化劑具有選擇性，不同類型的反應需要選擇不同的催化劑。例如，SO2的氧化用V2O5催化劑，而乙烯的氧化用Ag作催化劑。對于同樣的反應物，使用不同的催化劑，可以得到不同的產物。例如： ③催化劑有一定的活化溫度。催化劑的活性與溫度有關，低于某一溫度，催化活性很低，在一定溫度范圍內，催化劑的活性最高，超過一定溫度，催化活性又降低。因此，催化劑都有一定的使用溫度范圍。 ④催化劑的活性與中毒 固體催化劑的表面有活性中心存在，反應分子與活性中心之間相互作用的結果是化學鍵發(fā)生改組，從而生成新的物質。 催化劑的催化能力稱為催化活性。催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達到正常水平，并在一段時間里保持穩(wěn)定的活性，即為催化劑的壽命，然后活性下降，一直到衰老不能使用。催化劑在穩(wěn)定活性期間，因接觸少量的雜質，而使活性明顯下降甚至破壞，這種現象稱為催化劑的中毒。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應物原料加以凈化，以除去毒物。 六、催化劑對化學反應速率影響的原因是什么？ 催化劑加快反應速率的原因與溫度對反應速率的影響是根本不同的。催化劑可以改變反應的路線，降低反應的活化能，使反應物分子中活化分子的百分數增大，反應速率加快。(如圖) 　　 催化作用可分為均相催化和非均相催化兩種。如果催化劑和反應物同處于氣態(tài)或液態(tài)，即為均相催化。若催化劑為固態(tài)物質，反應物是氣態(tài)或液態(tài)時，即稱為非均相催化。 在均相催化中，催化劑跟反應物分子或離子通常結合形成不穩(wěn)定的中間物即活化絡合物。這一過程的活化能通常比較低，因此反應速率快，然后中間物又跟另一反應物迅速作用(活化能也較低)生成最終產物，并再生出催化劑。該過程可表示為： A＋B=AB(慢) A＋C=AC(快) AC＋B=AB＋C(快)式中A、B為反應物，AB為產物，C為催化劑。 由于反應的途徑發(fā)生了改變，將一步進行的反應分為兩步進行，兩步反應的活化能之和也遠比一步反應的低。該理論被稱為“中間產物理論”。 在非均相催化過程中，催化劑是固體物質，固體催化劑的表面存在一些能吸附反應物分子的特別活躍中心，稱為活化中心。反應物在催化劑表面的活性中心形成不穩(wěn)定的中間化合物，從而降低了原反應的活化能，使反應能迅速進行。催化劑表面積越大，其催化活性越高。因此催化劑通常被做成細顆粒狀或將其附載在多孔載體上。許多工業(yè)生產中都使用了這種非均相催化劑，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金屬氧化物固體催化劑。該理論稱為“活化中心理論”。 催化劑可以同樣程度地加快正、逆反應的速率，不能使化學平衡移動，不能改變反應物的轉化率。 七、檢測題 1．在恒溫恒容條件下，能使A(g)＋B(g) C(g)＋D(s)正反應速率增大的措施是 (　　) A．減小C的濃度　　　 B．增大D的量 C．減小B的濃度 D．增大A或B的濃度 2．把下列4種X的溶液分別加入到4個盛有10 mL 2 molL－1鹽酸的燒杯中，并加水稀釋到50 mL，此時X與鹽酸緩慢地進行反應，其中反應速率最大的是(　　) A．20 mL 3 molL－1 B．20 mL 2 molL－1 C．10 mL 4 molL－1 D．10 mL 2 molL－1 3．對反應A＋B===AB來說，常溫下按以下情況進行反應： ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 molL－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 molL－1的A、B溶液各50 mL 四者反應速率大小關系是(　　) A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④ 4．增大壓強對下列反應的速率無影響的是(　　) A．CO2(g)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O B．H2(g)＋I2(g)===2HI(g) C．NaCl＋AgNO3AgCl↓＋NaNO3 D．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 5．對已達化學平衡的下列反應2X(g)＋Y(g) 2Z(g)，減小壓強時，對反應產生的影響是 (　　) A．逆反應速率增大，正反應速率減小，平衡向逆反應方向移動 B．逆反應速率減小，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動 C．正、逆反應速率都減小，平衡向逆反應方向移動 D．正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動 6．反應C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是 (　　) A．增加C的量 B．將容器的體積縮小一半 C．保持體積不變，充入H2O(g)使體系壓強增大 D．保持壓強不變，充入N2使容器體積變大 參考答案 1. 【解析】　減小C的濃度，正反應速率減小，A錯誤；增大D的量，正反應速率不變，B錯誤；減小B的濃度，正反應速率減小，C錯誤；增大A或B的濃度，都會使正反應速率增大，D正確。 【答案】　D 2. 【解析】　本題中反應速率的大小是由混合后反應物濃度的大小決定的，由于最后溶液體積相同，所以混合前X的物質的量越大，混合后其濃度越大，反應速率越快。 【答案】　A 3. 【解析】　①中c(A)＝c(B)＝＝0.5 molL－1， ②中c(A)＝c(B)＝＝1 molL－1， ③中c(A)＝c(B)＝＝0.05 molL－1， ④中c(A)＝c(B)＝＝0.25 molL－1 在其他條件一定的情況下，濃度越大，反應速率越快，所以反應速率由大到小的順序為②＞①＞④＞③。 【答案】　A 4. 【解析】　對于反應前后沒有氣體參與或生成的反應，如選項C中的反應，則壓強對化學反應速率無影響。 【答案】　C 5. 【解析】　減小壓強時，反應物濃度和生成物濃度均減小，故v正、v逆均減小；由于該反應正方向為氣體體積減小的反應，故減小壓強時，平衡向體積增大的方向移動，即逆向移動。 【答案】　C 6. 【解析】　C為固態(tài)反應物，增加其用量對反應速率幾乎沒有影響，A項符合題意；容器體積縮小一半相當于壓強增大一倍，濃度增大，反應速率增大，B項不符合題意；充入H2O(g)，體積不變，反應速率加快，C項不符合題意；壓強不變，充入N2，體積增大，氣體的濃度變小，反應速率減小，D項不符合題意。 【答案】　A