《6.2 化学反应的速率与限度》教案、导学案

13/13《6.2化学反应的速率与限度》教案【教学目标】知识与能力目标1．使学生了解化学反应速率的概念，知道浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响，初步了解如何调控化学反应的快慢；2．使学生了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点，认识化学反应的进行是有一定限度的，化学平衡是相对的。了解化学平衡的标志及平衡移动；3．通过“反应温度和反应物浓度这两个因素对反应速率的影响”等探究活动，培养学生设计半定量实验方案的能力，以及分析和处理实验数据的能力。过程与方法目标1．通过实验形成化学反应速率的概念，以及形成影响化学反应速率的因素；2．通过联想质疑、活动探究、交流研讨、观察思考等活动，提高学生分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。情感态度价值观目标“”“反应”【教学重点】1．通过实验探究认识不同的化学反应其速率不同，了解化学反应速率的概念及其表达方式；2．了解控制化学反应速率对人类生产、生活的意义；3．认识可逆反应、化学反应限度的含义；4．了解化学反应条件的控制。【教学难点】1．知道反应的快慢受浓度、温度、压强、催化剂等条件的影响；2．初步学会根据反应速率判断化学反应所能达到的限度及化学反应限度的建立。【课时安排】2课时【教学过程】【第一课时】【导入】从化学反应知道，不同的反应有快慢之分，而有些反应需要加热或使用催化剂，这是为什么呢？这就是我们这节要学习的从一个全新的角度去认识化学反应－化学反应速率与限度。【教师讲解】化学反应速率的表示方法概念：化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢程度。表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（通常用符号v表示）计算公式：v=Δc/Δt单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)【特别提醒】对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0无意义，所以不用固体或纯液体表示反应速率。【思考探究】探究化学反应速率的相关计算方法已知某条件下，合成氨反应的一些数据如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始浓度(mol·L－1)1.03.00.22s末浓度(mol·L－1)0.61.81.0请计算（1）v(N2)＝________，v(H2)＝________，v(NH3)＝________。（2）v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝________。（3）N2的转化率α(N2)＝________。【提示】（1）0.2mol/(L·s)0.6mol/(L·s)0.4mol/(L·s)（2）1∶3∶2（3）40%【知识升华】化学反应速率的计算规律与方法（1）对于反应aA+bB===cC＋dD（A、B、C、D均不是固体或纯液体），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）∶Δc（D）＝a∶b∶c∶d。【提示】在同一时间内的同一个用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，故表示化学反应速率时，必须指明具体的物质。【小结】“三段式”计算化学反应速率和转化率设amol·L－1和bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，t时刻后，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为反应物B的转化浓度，则：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始浓度/(mol·L－1)ab00转化浓度/(mol·L－1)mxnxpxqx终态浓度/(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx（1）v（A）＝eq\f(mx,Δt)v（C）＝eq\f(px,Δt)（2）α（A）＝eq\f(mx,a)×100%【实验探究】问题1：为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）？ss将2mL5%H2O2溶液与1mLFeCL3溶液的反应；待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支放入盛有冷水的烧杯中，另一支放入盛有热水的烧杯中。问题2：人们常把固体试剂溶于水配成溶液再进行化学实验，原因是什么？探究演示：对比实验将2mL5%H2O2溶液与1mLFeCL3溶液的反应；将2mL2%H2O2溶液与1mLFeCL3溶液的反应。【小结】影响化学反应速率的外界条件除了我们已经知道的催化剂外，还包括温度、反应物的浓度等【课堂练习】1．下列说法正确的是()A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C．化学反应速率的单位通常由时间单位和物质的量单位决定D．在化学反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值【解析】A、C不正确，常用单位时间内物质的量浓度的变化表示；D不正确，反应速率均为正值；B正确。【答案】B2．在一定条件下，将3molA和1molB两种气体在容积固定的2L密闭容器中混合，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2min末时生成0.8molD，并测得C的浓度为0.2mol·L－1。下列判断不正确的是()A．x＝1B．2min内A的反应速率为0.3mol·L－1·min－1C．B的转化率为40%D．x无法求解【解析】3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)n始3mol1mol00Δn1.2mol0.4mol0.2×2mol0.8mol故x∶2＝0.4∶0.8，所以x＝1；v（A）＝eq\f(1.2mol,2L×2min)＝0.3mol·L－1·min－1；α（B）＝eq\f(0.4mol,1mol)×100%＝40%。【答案】D3．在反应A(g)＋2B(g)===3C(g)＋4D(g)中，表示该反应速率最快的是()A．v（A）＝0.5mol/(L·s)B．v（B）＝0.5mol/(L·s)C．v（C）＝0.8mol/(L·s)D．v（D）＝1mol/(L·s)【解析】将速率均转化为A的反应速率。A项中，v（A）＝0.5mol/(L·s)，B项中，v（A）＝eq\f(1,2)v（B）＝0.25mol/(L·s)，C项中，v（A）＝eq\f(1,3)v（C）＝eq\f(0.8,3)mol/(L·s)，D项中，v（A）＝eq\f(1,4)v（D）＝0.25mol/(L·s)，数值大者反应速率快。【答案】A【题后归纳】反应快慢的比较方法（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，要比较v（A）与v（B）的相对大小，即比较eq\f(vA,a)与eq\f(vB,b)的相对大小，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，则用v（A）表示的反应速率比用v（B）表示的反应速率大。【第二课时】【导入】复习导入【教师讲解】1．可逆反应（1）正向反应：由反应物得到生成物的化学反应。（2）逆向反应：由生成物得到反应物的化学反应。（3）可逆反应：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。（4）可逆反应的特点：双向性、双同性、共存性2．化学反应的限度图示（教师进行读图指导）：读图分析（化学平衡状态的建立）：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。归纳小结（化学反应的限度）：可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。【学生探究】探究化学平衡建立的过程及特征在一定温度下，将0.1molN2和0.4molH2充入1L含有催化剂的密闭容器中，发生反应N2＋3H22NH3一段时间后达到平衡。请探究下列问题并归纳总结化学平衡的特征。（1）反应过程中c(N2)、c(H2)、c(NH3)有什么变化？【提示】c(N2)与c(H2)逐渐减小，c(NH3)逐渐增大。（2）反应过程中，v(正)、v(逆)如何变化？【提示】v(正)减小、v(逆)增大。（3）反应达到平衡时，v(正)、v(逆)如何？c(N2)、c(H2)、c(NH3)如何？【提示】v(正)＝v(逆)≠0，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再变化。（4）如果改变条件，平衡状态会变吗？【提示】改变条件，平衡状态可能会变化。【教师总结】化学平衡状态的特征【提示】利用v(正)＝v(逆)和组分百分含量不变作为平衡的标志。【课堂练习】题组1可逆反应与化学平衡的特征1．对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长时间后，18O原子()A．存在于SO2．O2．SO3中B．只存在于SO2．O2中C．只存在于O2．SO3中D．只存在于SO3中【解析】由于该反应是可逆的，加入18O2后生成的SO3中含有18O，SO3分解生成SO2和O2，所以SO2和O2中也含有18O。【答案】A2．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。反应从正反应开始。下列说法错误的是()A．开始正反应速率最大B．v正(SO2)∶v正(O2)＝2∶1时，反应达到平衡状态C．达到平衡v逆(SO3)最大D．开始时v逆(SO3)＝0【解析】不管是否平衡，v正(SO2)∶v正(O2)＝2∶1。【答案】B题组2化学平衡的判定3．一定温度下的恒容容器中，能标志某可逆反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡状态的是()A．混合气体的压强不随时间变化而变化B．气体总物质的量不随时间变化而变化C．2v正（B）＝v逆（D）D．混合气体的密度保持不变【解析】因为反应前后气体所以气体总物质的量、压强始终不随时间变化而变化，不能作为依据，A、B错误；当反应达到平衡时，v正（B）＝2v逆（D），C错误；因为容器的体积恒定，但是气体的质量不守恒，所以只要反应未达到平衡，密度就变化，反应达到平衡时，密度不再变化，D正确。【答案】D【题后归纳】化学平衡状态的判定（1）速率标志eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\al(同一物质：v正X＝v逆X,不同物质：\f(v正X,v逆Y)等于X、Y的,化学计量数之比)))（2）组成标志eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(各组分浓度不变,各组分的物质的量、质量或体积分数不变,反应物的转化率不变,含有色物质的体系颜色不变))（3）对于压强、密度、平均判断要视条件或反应特点而定，总之要抓住“变量不变”即可——如果所给的物理量随着反应的进行是一个变量，在某时间段内不变，就可以说明反应达到平衡状态；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。【教师讲解】1．化学反应条件的控制（1）促进有利反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(提高原料利用率,加快反应速率))（2）抑制有害反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(减缓反应速率,减少甚至消除有害物质的产生,控制副反应的发生))2．燃料燃烧的条件（1）燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。（2）温度达到燃料的着火点。3．提高燃料燃烧效率的措施（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。（2）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。4．提高燃料燃烧效率的实质和意义（1）实质：从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。（2）意义：节约能源、节省资源、减少污染等。【课堂练习】题组化学反应条件的控制1．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是()A．空气量越多越好B．应通入适当过量的空气C．固体燃料燃烧前最好粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出【解析】燃料充分燃烧，把雾化都是为了增大与空气的接触面积以利于充分燃烧，而空气的量要适当过量，因空气量过多，会带走一部分热量。【答案】A2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是()A．能够节约原料和能源B．能够提高产品的产量C．能够提高经济效益D．能够提高化学反应速率【解析】提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。【答案】D《6.2化学反应的速率与限度》导学案【学习目标】1．通过实验认识化学反应的速率。2．理解基本的化学反应速率的概念和影响化学反应速率的外界条件。3．理解化学平衡的概念；4．掌握化学反应限度的外部特征；【学习重难点】1．化学反应速率的概念，影响化学反应速率的因素。2．化学平衡的概念及特征。【学习过程】（预备知识）1．列举一些在初中化学学习中或日常生活中有关化学反应快慢的例子。2．物理课本上是怎样衡量宏观物体的运动快慢的呢？化学反应快慢又应该怎样衡量呢？外界条件对可逆反应速率的影响（以N2+3H22NH3△H＜0）（1）减压：v(正)，v(逆)。（2）增加(N2的浓度)：v(正)，v(逆)。（3）T、P一定，充入稀有气体：v(正)，v(逆)。（4）T、v一定，充入稀有气体：v(正)，v(逆)。（5）使用催化剂：v(正)，v(逆)。（基本知识）一、化学反应速率1．定义：通常用单位时间内()来表示。2．物理意义：表示化学反应进行的程度的物理量。3．数学表达式：v=。4．常用单位：或。注意：（1）在同一化学反应里，用不同物质表示的化学反应速率不一定，但表示的意义，故在反应时应指明用哪种物质来表示。（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取值，化学反应速率可表示某一时间段内的速率，而非速率（填平均或瞬时）。（3）在同一化学反应中，不同的物质表示同一化学反应的速率，各物质的速率之比等于化学方程式中的之比。（4）固体或气体反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是变的，因此一般用固体、纯液体表示化学反应速率；【课堂练习1】已知反应A+3B==2C+D在某段时间内以A的浓度表示的化学反应速率为1mol/(L·min)，则此段时间内以C的浓度表示的化学反应速率为（）A．0.5mol/(L·min) B．1mol/(L·min)C．2mol/(L·min) D．3mol/(L·min)【课堂练习2】将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生反应：2A（g）+B（g）==2C(g)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol/(L·s)用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol/(L·s)2s时物质A的转化率为70％2s时物质B的浓度为0.7mol/L其中正确的是（）A．B．C．D．转化率=反应中消耗的量/反应开始时投入的该物质的总量二、化学反应速率大小的比较1．对于反应：mA+nB=pC+qD，v（A）:v（B）:v（C）:v（D）＝。2．比较相同条件或不同条件下同一化学反应的反应速率的大小，应把用不同物质或不同单位表示的反应速率转化为用来表示的反应速率后，才能比较。【课堂练习3】在四个不同的容器中，采用不同条件进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（）A．v（H2）=0.1mol/(L·min)B．v（NH3）=0.3mol/(L·min)C．v（N2）=0.2mol/(L·min)D．v（H2）=0.3mol/(L·min)三、影响化学反应速率的因素1．内因：由反应物的决定2．外因(外界条件对化学反应速率的影响)（1）温度对化学反应速率的影响当其它条件不变时,升高温度,可以反应速率；降底温度,可反应速率。（2）催化剂对化学反应速率的影响催化剂能化学反应速率。总结：影响化学反应速率的外界条件,除了、，还有：①固体的表面积。一般说固体反应物的表面积，反应速率；固体反应物的表面积，反应速率。②反应物的状态。③溶液的浓度：反应物浓度，化学反应速率；减小反应物浓度，化学反应速率。【课堂练习4】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10ml，2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2molL的X溶液

C．10℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液【课堂练习5】铁片和稀硫酸制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（）A．加热B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉四、化学反应的限度1．可逆反应进行的化学反应叫做可逆反应。2．化学平衡状态（1）当一个可逆反应的相等时，不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。化学平衡状态是给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度，此时反应物的转化率。①反应刚开始时：反应物浓度，正反应速率。生成物浓度，逆反应速率。（填“最大”或“最小”）②反应进行中时：反应物浓度，正反应速率。生成物浓度，逆反应速率。（填“增大”、“减少”或“不变”）③反应达到平衡后：反应物浓度