《化学反应速率-第1课时》示范课教学设计【化学人教版高中选择性必修第一册(新课标)】

第一节化学反应速率第1课时化学反应速率教学目标1.了解化学反应速率的含义。2.理解化学反应速率的表达式及其简单计算。教学重难点化学反应速率的表示方法、计算。教学过程【新课导入】展示与生活有关的化学反应事例如烟花、爆炸、发霉、牛奶变质、溶洞形成、钢铁生锈等等，调动学生学习兴趣我们知道不同化学反应的速率有大有小，如火药爆炸可在瞬间完成，溶液中的一些离子反应可在分秒中实现，而室温下的塑料、橡胶老化则比较缓慢，自然界的岩石风化，溶洞形成则更是经历百年甚至千年才能完成。那么如何表示反应速率呢，今天我们来学习化学反应速率。【新知讲解】【阅读理解】阅读教材p22、23的内容，理解化学反应速率。【交流讨论】（1）怎样判断化学反应的快慢？（2）通过对实验现象的观察你能否判断出一个反应比另一个反应快多少吗？【回答】我们可以比较产生气泡的快慢，溶液颜色变化的快慢等现象比较反应速率的大小，通过实验现象不能判断一个反应比另一个反应快多少。【引言】我们需要具体数据定量判断速率的大小。【讲解】化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量的变化来表示。如果反应体系的体积是恒定的，通常使用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。化学反应速率含义1、表示方法：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。2、数学表达式：V=△C/△t3、反应速率的单位：mol/（L·s）mol·L-1·s-1或mol/（L·min）mol·L-1·min-1或mol/（L·h）mol·L-1·h-1【交流讨论】化学反应速率含义的理解。中学教材中所说的反应速率是瞬时速率还是平均速率？平均速率对于反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，能否用CaCO3来表示化学反应速率？不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。3.同一化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值相同吗？不一定相同，若化学反应计量数相同，则反应速率相同；否则，不相同。【过渡】根据化学反应速率的含义，如何计算呢？化学反应速率的计算数学表达式法：V=△C/△t2.运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤(1)写出有关反应的化学方程式。(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。(3)根据已知条件列方程计算。【课堂练习】1.在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生反应N2+3H2⇌2NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应在2s内的化学反应速率。解析:N2+3H2⇌2NH3起始量/mol: 1 3 0变化量/mol: 0.2 0.6 0.42s末量/mol: 1-0.2 3-0.6 0.4则v(N2)=0.2mol/2L×2s=0.05mol·L-1·s-1v(H2)=0.6mol/2L×2s=0.15mol·L-1·s-1v(NH3)=0.4mol/2L×2s=0.1mol·L-1·s-12.向一个容积为1L的密闭容器中放入2molSO2和1molO2，在一定的条件下，2s末测得容器内有0.8molSO2，求2s内SO2、O2、SO3的平均反应速率？解析：2SO2(g）+O2(g）⇌2SO3(g）C起始（mol/L)210C变化（mol/L)1.20.61.2C2s后（mol/L）0.80.41.2则：v（SO2）=1.2mol·L-1/2s=0.6mol·L-1·s-1v（O2）=0.6mol·L-1/2s=0.3mol·L-1·s-1v（SO3）=1.2mol·L-1/2s=0.6mol·L-1·s-1【交流讨论】上述两题用不同物质表示的化学反应速率不同，有何规律？v(N2):v(H2):v(NH3)=0.05mol·L-1·s-1:0.15mol·L-1·s-1:0.1mol·L-1·s-1=1:3:2v（SO2）:v（O2）:v（SO3）=0.6mol·L-1·s-1:0.3mol·L-1·s-1:0.6mol·L-1·s-1=2:1:2通过以上计算我们可以得到以下结论：对某一具体的化学反应来说，用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，在表示某反应速率时应注明是用哪种物质表示的。【总结】化学反应速率的特点1.化学反应速率通常指的是某物质在某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。2.由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的。因此一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率。3.在同一化学反应中，在相同的反应时间内，可用不同物质表示化学反应速率，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比。【课堂练习】3.在一定条件下，对于反应A2(g)+3B2(g)⇌2AB3(g)来说,以下化学反应速率中，表示化学反应速率最大的是()A.v(A2)=0.8mol·L-1·s-1B.v(A2)=60mol·L-1·min-1C.v(AB3)=1.0mol·L-1·s-1D.v(B2)=1.2mol·L-1·s-1答案:B解析：解此类题目要先统一单位，然后利用化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比转化为同一种物质表示的反应速率再进行比较。若都转化为用A2表示的反应速率且单位统一为mol·L-1·s-1，则A项中v(A2)=0.8mol·L-1·s-1，B项中v(A2)=1mol·L-1·s-1，C项中v(A2)=0.5mol·L-1·s-1，D项中v(A2)=0.4mol·L-1·s-1，则化学反应速率最大的是B项。4.对于反应N2(g)+3H2O(g)⇌2NH3(g)+O2(g)，在不同时间段内所测反应速率如下，则表示该化学反应进行最快的是()A.v(NH3)=1.5mol·L-1·min-1B.v(N2)=1.2mol·L-1·min-1C.v(H2O)=1.67mol·L-1·min-1D.v(O2)=1.5mol·L-1·min-1答案:B解析:将选项中的各反应速率换算成同一物质的反应速率,然后比较。【交流讨论】化学反应速率大小的比较方法1.用同一物质的反应速率比较反应进行的快慢时，必须要保证在速率单位一致的前提下再比较数值的大小。例如，v(H2)=0.1mol·L-1·s-1与v(H2)=3mol·L-1·min-1，不能只看数值大小，应该先将单位统一后，再进行比较。2.用不同物质的反应速率比较反应快慢时，除要保证单位一致外，还要根据反应速率之比等于化学计量数之比进行换算后再比较。【过渡】化学反应的速率是通过实验测定的。测定方法有哪些？【交流讨论】阅读课本，找出测定速率的方法化学反应的速率的测定【讲解】化学反应是可以通过实验测定的，根据化学反应速率的表达式V=△C/△t，我们可以测定测定不同时刻反应物的浓度即可，所以任何一种与物质浓度有关的可观测量都可以加以利用。1.直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）；2.科学仪器测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）；3.溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。【课堂小结】【课堂检测】1.4A(s)＋3B(g)⇌2C(g)＋D(g)，经2min，物质B的浓度减少0.6mol/L。对此反应速率的表示正确的是(D)A．用A表示的反应速率是0.4mol/(L·min)B．2min内，v（B）和(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的C．2min末的反应速率用B表示是0.3mol/(L·min)D．分别用B、C、D表示的反应速率的比值是3∶2∶1解析：物质A是固体，浓度不变，不能用A表示该反应的反应速率，故A错误；B是反应物，浓度降低，v(B)逐渐减小，C是生成物，浓度增大，v(C)逐渐增大，故B错误；2min末的反应速率为瞬时速率，用B表示的反应速率0.3mol/(L·min)是2min内的平均反应速率，故C错误；反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比，则v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶2∶1，故D正确。2.反应4A(g)＋3B(g)2C(g)＋5D(g)在四种不同条件下的反应速率分别为①v(A)＝0.02mol·L－1·s－1②v(B)＝0.6mol·L－1·min－1③v(C)＝0.3mol·L－1·min－1④v(D)＝1.2mol·L－1·min－1其中表示该反应速率最慢的是(C)A．①B．②C．③D．④解析：根据反应4A(g)＋3B(g)C(g)＋5D(g)，可以选物质D为参照，根据化学反应速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比这一结论，转化为用同种物质表示的反应速率分别为：①v(A)＝0.02mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·min－1，v(D)＝1.2mol·L－1·min－1×5/4＝1.5mol·L－1；②v(D)＝0.6mol·L－1·min－1×5/3＝1mol·L－1·min－1；③v(D)＝0.3mol·L－1·min－1×5/2＝0.75mol·L－1·min－1；④v(D)＝1.2mol·L－1·min－1；所以反应速率最慢的是③，C正确。3．对于锌粒与稀H2SO4的反应，下列说法中不正确的是(D)A．可选用颗粒大小基本相同的锌粒与等体积不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10mLH2所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响B．可选用等质量的锌片和锌粒与等量相同浓度的硫酸反应，记录锌完全消失的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响C．可记录溶液中c(H＋)随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率D．可记录溶液的温度变化(用温度计测量温度)来测量反应速率解析：D项中如果参与反应的物质的物质的量不同，则温度不同，不能用于比较反应速率，故D不正确，A、B、C说法均正确。4．在某恒容密闭容器中投入X、Y、W、Q四种物质，经一段时间后测得各物质的物质的量如下表所示：XYWQ10min1.0mol3.0mol1.0mol2.0mol20min0.5mol1.5mol2.0mol1.0mol上述容器中发生的化学反应方程式可能是(C)A．X＋2Y=2W＋2Q B．3X＋Y＋2W=2QC．X＋3Y＋2Q=2W D．X＋2Y＋3Q=2W解析：从表格数据可看出X、Y、Q的物质的量减少，而W的物质的量增加，说明X、Y、Q是反应物，W是产物。在同一容器中，相同时间内，各物质的速率之比等于物质的量变化量之比，等于化学计量数之比。n(X)∶n(Y)∶n(Q)∶n(W)＝(1.0mol－0.5mol)∶(3.0mol－1.5mol)∶(2.0mol－1.0mol)∶(2.0mol－1.0mol)＝1︰3︰2︰2，所以X、Y、Q、W的计量数之比为1︰3︰2︰2，选C。5．已知：反应aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)，某温度下，在2L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)从反应开始到12s时，用A表示的反应速率为__0.05__mol·L－1·s－1___。(2)经测定前4s内v(C)＝0.05mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为__3A(g)＋B(g)⇌2C(g)___。(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)＝0.3mol·L－1·s－1；乙：v(B)＝0.12mol·L－1·s－1；丙：v(C)＝9.6mol·L－1·min－1；则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为__乙>甲>丙___。解析：(1)从0到12s，Δc(A)＝0.8mol·L－1－0.2mol·L－1＝0.6mol·L－1，v(A)＝0.6mol·L－1÷12s＝0.05mol·L－1·s－1。(2)前4s内，Δc(A)＝0.8mol·L－1－0.5mol·L－1＝0.3mol·L－1，v(A)＝0.3mol·L－1÷4s＝0.075mol·L－1·s－1；v(A)︰v(C)＝a︰c＝0.075mol·L－1·s－1︰0.05mol·L－1·s－1＝3︰2，由图像知，在12s时Δc(A)︰Δc(B)＝0.6mol·L－1︰0.2mol·L－1＝3︰1＝a︰b，则a、b、c三者的比例为3︰1︰2，所以该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)⇌2C(g)。