《化学反应的速率和限度》教案4(人教版必修2).docx

第二章  化学反响与能量第三节 化学反响的速率和限度一、教学设计在前面两节中，教材着重探讨化学能向其他形式的能量如热能和电能的转化，并指出化学反响中的物质变化及伴随发生的能量变化是化学反响的两大根本特征。本节教材那么是从另一个角度研究化学反响，探讨人类面对具体的化学反响要考虑的两个根本问题：外界条件对化学反响速率和反响限度的影响。人类要利用和控制化学反响，如提高燃料的利用率，必须了解这些问题。本节内容是对前两节内容的拓展和完善。通过学习使学生对化学反响特征的认识更深入、更全面，在头脑中建立起一个有关化学反响与能量的完整而又合理的知识体系。本节教学内容分为两局部：第一局部，从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手，引出反响速率的概念。在此根底上又通过实验探究，总结影响化学反响速率的因素。这局部内容是后面学习化学反响限度概念的根底。第二局部，在对影响化学反响速率的因素进行实验探究和总结后，教材又设置新的实验探究，让学生发现化学反响限度问题，经过对该问题的再认识，逐步形成了化学反响限度的概念，并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。本节教学重点：化学反响速率和反响限度概念；了解影响化学反响速率和反响限度的因素。本节教学难点：化学反响限度的本质原因及外部特征。本节教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。采用“指导发现与问题解决相结合教学模式进行教学更能表达上述教学指导思想。其主要过程是：关于“化学反响速率的具体教学程序设计为：关于“化学反响的限度的具体教学程序设计为：本节可划分为两课时：第一课时是化学反响速率的概念、表示方法以及影响因素；第二课时是化学反响限度概念，化学平衡状态的本质、外部特征、影响反响限度的因素。燃料利用问题。教学评价。二、活动建议【实验2-5】【实验2-6】实验要点：1.实验使用的双氧水浓度不能过大，防止产生气体过多和过快。2.由于是比照实验，所以注意反响物的用量要尽可能的相同，试管规格也要相同。3.为增加实验的趣味性，可以进行实验改进，如：使用气球或盛有红墨水的压力玻璃管等。1.反响原理探究实验题目双氧水分解反响实验步骤在一支试管中参加23 mL约5%的H2O2，然后滴加12滴1mol/L的FeCl3溶液待试管中产生大量气泡时，用带火星的火柴梗检验产生的气体实验现象                用化学方程式解释实验现象   思考问题寻找答案1.通过观察什么现象来判断该反响进行得快慢2.还有哪些其他方法观察该化学反响速率列出你对问题的想  法      2.温度对化学反响速率影响的实验探究根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。 按以下装置和实验步骤进行比照实验。 记录现象。 处理分析实验现象。 得出结论。操作方法：在三支相同的试管中分别参加23 ml约5%的H2O2，然后在每一支试管中滴加2滴1 mol/L的FeCl3溶液后立即套上气球大小相同。等三支试管上的气球大小差不多相同时，同时置于三个烧杯中观察现象。3.催化剂对化学反响速率影响的实验探究根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。 按以下装置和实验步骤进行比照实验。 记录现象。 处理分析实验现象。 得出结论。操作方法：在三个相同的带活塞的漏斗中分别参加23 mL约5%的H2O2，然后在一支试管中滴加2滴1 mol/L的FeCl3溶液，另一支试管中参加少量MnO2固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液，观察红墨水上升情况。【实验2-7】活动过程设计实验步骤向34 mL1 mol/L的CaCl2溶液中滴入1 mol/L的Na2SO4溶液实验现象    化学方程式     离子方程式      小组讨论交    流向上述反响后的清液中滴入适量1 mol/L的Na2CO3溶液会出现什么现象对于实验现象提出的假设，说明理由假设：                                      理由：                                       实验证明你的假设现象：                                      化学方程式    离子方程式    解  释   三、问题交流【思考与交流】在生产、生活和科研中，常会遇到通过控制反响条件使化学反响按照人们的期望去完成，如对提高对人类有用的化学反响速率和反响程度，以提高原料的利用率或转化率。对这些问题的研究不仅能让学生认识到面对一个具体化学反响所必须考虑的根本问题，还能对人们将提高燃料的燃烧效率、提高能量的转化率，作为解决能源危机的有效途径有更深刻的理解。四、习题参考1.升高温度可以增大化学反响速率，因为温度升高，反响物分子的能量增加，使有效碰撞次数增多因而化学反响速率增大。例如，在夏季食品更易变质。反响物的浓度增大可以增大化学反响速率，当增大反响物的浓度时，活化分子的数量增多，使有效碰撞次数增多因而化学反响速率增大。固体反响物的外表积越大，会使反响物的接触面积增大，使有效碰撞次数增多因而化学反响速率增大。催化剂能够增大化学反响速率，是由于催化剂能够降低反响所需要的能量，这样会使更多的反响物分子成为活化分子，从而增大化学反响速率。2.面粉属于外表积非常大的有机物，与空气的接触面积大，所以，非常容易剧烈燃烧而发生爆炸。3.1提高温度或使用催化剂都可以促进KClO3的分解。22KClO32KCl+3O2教 学 资 源1.反响热和键能的关系化学键是分子中相邻原子间的强烈的相互作用，这种相互作用具有一定的能量，这一能量就是键能。键能常用E表示，单位是kJ/mol。下面用乙烷裂解为乙烯和氢气为例，根据化学反响中化学键的改变和键能的变化来分析反响热和键能的关系。在乙烷分子中，原子间的结合力可归结为6个CH键和1个CC键：H  H|  |HCCH|  |H  H在乙烯分子中，原子间的结合力可归结为4个CH键和1个CC键：从键能数据估算反响热的具体方法和步骤如下：1写出反响的化学方程式，并突出反响物和生成物分子中的各个化学键。2归纳出化学键改变的情况。6CH+CC4CH+CC+HH即：2CH+CCCC+HH3从键能的表中，查出有关的数据。ECH=414.4 kJ/molECC=615.3 kJ/molECC=347.4 kJ/molEHH=435.3 kJ/mol4根据以下公式粗略地估计反响热H。H=E(反响物)-E生成物上式说明，反响热等于反响物的键能总和跟生成物的键能总和之差。H =2ECH+ECC-E(CC)+E(HH)    =2×414.4+347.4kJ/mol-(615.3+435.3)kJ/mol    =125.6 kJ/mol这说明，上述反响是吸热的，吸收的热量为125.6 kJ/mol。其他反响是吸热还是放热，数值是多少，可以用以上方法进行估计。2.原电池课文里所讲的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。这是什么原因呢主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。为了防止发生这种现象，设计了如图2-4的原电池装置。在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流表，就可以观察到下面的现象：1电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。2铜片上有铜析出，锌片那么被溶解。3取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn2+进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu2+从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反响，铜片上发生复原反响。Zn - 2e-=Zn2+Cu2+ + 2e-=Cu总反响式：Cu2+ + Zn=Cu+ + Zn2+一定时间后，溶液会因带电离子的积累ZnSO4溶液中的Zn2+离子过多，CuSO4溶液中的SO42-离子过多而阻碍电子的转移。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反响能继续进行。于是，锌和CuSO4的氧化复原反响的化学能转变成外电路上电子流动的电能。从分析铜-锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反响的电极叫惰性电极，如铜电极。上述原电池的装置可用符号来表示：Zn|ZnSO4CuSO4|Cu  负极   盐桥  正极每个半电池都由两类物质组成，一类是可作复原剂的物质，如锌和铜，称为复原型物质。另一类是可作氧化剂的物质， 如ZnSO4和CuSO4，称为氧化型物质。相对应的氧化型物质和复原型物质组成氧化复原电对，常用如下符号表示：Zn2+/Zn,Cu2+/Cu。不同氧化态的同一元素的离子或单质等也可构成氧化复原电对，如Fe3+/Fe2+、Cl2/Cl-、O4/OH-等。3.课外实践活动案例【实验探究1】中和热的近似测定1.用量筒最好使用移液管量取50 mL1mol/L的盐酸，参加100 mL的烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度tHCl，记录在下页表中。2.用另一支量筒量取50 mL1mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度(tNaOH)，也记录在下页表中，并计算起始温度的平均值t1。3.把试管中的氢氧化钠溶液一次倒入盛盐酸的烧杯里，跟盐酸混合，随即盖上泡沫塑料板。搅拌溶液，然后读出混合液的最高温度(t2)，记录在表内。4.根据上述测得的实验数据，按下式近似计算强酸强碱的中和热。中和热=m×C×t×10-3/nH2OkJ/mol式中m是混合液的质量把盐酸和氢氧化钠溶液的密度近似看作水的密度为1g/cm3来计算，C是混合液的比热容近似取4.18kJ/kg·K，nH2O是中和反响生成水的物质的量单位mol。   实验序号物质起始温度t1/终止温度t2/  温差t2-t1/ 中和热/kJ/mol  HCltHCl=t1=tHCl+tNaOH/2  =t2=t2-t1=     NaOH tNaOH=  HCl tHCl= t1=tHCl+tNaOH/2  =t2=t2-t1=   NaOH tNaOH=  HCl tHCl= t1=tHCl+tNaOH/2  =t2=t2-t1=        NaOH tNaOH= 5.重复上述实验2次，将实验结果填入上表格中。取三次平行实验结果的平均值。【实验探究2】放热反响的观察1.利用空气的热胀冷缩原理观察氧化钙与水反响放热1按图2-6所示将实验装置连接好。2在U型管内参加少量品红溶液或红墨水。翻开T型管螺旋夹，使U型管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹。3在中间的试管里盛1g氧化钙，当滴入2 mL左右的蒸馏水后，可观察到U型玻管里的红墨水会沿开口端上升。也可以在小试管里盛浓盐酸，滴入氢氧化钠溶液，或在3%的过氧化氢溶液里参加少量的二氧化锰粉末，反响时都会放出热量，具支试管内的空气受热膨胀，反响放出的热量使U型管内侧的液面立即下降，外侧的液面上升。利用这个装置还可以观察无水CuSO4水合时的放热现象。2.利用NO2平衡气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程1按图2-7所示将实验装置连接好。2向其中一个烧杯的水中投入一定量的CaO固体，CaO与水反响放热，此烧杯中的NO2平衡混合气体的红棕色变深。【实验探究3】利用原电池装置探究金属活动性方法一：原理活泼性不同的金属跟碳棒一起构成原电池时，用活泼金属做电极的电池电势差大，经放电后使灵敏导电仪可以自制中较多的小灯泡发光。装置图 2-8  利用原电池探究金属的活动性一操作1.按上图装配好仪器，小烧杯里各加10 mL0.5 mol/L的稀盐酸。2.接通电源，碳棒作为原电池的正极，镁条、铝条和铜条作负极，依次跟导电仪的两根电极接通，并浸入电解质溶液中。3.导线接触镁条时，反响最剧烈，小灯泡全亮；导线接触铝条时，小灯泡只亮一半；导线接触铜条时，只有一支小灯泡微亮。实验要点装置的输入端正极接金属，负极接碳棒。实验前必须调节导电仪的灵敏度，使两根电极短路接触时灯泡不亮。方法二：原理1.原电池的电动势是正极跟负极的电势差=E+-E-。在三个原电池中，正极都是铜电极，因此负极的电势愈低，原电池的电动势愈大。2.电极的电势上下跟金属的活泼性有关。在盐溶液浓度相同的情况下，金属愈活泼，构成电极的电势愈低。装置二操作1.如图2-9所示安装好装置。2.取4支5 mm×80 mm的玻璃管，管的一端套上玻璃纸，并用线扎紧。3.取长100 mm的丝状或条状铜、铁、锌、镁各一段，分别插入上述四支玻璃管中，然后分别参加适量的0.5 mol/L相应的金属盐溶液。这样就构成铜、铁、锌和镁的四支电极。4.在150 mL的烧杯中参加100 mL、1 mol/L的KNO3溶液。在这溶液中任意插入两支电极，都能构成一个原电池。5.把铜电极分别跟另外三个电极构成原电池，用伏特计测量三个原电池的电动势。实验要点选用量程为2V的伏特计。【实验探究4】水果、蔬菜、果汁原电池的制作活动目的1.培养学生动手制作的能力。2.稳固学生已有的原电池知识。3.调动学生的学习兴趣，训练学生的创新思维。活动形式学生分组在课外自己选材制作。成果展示将自己的制作成果在课堂上交流。【实验探究5】固体反响物外表积跟反响速率的关系装置图 2-10  反响物外表积对反响速率的影响实验要点1.锥形瓶中的碳酸钙过量，所以盐酸的体积必须尽量控制得准确一些，以使比照实验更有说服力。2.量筒里盛满水，倒置在水槽中。3.同时把注射器内的盐酸迅速注入锥形瓶中。【研究性学习】当地化学能转化为热能的现状调查1.问题的提出中国人在一千多年前就用煤作燃料，石油和天然气的利用也有几百年的历史了。现在，你所生活的地区化学能转化为热能的现状如何家庭生活、生产和事业部门还在延续过去的做法吗还是已经改用电、微波、太阳能等作能源了。2.研究过程3参观工厂，收集或摄制录像、照片等。3.总结和汇报2写出小论文交与老师审阅或互相交流。3制作展板交流。4提出合理化建议与用户交流。