选修四第二章化学反应速率和化学平衡教材分析

1、选修四第二章选修四第二章化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡教材分析教材分析建构建构化学基本观念化学基本观念在选修在选修4第二章教学内容的体现第二章教学内容的体现高中生三重表征思维方式的培养研高中生三重表征思维方式的培养研究究山东师范大学毕华林教授指导的山东师范大学毕华林教授指导的硕士研究生课题硕士研究生课题n宏观微观符号（图像）三种表征方式n表征是信息在头脑中的呈现方式，是指信息或知识在心理活动中表现和记载的方式。n宏观表征：宏观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，主要是指物质所进行的外在可观察的现象在学习者头脑中的反映。n微观表征：微观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，主要是指不

2、能通过直接观察得到的有关物质的结构、组成、反应机理等微观领域的属性在学习者头脑中的反映。n符号(图象)表征：符号在大脑中的呈现方式，是用符号来实现客体在头脑中的表征形式，是表征系统中较高级的表征。n教学中对宏观微观符号（图像）三种表征方式的具体体现（1）第二节影响化学反应速率的因素n 实验2-2、实验2-3、实验2-4分子的有效碰撞理论P3能量关系图n（2）第三节第三课时教研重点：三维教学目标的研究与实施教研重点：三维教学目标的研究与实施选修选修4第二章课标要求及解读第二章课标要求及解读 三维目标中三维目标中知识和技能目标与过程和方法目标的关系知识和技能目标与过程和方法目标的关系教材各栏目承载

3、的功能和实施教材各栏目承载的功能和实施 n4个学与问(P17、P18、P27、P35）n2个科学探究 P21 P23n7个实验n1个思考与交流n1个科学史话n1个科学视野n反应速率的本质是单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化 n单位时间内浓度、质量、体积、颜色、浑浊度等可计量的性质（数据）的变化都可成为反应速率的定量表示方法n同一反应，所测量的物质对象不同，所得速率的数值不同，它们之间可以换算教学内容与实施过程教学内容与实施过程n通过测量某些可测、易测的数据来测定反应速率 。n可根据不同的实验条件和要求，选择测量的指标。教材中实验21是计划通过测量单位时间H2的体积变化来表示反应速率，但实

4、验现象并不明显，教学中可用好“学与问”栏目，引导学生充分讨论其它可测量的指标及测量方法，并根据实验室条件进行测量。 通过实验探究温度、浓度、压强和通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律识其一般规律 n归纳法的应用：取样的科学性和代表性（认真阅读实验2-2、2-3的实验步骤,观察试剂的选择与用量等因素的变化规律,为接下来的科学探究碘离子的氧化受温度影响的实验设计做好准备）n控制实验条件方法的应用：对比实验（单因素实验）的设计方法（P21科学探究）n从微观层面理解温度、浓度、压强对化学反应速率的影响 （不作考试要求）知道活化能的涵义知

5、道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响及其对化学反应速率的影响 n活化能只能用实验方法测得，并以测量温度对反应速率的影响为主要方法。n活化能是用来破坏或减弱反应物化学键的，理论上反应物只要不是自由的离子或原子，就需要克服活化能才能反应。n改变反应体系的能量，或改变活化能的方法都可以改变反应速率。n催化剂就可改变相应反应体系的活化能，从而改变反应速率，对于一个可逆反应，降低正反应的活化能，同时也降低了逆反应的活化能，因此化学平衡不发生移动。 通过催化剂实际应用的事例，认识其在生通过催化剂实际应用的事例，认识其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用产、生活和科学研究领域中的重大作用 能用焓变和熵变

6、说明化学反应的方向能用焓变和熵变说明化学反应的方向 n从混乱度的角度形成对熵的概念的粗浅认识n结合一些简单的具体实例了解焓变和熵变共同决定反应进行的方向 该节教学设计请参考上学年教研活动资料描述化学平衡建立的过程描述化学平衡建立的过程 n化学平衡建立的基础，是可逆反应中反应物和生成物浓度的变化导致的正、逆反应速率的变化 n可逆反应的内涵：逆反应什么时候发生、可逆反应与化学平衡状态的关系、平衡移动过程中正逆反应是否发生、移动结果的外观现象n正反应速率、逆反应速率和总反应速率的概念、变化趋势、相对大小 n化学平衡状态的本质特点与外观表现的关系n教学中可通过实验数据、有效碰撞模型理论模型，vt图、c

7、t图等从多角度建立“宏观微观图像”三种表征的关系，从而建立起化学平衡的概念通过实验探究温度、浓度和压强对化学通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释平衡的影响，并能用相关理论加以解释n化学平衡移动的本质是正、逆反应速率的变化所引起的 n用外界条件的改变对正、逆反应速率的变化导致总速率变化来解释外界条件对化学平衡的影响 关于化学平衡移动影响因素（或勒沙特列原理）的教学，师生常常将研究的重点放在移动方向的判断上，似乎懂得各种条件改变下熟练判断移动方向就达成学习目标了，往往忽略了平衡移动过程的重要性及其本质原因。 （用第三节第三课时通过作V-t图来理解） 化学平衡的移动问

8、题，将来这些知识在电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡中将广泛运用，而且在后续研究这些平衡问题时，除了定性的要求，定量、半定量分析的要求是很高的，那时候化学平衡的相关规律和分析方法是直接作为工具来使用的，所以现在初学化学平衡理论时就应该把有关基础落实到位。知道化学平衡常数的涵义知道化学平衡常数的涵义，能利用，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率化学平衡常数计算反应物的转化率 n化学平衡常数只随温度变化、不随浓度变化n化学平衡常数从定量的角度描述化学平衡状态 n转化率是某反应进行到一定阶段，某指定反应物已转化的物质的量占该物质起始物质的量的百分数，反应一旦发生，就会有转化率，而且随着反应的进行，转化

9、率也在变化，一定条件下，平衡时转化率达到最大 。n转化率与产率的关系认识化学反应速率和化学平衡的调认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用的重要作用 n防止片面、机械、绝对化地理解反应速率和化学平衡的调控，要通过介绍生产、生活实例，引导学生辩证地看待其作用n生产工艺的确定要综合考虑转化率、反应速率、能耗、原料利用率、生产周期等因素，因此确定的生产条件并不一定是理论上的最佳条件谢谢 谢！谢！（分子间的有效碰撞频率）（分子间的有效碰撞频率）化学反应速率化学反应速率单位时间内有效碰撞次数单位时间内有效碰撞次数单位体积内反应物单位体积内反应物

10、中的活化分子数中的活化分子数活化能的大小活化能的大小反应物的性质反应物的性质物质的结构物质的结构对于某个特定的化学反应来说，如何才能改变、对于某个特定的化学反应来说，如何才能改变、控制反应速率？控制反应速率？改变反应物的内能、活化能、粒子的运动速改变反应物的内能、活化能、粒子的运动速率、粒子间的碰撞几率率、粒子间的碰撞几率教学过程教学过程n-通过对三、三、【科学探究】【科学探究】阅读科学探究，把你不懂的阅读科学探究，把你不懂的地方提出来大家讨论。地方提出来大家讨论。请设计实验探究溶液出现蓝色与温度的关系请设计实验探究溶液出现蓝色与温度的关系1、取两支试管，先分别向两支试管中加入、取两支试管，先

11、分别向两支试管中加入2 mL KI溶液，溶液，再加入淀粉溶液，最后加入稀硫酸再加入淀粉溶液，最后加入稀硫酸2、将两支试管分别置于室温和、将两支试管分别置于室温和0 时进行实验，并记录时进行实验，并记录实验现象实验现象本实验本实验还可以如何测定锌和稀硫酸反应的速率还可以如何测定锌和稀硫酸反应的速率1、测量溶液中的、测量溶液中的H+的浓度的变化的浓度的变化2、测量溶液中的、测量溶液中的Zn2+的浓度变化的浓度变化3、测量氢气的体积或氢气的质量的变化、测量氢气的体积或氢气的质量的变化4、测量体系的压强的变化、测量体系的压强的变化5、测量锌粒的质量的变化、测量锌粒的质量的变化6、测量溶液的导电能力的变

12、化、测量溶液的导电能力的变化7、测量反应体系的热量变化、测量反应体系的热量变化（1）使学生巩固高一关于化学反应速率的表示方法。）使学生巩固高一关于化学反应速率的表示方法。（2）使学生理解化学反应速率的内涵，加深对化学反应速率）使学生理解化学反应速率的内涵，加深对化学反应速率的表示方法的理解。的表示方法的理解。（3）学习化学反应速率的测定方法。）学习化学反应速率的测定方法。1、通过、通过P17的的“学与问学与问”：化学反应：化学反应N2 + 3H2 2NH3的的氮气，氢气，氨气速率的计算氮气，氢气，氨气速率的计算，掌握，掌握化学反应速率化学反应速率和和“三段法三段法”的计算方法。的计算方法。（教

13、学片段一）（教学片段一）2、通过、通过P18实验实验2-1和学与问使学生知道：和学与问使学生知道：确定起点，确定时间确定起点，确定时间单位，找出易于测量的某种量或性质现象的变化并确定它们的关单位，找出易于测量的某种量或性质现象的变化并确定它们的关系，是研究速率的一般方法。系，是研究速率的一般方法。培养学生的实验探究能力，包括观培养学生的实验探究能力，包括观察实验、记录实验现象、分析数据及设计简单实验的能力察实验、记录实验现象、分析数据及设计简单实验的能力（教学（教学片断二）片断二）1）不变的因素）不变的因素2）控制条件（自变量）控制条件（自变量）3）结果（因变量）结果（因变量）一般是随着条件的

14、变化而发生变化的、且易于一般是随着条件的变化而发生变化的、且易于测量的物理量测量的物理量草酸溶液的浓度不同草酸溶液的浓度不同KMnO4溶液的浓度相同溶液的浓度相同温度相同温度相同测量溶液褪色的时间测量溶液褪色的时间一、【实验一、【实验2-22-2】浓度对反应速率的影响】浓度对反应速率的影响 化学平衡的建立化学平衡的建立若在一个密闭容器中充入若在一个密闭容器中充入1molN2和和3mol H2加入催化剂和加入催化剂和合适的温度，反应一段时间后达到平衡状态。合适的温度，反应一段时间后达到平衡状态。请同学们讨请同学们讨论以下问题：论以下问题：1. 逆反应什么时候开始发生？为什么？逆反应什么时候开始发

15、生？为什么？2. 随着反应的进行，反应物随着反应的进行，反应物N2和和H2的浓度和生成物的浓度和生成物NH3的的浓度如何变化？浓度如何变化？3. 浓度怎样影响反应速率？正、逆反应的速率怎样变化浓度怎样影响反应速率？正、逆反应的速率怎样变化?画出正、逆反应的速率随时间变化图形画出正、逆反应的速率随时间变化图形(v-t图图)。4. 当当v正正=v逆时逆时,反应物的浓度和生成物的浓度会不会发生反应物的浓度和生成物的浓度会不会发生变化变化?为什么为什么?教学过程问题情境，=（旧旧平衡）平衡）（新新平衡）平衡）t0t1t2图图1 1：增加增加反应物浓度反应物浓度用用图像表示浓度对化学反应速率的影响图像表

16、示浓度对化学反应速率的影响平衡向平衡向正正反应方向移动反应方向移动 用作图的形式完成用作图的形式完成P27学与问学与问 aA + bB cC + dD来说有： VA ：VB ：VC ：VD = CA ：CB ：CC ：CD =nA ：nB ：nC ：nD =a ：b ：c ：d学生活动学生活动3 3: : 思考思考（1 1）什么是化学反应速率？）什么是化学反应速率？ （2 2）对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验，你准备如）对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验，你准备如 何比较反应速率的快慢？何比较反应速率的快慢？ （3 3）判断化学反应快慢的方法有哪些？）判断化学反应快慢的方法有哪些？0Vtt1V( (

17、正正) )V( (逆逆) )=假设下图是假设下图是 改变条件前的改变条件前的vt图，请作出当增加反应物图，请作出当增加反应物的浓度后的的浓度后的vt图图 对于水平较高的学生，可以让学生自由回答，训练其发散思维。对于水平较高的学生，可以让学生自由回答，训练其发散思维。KP29P29运用图表数据建立科学概念运用图表数据建立科学概念分析数据的一般方法：（1）数据是在什么条件下测定的（2）弄清表格中有关数据所表示的化学意义及其相互关系（3）观察数据的变化趋势和规律性（4）对特殊数据的分析【引导设问】以课本P29表格第一次实验为例，从反应开始到平衡之前的这段时间里，如果我们把反应开始后每一时刻的H2、I2、HI的浓度都代入表达式c2(HI)/c(H2)c(I2)，会得到一系列计算结果，它们是否等于平衡常数，它们的变化有何特点？反应进行的方向？