時間:2022-12-24 22:13:48
序論:在您撰寫化學反應速率教案時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響;
使學生能初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
能力目標
培養學生的觀察能力及綜合運用知識分析解決問題、設計實驗的能力,培養學生的思維能力,閱讀與表達能力。
情感目標
通過從宏觀到微觀,從現象到本質的分析,培養學生科學的研究方法。
教學建議
化學反應速率知識是學習化學平衡的基礎,學生掌握了化學反應速率知識后,能更好的理解化學平衡的建立和化學平衡狀態的特征,及外界條件的改變對化學平衡的影響。
濃度對化學反應速率的影響是本節教學的重點。其原因是本節教學難點。這部分教學建議由教師引導分析。而壓強、溫度、催化劑的影響可在教師點撥下由學生閱讀、討論完成。
關于濃度對化學反應速率的影響:
1.聯系化學鍵知識,明確化學反應得以發生的先決條件。
(1)能過提問復習初中知識:化學反應的過程就是反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程。
(2)通過提問復習高中所學化學鍵知識:化學反應過程的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。
(3)明確:舊鍵的斷裂和新鍵的生成必須通過反應物分子(或離子)的相互接觸、碰撞來實現。
2.運用比喻、圖示方法,說明化學反應得以發生的必要條件是活化分子發生有效碰撞。
(1)以運動員的投籃作比喻。
(2)以具體的化學反應為例,讓學生觀看HI分子的幾種可能的碰撞模式圖(如制成動畫教學軟件加以模擬會收到更好的效果),進一步說明化學反應得以發生的必要條件。
3.動手實驗,可將教材中的演示實驗改成邊講邊做,然后據實驗現象概括出濃度對化學反應速率影響的規律。有條件的學校,也可由學生動手做,再由學生討論概括出濃度對化學反應速率的影響規律---增大反應物的濃度可以增大化學反應速率。
4.通過對本節所設鐵與鹽酸反應的討論,并當堂課完成課后“習題二、2”,綜合運用本節所學內容反饋學生掌握情況,鞏固本節所學知識。
教材分析
遵照教學大綱的有關規定,作為側重理科類學生學習的教材,本節側重介紹化學反應速率和濃度、壓強、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響,以及造成這些影響的原因,使這部分知識達到大綱中所規定的B層次或C層次的要求。本知識點,按最新教材來講。
教材從一些古代建筑在近些年受到腐蝕的速率大大加快等事實引出化學反應速率的概念,并通過演示實驗說明不同的反應具有不同的反應速率,以及濃度、溫度等對化學反應速率的影響。教材注意聯系化學鍵的有關知識,從化學反應的過程實質是反應物分子中化學鍵的斷裂、生成物分子中化學鍵的形成過程,以及舊鍵的斷裂和新鍵的形成都需要通過分子(或離子)的相互碰撞才能實現等,引出有效碰撞和活化分子等名稱。并以運動員的投籃作比喻,說明只有具有足夠能量和合適取向的分子間的碰撞才能發生化學反應,教材配以分子的幾種可能的碰撞模式圖,進一步說明發生分解反應生成和的情況,從中歸納出單位體積內活化分子的數目與單位體積反應物分子的總數成正比,也就是和反應物的濃度成正比,從而引導學生理解濃度對化學反應速率的影響以及造成這種影響的原因。接著,教材圍繞著以下思路:增加反應物分子中活化分子的百分數增加有效碰撞次數增加化學反應速率,又進一步介紹了壓強(有氣體存在的反應)、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生對上述內容有更深入的理解。
教材最后采用討論的方式,要求學生通過對鐵與鹽酸反應的討論,綜合運用本節所學習的內容,進一步分析外界條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生更好地理解本節教材的教學內容。
本節教材的理論性較強,并且具有一定的難度。如何利用好教材中的演示實驗和圖畫來說明化學反應發生的條件,以及外界條件對化學反應速率的影響是本節教材的教學關鍵。教師不可輕視實驗和圖畫在本節教學中的特殊作用。
本節重點是濃度對化學反應速率的影響。難點是濃度對化學反應速率影響的原因。
教學設計示例
知識目標
1.使學生了解化學反應速率的概念及表示方法。
2.使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
3.使學生能初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
情感目標通過從宏觀到微觀,從現象到本質的分析,培養學生科學的研究方法。
能力目標培養學生綜合運用知識分析解決問題的能力,培養學生的思維能力,閱讀與表達能力。
重點濃度對化學反應速度的影響。外界條件對可逆反應的正逆反應速率的影響。
難點濃度對化學反應速率影響的原因。
教學方法誘思探究法
教學過程
第一課時
[閱讀教材引入]本章的主要內容和學習本章的意義
兩個問題:反應進行的快慢-化學反應速率問題。
反應進行的程度-化學平衡問題。
意義:是學習化學所必需的基礎理論并能指導化工生產。
[錄象]古代建筑物受到腐蝕的記錄片。
[講述]從片中我們知道,古代建筑物在本世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至幾千年所遭受的腐蝕還要嚴重的原因是酸雨。為什么會使腐蝕的速度變快呢?這就是我們第一節要研究的化學反應速率問題。
[板書]第一節化學反應速率
[指導實驗][實驗2-1]等濃度的鹽酸和醋酸分別與大理石反應。
現象:在加入鹽酸的試管里,大理石與鹽酸迅速反應,有大量氣泡產生。而加入醋酸的試管里,反應緩慢,只有少量氣泡產生。
[講解]不同的化學反應進行的快慢不一樣,如何表示化學反應速率呢?
結論:不同的化學反應有快有慢。
[板書]一、化學反應速率
1、定義:化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的,通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
2、表達式:略
[設問]對于同一化學反應,用不同物質表示化學反應速率,數值是否一樣呢?讓我們看下面的練習。
[投影]練習:在給定條件下,氮氣與氫氣在密閉容器中合成氨。起始時加入氮氣和氫氣且濃度分別為1.0mol/L和3.0mol/L,2秒后,氮氣的濃度為0.8mol/L,氫氣的濃度為2.4mol/L,氨氣的濃度為0.4mol/L。分別用氮氣、氫氣和氨氣的濃度變化表示的這2秒內的化學反應速率是多少?有什么關系?
[計算、思考]
3H2+N2=2NH3
起始3.01.00
濃度mol/L
2S后2.40.80.4
濃度mol/L
[總結]同一反應,用不同物質濃度表示化學反應速率,數值之比等于方程式中系數比,應指明是用那種物質的濃度變化表示的速率,化學反應速率實質是平均反應速率。
[過渡]下面來研究影響化學反應速率的因素。
補充實驗:
在三只試管里分別放入5mL相同濃度的稀鹽酸,分別加入長短、粗細大致相同的銅絲,鋁絲,鐵絲。
[講解]銅是氫后金屬,不能置換酸中的氫,鋁的金屬活動性比鐵強,鋁的反應速率快,說明物質的性質即內因是決定化學反
應速率的重要因素。那么,外界條件對化學反應速率是如何影響呢?
現象:銅絲與稀鹽酸不反應;鋁絲比鐵絲溶解的快,氣體生成的快。
[板書]二、外界條件對化學反應速率的影響
[指導實驗][實驗2-2]大理石與不同濃度的鹽酸反應,并給其中一個加熱。
[實驗2-3]H2O2的分解反應
(2-2)現象:在加入1mol/L鹽酸的試管中有大量的氣泡冒出,在加入0.1mol/L鹽酸的試管中氣泡產生得很慢。加熱后,反應速率明顯加快。
(2-3)現象:在H2O2中加入MnO2粉末時,立即有大量氣泡產生,在沒有加入MnO2粉末的試管只有少量氣泡。
[提出問題]通過以上實驗,說明影響化學反應速率的外界條件有那些?是如何影響的?
[回答]
影響化學反應速率的外界條件有濃度、溫度和催化劑。濃度越大、溫度越高、使用催化劑,則化學反應速率越快。
[板書]1、濃度對化學反應速率的影響
當其它條件不變時,增加反應物的濃度,可以增大化學反應速率。
[設問]對于有氣體參加的反應壓強對化學反應速率也有影響,為什么?
[回答]
對于氣體來說,當其它條件不變時,體積與所受的壓強成反比。如果氣體的壓強增大,體積就縮小,則濃度就會增大,化學反應速率就加快。
[板書]
2、壓強對化學反應速率的影響
對于有氣體參加的反應,增大壓強,可以增大化學反應速率。
3、溫度對化學反應速率的影響
當其它條件不變時,升高溫度,可以增大化學反應速率。
4、催化劑對化學反應速率的影響
使用催化劑可以加快化學反應速率。
[閱讀]P35最后自然段。影響化學反應速率的外界條件還有什么?
[設問]為什么在補充實驗中選擇長短、粗細大致相同的金屬?
[回答]因為固體顆粒的大小對化學反應速率也有影響。
[追問]怎樣影響?
[回答]顆粒越細,接觸面積越大,化學反應速率越快。
[留疑]外界條件對化學反應速率的影響的原因是什么?
[課堂練習]
1、反應4NH3(g)+5O2(g)==4NO(g)+6H2O(g),在10L的密閉容器中進行,半分鐘后,水蒸汽的物質的量增加了0.45mol,則此反應的平均速率v(x)(反應外物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示為()
A.v(NH3)=0.010mol/(L·s)
B.v(O2)=0.0010mol/(L·s)
C.v(NO)=0.0010mol/(L·s)
D.v(H2O)=0.045mol/(L·s)
2、在四個不同的容器中,采用不同條件進行合成氨反應,根據下列在相同時間內測定的結果判斷,生成氨的速率最快的是()
A.用H2表示的反應速率為0.1mol/(L·min)
B.用NH3表示的反應速率為0.3mol/(L·min)
C.用N2表示的反應速率為0.2mol/(L·min)
D.用H2表示的反應速率為0.3mol/(L·min)
3、增大壓強,能使下列反應速率加快的是()
A.Na2SO4溶液與BaCl2溶液反應
B.CO和水蒸氣在一定條件下反應生成CO2和H2
C.將CO2通人石灰水中
D.Na2O溶于水
4、在帶有活塞的密閉容器中發生反應:Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O,采用下列措施不能改變反應速率的是()
A.增加Fe2O3投入量
B.保持容器體積不變,增加通人H2的量
C.充入N2,保持容器內壓強不變
D.充入N2,保持容器內體積不變
[答案]
1、C;2、C;3、B、C;4、A、D
[作業]P36一、二
使學生理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響;
使學生能初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響。
能力目標:
培養學生的觀察能力及綜合運用知識分析解決問題、設計實驗的能力,培養學生的思維能力,閱讀與表達能力。
情感目標:
通過從宏觀到微觀,從現象到本質的分析,培養學生科學的研究方法。
教材分析
遵照教學大綱的有關規定,作為側重理科類學生學習的教材,本節側重介紹化學反應速率和濃度、壓強、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響,以及造成這些影響的原因,使這部分知識達到大綱中所規定的B層次或C層次的要求。本知識點,按最新教材來講。
教材從一些古代建筑在近些年受到腐蝕的速率大大加快等事實引出化學反應速率的概念,并通過演示實驗說明不同的反應具有不同的反應速率,以及濃度、溫度等對化學反應速率的影響。教材注意聯系化學鍵的有關知識,從化學反應的過程實質是反應物分子中化學鍵的斷裂、生成物分子中化學鍵的形成過程,以及舊鍵的斷裂和新鍵的形成都需要通過分子(或離子)的相互碰撞才能實現等,引出有效碰撞和活化分子等名稱。并以運動員的投籃作比喻,說明只有具有足夠能量和合適取向的分子間的碰撞才能發生化學反應,教材配以分子的幾種可能的碰撞模式圖,進一步說明發生分解反應生成和的情況,從中歸納出單位體積內活化分子的數目與單位體積反應物分子的總數成正比,也就是和反應物的濃度成正比,從而引導學生理解濃度對化學反應速率的影響以及造成這種影響的原因。接著,教材圍繞著以下思路:增加反應物分子中活化分子的百分數增加有效碰撞次數增加化學反應速率,又進一步介紹了壓強(有氣體存在的反應)、溫度、催化劑等條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生對上述內容有更深入的理解。
教材最后采用討論的方式,要求學生通過對鐵與鹽酸反應的討論,綜合運用本節所學習的內容,進一步分析外界條件對化學反應速率的影響以及造成這些影響的原因,使學生更好地理解本節教材的教學內容。
本節教材的理論性較強,并且具有一定的難度。如何利用好教材中的演示實驗和圖畫來說明化學反應發生的條件,以及外界條件對化學反應速率的影響是本節教材的教學關鍵。教師不可輕視實驗和圖畫在本節教學中的特殊作用。
本節教學重點:濃度對化學反應速率的影響。
本節教學難點:濃度對化學反應速率影響的原因。
教學建議
化學反應速率知識是學習化學平衡的基礎,學生掌握了化學反應速率知識后,能更好的理解化學平衡的建立和化學平衡狀態的特征,及外界條件的改變對化學平衡的影響。
濃度對化學反應速率的影響是本節教學的重點。其原因是本節教學難點。這部分教學建議由教師引導分析。而壓強、溫度、催化劑的影響可在教師點撥下由學生閱讀、討論完成。
關于濃度對化學反應速率的影響:
1.聯系化學鍵知識,明確化學反應得以發生的先決條件。
(1)能過提問復習初中知識:化學反應的過程就是反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程。
(2)通過提問復習高中所學化學鍵知識:化學反應過程的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。
(3)明確:舊鍵的斷裂和新鍵的生成必須通過反應物分子(或離子)的相互接觸、碰撞來實現。
2.運用比喻、圖示方法,說明化學反應得以發生的必要條件是活化分子發生有效碰撞。
(1)以運動員的投籃作比喻。
(2)以具體的化學反應為例,讓學生觀看HI分子的幾種可能的碰撞模式圖(如制成動畫教學軟件加以模擬會收到更好的效果),進一步說明化學反應得以發生的必要條件。
一、設計思想
本節課總體設計思想是:以學生為主體,讓學生自主地參與知識的獲得過程,并給學生充分地表達自己想法的機會。學生初次接觸化學反應速率知識,對化學反應速率有神秘感和探索欲望。要充分利用學生的好奇心和求知欲,設計層次實驗和問題情境,使學生在自主實驗、積極思考和相互討論中發現問題、分析問題和解決問題。在教學內容的安排上,按照從易到難,從實踐到理論到實踐的順序,首先通過日常生活中的知識,引入課題。在自主學習的基礎上,學習和理解化學反應速率的概念。在此基礎上,通過實驗探索和討論外界因素對化學反應速率的影響。最后,讓學生自己討論回答教材中的問題以檢驗學生對所學知識的實際應用能力。
二、教學目標
1、知識目標:理解化學反應速率的概念,了解影響化學反應速率的因素,了解控制反應條件在生產生活和科學研究中的作用。
2、能力目標:通過在化學實驗和日常生活中的現象,理解反應速率的概念及其表示方法,培養實驗觀察能力及分析探究能力;
3、情感、態度和價值觀目標:通過對實驗現象的觀察和原因探究,培養學生嚴謹細致的科學態度和質疑精神。
三、教學重、難點:化學反應速率的概念及影響化學反應速率的因素。
四、教學過程
1、預習檢查、總結疑惑:
檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑,使教學具有了針對性
2、情景導入、提出疑問:
教師首先提問:在化學實驗和日常生活中,我們經常觀察到這樣的現象:有的反應進行的快,有的進行的慢請大家舉例說明。物理學中用什么定量描述物體的運動快慢?――速度。不考慮速度的方向稱之為速率?;瘜W中用化學反應速率來表示化學反應的快慢。
3、自主學習、小試身手:
學生活動一:自主學習(閱讀P47―P48,并完成相關內容)
板書:
一、化學反應速率
1、定義:表示化學反應快慢的物理量叫做化學反應速率。
2、表達方式:通常用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
3、表達式:
4、單位:mol/(L?min)或mol/(L?s)
【學生活動二:小試身手】反應:N2+3H2 2NH3在密閉的容器中進行,C(N2)= 2 mol/L C(H2)= 6 mol/L C(NH3)= 2 mol/L試完成(1)分別求N2、H2、NH3濃度的變化量C?(2)分別用N2、H2、NH3求該反應的化學反應速率V?
計算結果:(1)C(N2)= 1 mol/L C(H2)= 3 mol/L C(NH3)= 2 mol/L;(2)v(N2)=0.5 mol/(L?s) v(H2)=1.5 mol/(L?s) v(NH3)=1 mol/(L?s)
【思考與交流】
1、反應速率是瞬時速率還是平均速率?
2、同一化學反應,用不同的物質表示其反應速率時,數值相同嗎?意義相同嗎?
3、同一化學反應,不同物質表示的反應速率之比與什么有關?
結論:
1、化學反應速率表示的是平均反應速率。
2、同一反應用不同物質表示的化學反應速率數值可能不同,但表示的意義是相同的,而且必須注明反應物質。
3、同一化學反應中各物質的反應速率之比等于反應方程式中化學計量數之比。
(設計意圖:通過練習,使學生掌握有關反應速率的計算。)
【思考與交流】
1、在相同條件下,鋁和鐵同時與酸反應,誰反應的更快?為什么?(內因)
2、你家里的酸奶通常放在什么地方?為什么?(外因)
設問由以上兩題:化學反應的速率受哪些因素的影響?
板書:
二、影響化學反應速率的因素
1、內因:反應物的性質;2、外因:
【學生活動三:分組討論】(根據我們已有的知識和日常生活經驗,你認為哪些外界因素可能會影響化學反應的速率?)
【學生】溫度、催化劑、濃度、壓強、反應物的狀態、固體表面積、光等。
【學生活動四:分組實驗】(根據我們現有的藥品,分別設計實驗,探究溫度、催化劑對化學反應速率是如何影響的,注意觀察實驗現象并比較和思考完成探究學案。)
【實驗2-5】
【結論1】當其它條件不變時,升高溫度,化學反應速率增大;降低溫度,化學反應速率減小
【實驗2-6】
【結論2】加入催化劑(正)能加快化學反應的速率。
(設計意圖:通過學生實驗讓學生體驗影響反應速率的因素。)
【思考與交流】1、請預計大理石分別與0.1mol/L和1mol/L的鹽酸反應的快慢。你能得出什么結論嗎?
【結論3】增大反應物的濃度反應速率加快,減小反應物的濃度反應速率減慢.
2、塊狀CaCO3、粉末狀CaCO3與0.1 mol/L的鹽酸反應誰快誰慢?為什么?
【結論4】增大固體表面積可以加快反應速率(接觸充分).
【教師】除此之外,請你結合生活經驗舉例說明其他影響化學反應速率的外界條件因素?探究影響化學反應速率的外界條件因素有什么意義?(教師組織學生分組討論)
【師生總結】控制反應條件,提高那些對人類有利的反應速率,降低那些對人類反應不利的反應速率。
5、反思總結,當堂檢測:教師組織學生反思總結本節課的主要內容,并進行當堂檢測。
信息技術的飛速發展使多媒體教學成為一種新的教學模式,越來越多的教育基于多媒體教學而實現,多媒體作為新生事物,進入化學課堂已經顯示了它強大的生命力。
目前,應用多媒體教育手段進行教學主要體現于課堂教學形式上,即課件形式,并與傳統教學方法相結合,通過電子課件設計,教育信息能夠快速、準確、全面地傳授給學生。同時,這種教學方式又以其特有的形象性和科學性,在教學中發揮其魅力,促進了教學形式的豐富多彩、教學過程的優化組合和教學質量的普遍提高,從而給教育教學注人了新的活力和生機。
在提倡素質教育的今天,我們都明白“授人以魚,不如授人以漁”的道理。但如何讓學生在課堂教學中作為主體,積極主動的去探索知識,從而培養學生的觀察、思維、動手、創新等能力,仍是目前困擾我們教師的一大難題。本案例是高中化學必修2《化學反應速率和限度》一節內容在新課程環境下具體的教學實踐,本人利用多媒體技術與實驗探究相結合組織教學,是多媒體技術與高中化學探究式教學的一個整合案例。
二、教學分析
1.教材分析:課程標準關于化學反應速率與限度的內容在初中化學,高中必修模塊和選修模塊中均有安排,既有學習的階段性,又有必修、選修的層次性,在具體內容上前后還有交叉和重疊,學生概念的形成和發展呈現一種螺旋式上升的形態。本節從日常生活中學生熟悉的大量化學現象和化學實驗入手,引出反應速率的概念,在此基礎上又通過實驗探究,總結影響化學反應速率的因素,但不涉及對反應速率進行定量計算或同一反應中不同物質間反應速率的相互換算。在教學過程中應注意嚴格把握教學內容的深、廣度和教學要求,不能隨意提高知識難度。
2.學情分析:學生通過一年多的化學學習,了解到不同的化學反應速率有快有慢,同一個化學反應在不同的外界條件影響下也可能速率不同,以此為契機在教學中變驗證為探究,激發學生學習的主動性,并培養學生嚴謹求實的科學態度。
三、教學目標
知識與技能:
1.通過實例和實驗初步認識化學反應的速率及其影響因素。
2.通過探究化學反應速率的影響因素,學習實驗探究的基本方法,提高觀察和動手實驗的能力,初步學會比較、歸納等科學研究方法以及變量控制思想在科學研究中的應用。
過程與方法:
1.合作完成探究化學反應速率的影響因素的相關實驗。2.通過實驗形成化學反應速率的概念,并且探究影響化學反應速率的因素。
情感態度與價值觀:
1.通過學習,培養小組合作、交流表達及科學探究的能力。
2.激發學生參與化學科技活動的熱情,培養其將化學知識應用于生產、生活實踐的意識,能夠對與化學有關的社會和生活問題作出合理的判斷。
3.通過對化學反應速率影響因素的探究,增進學生對化學科學的興趣與情感,體會化學學習的價值。
四、教學重點、難點
教學重點:
1.化學反應速率的概念及表示方法。
2.設計實驗探究影響化學反應速率的因素。
教學難點:
1.實驗探究化學反應速率的方法設計和操作。
2.如何克服學生自主活動時間與完成學習任務的矛盾。
五、教學方法與手段
多媒體技術與實驗探究相結合。其主要過程設計為:
創設情景,引導發現,探索問題提出新的概念提出研究題目組織探究學習活動,收集信息內化、概括、建立概念體系實際應用。
六、探究實驗的準備
5的H2O2溶液,MnO2粉末,1mol/L FeCl3溶液,蒸餾水,冰塊。
燒杯,試管,鐵架臺(帶鐵圈),石棉網,酒精燈,溫度計,玻璃棒,藥匙。
六、教學過程
模塊一 化學反應速率概念的提出
教師活動學生活動設計意圖
[引入]影像資料展示:不同食品的保質期(不同溫度);煙花爆竹的燃放過程;建筑物的腐蝕風化;鐵橋生銹;溶洞的形成……聚焦問題情境,展開討論,在這里會有更多的關于不同化學反應速率的日?,F象在學生的討論中產生激發學生興趣,加強對化學反應速率的感性認識
[提問]不同的化學反應進行的快慢千差萬別,根據什么現象來判斷化學反應的快慢?小組思考、討論、匯報感性認識,培養學生思維發散能力與知識遷移運用能力
引導學生,拓寬思路歸納總結:氣泡的多少,固體量的減少,渾濁程度,溫度的變化,顏色的變化……化學反應速率的定性觀察,為后面引入定量實驗做鋪墊
[引導]有的化學反應進行得快,有的化學反應進行得慢,“快”和“慢”是相對而言的。集中注意,傾聽學生的求知欲被激發,思維能力也活躍起來
[提問]如何定量表示化學反應的快慢?小組思考、討論、匯報:單位時間產生氣泡的個數,單位時間固體量的減少,單位時間溫度的變化……引入正題,由感性認識到定量分析,引導學生尋找知識間的相互聯系,逐步學會比較、歸納等學習方法。
[引導]要統一標準,用單位時間內某個物理量的變化來表示,在實際應用中,很多化學反應都在溶液中進行。歸納總結:與物理中的速度很接近,化學反應速率是用單位時間(如每秒、每分、每小時)內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示。內化、概括、建立概念體系,培養學生歸納總結的能力
[強化概念]進一步用更簡略的數學語言來表示化學反應速率,并且推導化學反應速率的單位。通過簡單的練習了解化學反應速率的含義提高知識的可利用性,將陳述性知識組織成程序性知識。培養學生思維發散能力與知識遷移運用能力
關鍵詞:化學反應速率;化學反應速度;正反應速率;逆反應速率;化學平衡
文章編號:1008-0546(2013)01-0078-02
中圖分類號:G633.8
文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.01.031
一、化學反應速率與化學反應速度
在化學教材和論文中,經常可見到化學反應速率和化學反應速度這兩個詞語,它們常被用來表達相同的含義,即化學反應進行快慢的程度。但是,物理學上速率和速度是兩個不同的概念。速率是一個標量,標量是有大小而無方向的量;而速度卻是失量,既說明大小又表明方向。所以,速率僅為絕對大小,不會有表現方向的正或負;而速度則不然,可能是正值或負值,代表了兩個相反的方向。當然,化學反應多數都是可逆反應,的確是存在兩個不同的方向,但是,化學反應的方向是化學熱力學重點討論的問題。而化學反應速率則是化學動力學中的主要問題,在數值上僅表現化學反應進行的快慢,而不反映進行的方向。
在中學課本中,化學反應速率是采用反應物或生成物的濃度隨著時間的變化率來表示。公式如下:
平均速率v=
瞬時速率 =
對于反應物,濃度的變化為減少量,化學反應速率即是反應物的消耗速率;對于生成物,濃度變化為增加量,化學反應速率即是生成物的增加速率。無論以哪個物質來計算化學反應速率,濃度變化均取正值,所以化學反應速率也絕不會出現負值。
所以,在語言上使用化學反應速率比化學反應速度更合理,建議摒棄化學反應速度的用法而統一使用化學反應速率這一術語。并且建議在公式中加絕對值符號,即:v=, =
濃度的變化取末、始態即反應物或生成物在反應后和反應前的濃度之差,即使濃度的變化有正、負值,但最終的速率都為絕對值。這樣更能體現化學反應速率的標量性質,僅有大小而無表現方向的正、負號。
二、化學反應速率、正反應速率及逆反應速率
中學階段,在專門學習化學反應速率時并沒有涉及正反應速率和逆反應速率。但是,在學習化學平衡時說到:當可逆反應的正反應速率與逆反應速率相等時化學反應達到平衡狀態。而對正反應速率和逆反應速率的概念缺乏進一步的解釋,造成學生對化學反應速率、正反應速率及逆反應速率理解上的混亂。通過互聯網查詢發現提出相關問題的不少而回答準確清楚的卻并不多。不少人認為:可逆反應的化學反應速率即為這個反應的正反應速率。
化學反應速率既非正反應速率亦非逆反應速率,而是兩者之差。對于一個可逆反應同時存在著正方向進行的反應和逆方向進行的反應。而整個化學反應表現為在這兩個方向上綜合進行的結果。
以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)為例,同時存在著正反應(2SO2+O22SO3)所導致的SO2、O2的消耗、SO3的增加和逆反應(2SO32SO2+O2)所導致的SO3的消耗和SO2、O2的增加。因此,正反應速率即為由于正反應進行所導致的SO2、O2的消耗速率或者SO3的增加速率;而逆反應速率則為由于逆反應進行所導致的SO3的消耗速率和SO2、O2的增加速率。而化學反應速率則是作為一個反應整體宏觀上反應物SO2、O2的消耗速率或者SO3的增加速率。當然,約定俗成,方程式從左至右為反應進行的正方向。
當反應達到平衡時正反應速率等于逆反應速率,此時的化學反應速率即為零,因為各物質的濃度不再隨時間而變化。但是,正反應速率和逆反應速率不為零。
化學反應速率可以通過實驗測定隨著反應的進行反應物或生成物濃度的變化而得到。但是單純通過實驗卻不能測定正反應速率或者逆反應速率,因為只能測定出宏觀上物質濃度的變化卻無法獲知濃度的改變中哪些是因為正反應、哪些又是由于逆反應所導致的。
三、化學平衡和化學反應速率
在中學教學中,教師通常將正反應速率和逆反應速率作為化學反應達到平衡及導致化學平衡移動的原因。通過調查學生課堂筆記、網絡查閱教師教案及教參,發現許多中學教師都是這樣講述的:當可逆反應的正反應速率等于逆反應速率時化學反應達到平衡。而當外界條件發生變化,導致正、逆反應速率不相等時原有的平衡狀態被打破,若正反應速率大于逆反應速率則反應向正方向移動,而逆反應速率大于正反應速率反應向逆方向移動,直到正、逆反應速率再次相等而達到新的化學平衡狀態。
而在一些大學化學教材中講到化學平衡時卻對化學反應速率只字不提,僅僅是因為中學已經學習過而不再提及嗎?
其實,經典的化學熱力學僅從反應前、后狀態的能量變化的角度出發,去探討反應的可能性(即反應進行方向的判斷)與限度問題(即化學平衡),并未涉及反應從始態到終態之間的過程,不涉及反應從一個平衡狀態到另一個平衡狀態過渡的快慢。也就是說,熱力學基礎上建立的對化學反應(包括化學平衡問題)的結論,與反應速率之間沒有任何的聯系。[1]
經典熱力學通過反應前、后的狀態的變化,即ΔG(反應后的狀態與反應前的狀態的吉布斯自由能變化)來判斷一個反應能否自發進行以是否達到平衡。ΔG<0,反應能自發進行,即反應總是自發向吉布斯自由能減少的狀態進行的,也就是說若反應后整個反應體系的吉布斯自由能小于反應前的吉布斯自由能,那么反應肯定向正反應方向自發進行;而ΔG=0,反應達到平衡狀態,即前、后狀態的吉布斯自由能相等則說明已達到化學反應限度,所謂限度也就是在當前條件下反應體系的吉布斯自由能已經降到了最低,同時,反應物的轉化率也達到最高。當反應條件發生變化原有平衡狀態被打破時,若ΔG<0則平衡向正方向移動,ΔG>0則平衡向逆反應方向移動。其實,這也是“能量最低原理”這個自然界普適規律的體現,即“自然變化進行的方向都是使能量降低,因為能量越低越穩定。”
所以說,在中學階段將化學平衡的原因歸結為正反應速率等于逆反應速率,并認為正反應速率不等于逆反應速率是化學平衡移動的根本原因都是不夠嚴謹的。但是,因為中學還未學習到吉布斯自由能的內容,似乎只能用化學反應速率來解釋化學平衡問題同學們才容易理解。因此,建議中學教師在講解時注意措詞:正反應速率等于逆反應速率只能說是化學反應達到平衡的一個標志而不是其根本原因或本質;化學平衡移動的方向也不必借助正反應速率與逆反應速率的比較來判斷,而直接用勒夏特列原理來分析即可。即使介紹在化學平衡移動時正反應速率與逆反應速率大小的不同,也必須說明化學反應速率的變化與化學平衡的移動總是相互伴隨發生的過程,但并非正、逆化學反應速率的變化導致化學平衡的移動亦非化學平衡的移動導致化學反應速率的變化,化學平衡及其移動的本質將在大學化學中做深入的介紹。
人教版高三上冊化學溶液與膠體教案
一、教學目標
1、了解溶液的組成。理解溶液中溶質的質量分數的概念,并能進行有關計算。
2、了解膠體是一種常見的分散系。
二、知識點分析
1.膠體的性質及應用
(1)膠體由于分散質粒子直徑在1nm~100nm之間,表面積大,有強的吸附能力,因而表現出下列特性:
①能通過濾紙而不能透過半透膜——用于懸濁液、膠體、溶液的分離。
②對光的散射作用——一束光通過膠體時產生一條光亮通路——丁達爾效應——鑒別溶液和膠體。
③受水分子從各個方向大小不同的撞擊作用——膠粒在膠體中做不停息地、無規則運動——布朗運動——膠體能均一、較穩定存在的原因之一。
④膠粒在膠體溶液內對溶液中的離子發生選擇吸附使膠體粒子帶電(例Fe(OH)3膠粒帶正電,硅酸膠體的粒子帶負電)——膠粒在外加電場作用下做定向移動——電泳——除塵——膠體能穩定存在的主要原因。
(2)膠粒帶電規律
一般來講金屬氧化物及其水化物形成的膠體粒子帶正電荷;非金屬氧化物及水化物、金屬硫化物形成的膠體粒子帶負電荷。
(3)膠體的聚沉方法及應用
①加熱——加速膠體粒子運動,使之易于結合成大顆粒。
②加入電解質——中和膠粒所帶電荷,使之聚結成大顆粒。
③加入帶相反電荷的膠體——互相中和電性,減小同種電荷的相互排斥作用而使之聚集成大顆粒。
④應用:如制豆腐、工業制肥皂,解釋某些自然現象,如三角洲。
2.關于溶解度計算的方法
(1)溫度不變時,蒸發溶劑或加入溶劑時,析出或溶解溶質的質量x
溶解度
(2)若溶劑不變,改變溫度,求析出或溶解溶質的質量x
溶解度1
(3)溶劑和溫度改變時,求析出或溶解溶質的質量x:
先求飽和溶液中溶質和溶劑的質量,再求形成的新飽和溶液中的溶劑、溶質質量,并與新飽和溶液的溶解度構成比例關系計算。
(4)加入或析出的溶質帶有結晶水:
既要考慮溶質質量的變化,又要考慮溶劑質量的變化。一般情況下,先求原飽和溶液的溶質與溶劑,再求構成新飽和溶液中所含溶質與溶劑。
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課題3 制取氧氣 (第1課時)
教學目標:
基礎層目標: 1、了解實驗室制取氧氣的主要方法和原理
2、理解分解反應,區別化合反應和分解反應
3、知道催化劑和催化作用
提高層目標: 1、初步了解通過化學實驗制取新物質的方法
2、知道催化劑是否參加化學反應
高水平層目標:1、思考實驗室制取氣體的方法,總結選取發生裝置的規律
2、初步建立“理論分析――實驗設計――實驗操作”的科學思路
重點、難點: 1、實驗室制取氧氣的方法和原理
2、 催化劑、分解反應的概念
教學過程:
【課前預習】 1、如何檢驗一瓶無色氣體是氧氣?
2、如何檢驗兩瓶無色氣體:氧氣、空氣?
3、如何鑒別三瓶無色氣體:空氣、氧氣、氮氣?
4、如何鑒別四瓶無色氣體:空氣、氧氣、氮氣、二氧化碳?
【課內探究】
(導入)上一節學習氧氣性質時,我們已經知道氧氣可以用二氧化錳和過氧化氫接觸制取,具體的反應原理是怎樣的呢?下面我們通過實驗來探究一下。
(板書)一、過氧化氫分解制氧氣
(師)請同學們按照學案中的表格,利用桌上的實驗器材,做過氧化氫分解制取氧氣的實驗,填好實驗現象,并認真思考表格最后一欄中的問題。
(設問)二氧化錳在這個反應中到底起什么作用?
(實驗2-5)與補充加熱實驗:
說明:1、補充加熱實驗的目的是讓學生真正認識到過氧化氫在沒有二氧化錳的情況下自己能分解放出氧氣,從而更清晰的認識到二氧化錳在該實驗中的作用。
(學生分組實驗,老師巡回指導)糾正同學們不正確的實驗操作,參加個別小組的討論,了解學生的思維過程。
(師)好,大部分小組已經做完實驗了,現在找幾個小組起來說說他們組的實驗現象和結論(最少三個小組),其他小組的同學可以進行補充說明。
(生)敘述實驗現象和結論,其他組的同學進行補充。
(同學們一般都會得出二氧化錳不是反應物,并且加快了過氧化氫的分解速度)
(師)二氧化錳不是反應物,那它是干啥的?請同學們用2分鐘閱讀課本38頁,回答下列問題。
(生)自主學習: 1.化學反應里,能其他物質的化學反應速率,而本身的 和在反應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑,又叫觸媒。
2.催化作用:。
3.二氧化錳能做過氧化氫溶液分解的催化劑,過氧化氫溶液分解還可加入;由此可知一個反應的催化劑不止一種。
4.過氧化氫分解的文字表達式。
(師)好,現在找個同學說說他的答案
(生)說自主學習題答案
(師)糾正不正確的答案
(板書)過氧化氫 二氧化錳 水+氧氣
(師精講)在常溫下,沒有加入二氧化錳時,過氧化氫溶液分解放出氧氣的速度很慢,加熱時才較快速放出氧氣,而在常溫下加入二氧化錳后,過氧化氫溶液就能迅速產生氧氣,可見二氧化錳起了一個加快化學反應速率的作用?;瘜W上就把二氧化錳這樣的能改變其他物質的化學反應速率,而自己的化學性質和質量在化學反應前后都沒有發生變化的物質叫催化劑。下面請同學們討論以下4個問題
(生)小組討論
討論交流:
1.催化劑在化學反應中只能是“加快”化學反應速度嗎?
2.催化劑的特點:
3.為什么催化劑定義中只強調催化劑的“化學性質” 在化學反應前后不變,為什么不包括物理性質?
4.在寫文字表達式時,催化劑寫在反應條件上,你認為催化劑參加化學反應嗎?(做出自己的猜想,可以課后去查資料,也可以去問老師)
(找幾個同學起來說說討論的結果,第四題留待課后)
(師精講)催化劑概念中的
“一變”:改變化學反應速率(包括加快和減慢,像鋼鐵生銹、橡膠老化、食物的變質我們都愿意它們發生得越慢越好,如在使用油脂里加入一些催化劑防止酸敗,這就是催化劑減慢化學反應速度的例子)
“兩不變”:質量和化學性質(催化劑的物理性質可能發生變化,因為有很多化學反應是放出熱量的,可能使催化劑在反應后改變狀態,因此只是質量和化學性質一定不變)
(過渡)除了過氧化氫,實驗室還可以用氯酸鉀、高錳酸鉀制取氧氣,怎么制呢?
(板書)二、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣
(展示樣品)觀察氯酸鉀、二氧化錳、高錳酸鉀的顏色、狀態并填在下面:
氯酸鉀 二氧化錳高錳酸鉀
(師演示)將氯酸鉀和二氧化錳混合后放入小試管中加熱,用帶火星的小木條檢驗。
(生)觀察并記錄實驗現象,完成下列題目。
二氧化錳在反應中所起的作用是;該反應的文字表達式: 。
(板書)氯酸鉀 二氧化錳
氯化鉀+氧氣
(師)高錳酸鉀放入小試管中加熱,用帶火星小木條檢驗。
(講述)高錳酸鉀具有殺菌消毒的作用,醫院里常用作消毒劑,俗稱“PP”粉,實驗證明高錳酸鉀受熱可產生氧氣,同時生成錳酸鉀和二氧化錳。
(板書)高錳酸鉀 錳酸鉀+二氧化錳+氧氣
(討論)分析上述三個制取氧氣的反應,它們有什么共同特征?與化合反應有什么不同?
(講述)化學上把這種由一種反應物生成兩種或兩種以上的其他物質的反應,叫做分解反應。
(板書)三、分解反應:由一種反應物生成兩種或兩種以上的其他物質的反應,表示為:
AB A+B,特點是“一變多”
(師總結)分解反應和化合反應都是化學反應的基本類型。
(課堂小結)學完本節課,你的收獲?
(生總結)實驗室制取氧氣通常用分解過氧化氫溶液和加熱高錳酸鉀或氯酸鉀的方法。二氧化錳是過氧化氫、氯酸鉀制取氧氣的催化劑,了解催化劑的概念和特點。通過對比化合反應又認識了分解反應。
鞏固檢測:
1.催化劑在化學反應中所起的作用是( )。
A.加快化學反應速率 B.使生成物質量增加
C.改變化學反應速率 D.減慢化學反應速率
2.實驗室可用于制取氧氣的藥品( )
A.空氣 B.過氧化氫或二氧化錳 C.高錳酸鉀或過氧化氫 D.二氧化錳
3.下列有關催化劑的說法中錯誤的是( )
A.催化劑可以改變其他物質的化學反應速度B.在反應前后催化劑的質量沒有改變
C.在反應前后催化劑的化學性質沒有改變 D.催化劑就是二氧化錳
4.下列反應屬于分解反應的是( )
5. 根據實驗現象,補充結論
試管內藥品 帶火星的木條復燃情況 結論(是否有氧氣放出)
5mL5%的過氧化氫 木條不復燃
5mL5%的過氧化氫+少量
水泥塊 木條復燃
(1)該反應的文字表達式: 。
(2)根據本實驗能否確定水泥塊是本實驗的催化劑?說出你的理由。根據你對催化劑的理解,應該增加哪些實驗?
【課后提升】
基 礎 篇
1、 寫出用過氧化氫溶液或高錳酸鉀制取氧氣的文字表達式
2、下列反應屬于分解反應的是( )
A、二氧化硫 點燃 硫+氧氣 B、石蠟+氧氣 點燃 二氧化硫
C、氧化汞加熱 氧氣+汞 D、鐵+氧氣 點燃 四氧化三鐵
3、下列說法中不正確的是( )
A、在過氧化氫溶液的分解反應中,二氧化錳起催化作用
B、氧氣的化學性質很活潑,在常溫下能與所有物質發生化學反應
C、細鐵絲在氧氣里燃燒時,火星四射,生成黑色固體
D、用排水法可以收集不易溶于水的氣體
4、實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的實驗中,不需要使用的一組儀器是( )
A、燒杯、玻璃棒 B、大使管、集氣瓶
C、酒精燈、鐵架臺 D、導管、單孔塞
5、下列有關催化劑的說法正確的是( )
A、在化學反應后其質量減小 B、在化學反應后其化學性質發生了變化
C、在化學反應后其質量增加 D、催化劑能改變化學反應速率
提 高 篇
1.某同學取用一定量的過氧化氫溶液與一定量的二氧化錳混合制取氧氣,下列有關氧氣的體積(V)、二氧化錳的質量(m)與時間(t)關系的圖示中正確的是( )
2. 在實驗室里,常采用分解 溶液或加熱 的方法制取氧氣,兩個反應均屬于 反應。在兩個反應中,都接觸到一種物質,它的名稱叫做 。在前一個反應中,它是該反應的 ,在后一個反應中,它是該反應的 。
能 力 篇
1.將一種無味的液體A裝入試管,用帶火星的木條試驗,無現象,而向其中加入少量黑色粉末B后,迅速產生氣泡,生成了使帶火星的木條復燃的氣體C,使金屬E紅熱并伸入盛有氣體C、瓶底有少量液體D的集氣瓶中,金屬E劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體F。
①寫出它們的名稱
②黑色粉末B在A的分解反應中起 作用,是這個反應的 劑。
2、為了保證長時間潛航,在潛水艇里要裝備氧氣再生裝置,有以下幾種制氧的方法:①加熱高錳酸鉀;②常溫下過氧化鈉固體與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣。