視頻標(biāo)簽：外界因素,化學(xué)反應(yīng)速率

所屬欄目：高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：人教版高中化學(xué)選修四第二章第二課時外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響-山東濟南實驗中學(xué)

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人教版高中化學(xué)選修四第二章第二課時外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響-山東省 - 濟南

第二課時  外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響——教學(xué)設(shè)計 
【教學(xué)目標(biāo)】 <知識與技能> 
1.通過復(fù)習(xí)與實驗回顧，知道外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的定性規(guī)律。 2.通過理論模型的學(xué)習(xí)，能從微觀角度初步對濃度、壓強、溫度、催化劑的影響進行微觀解釋。 
3.通過實驗數(shù)據(jù)分析，進一步了解濃度、溫度、催化劑等外因?qū)�化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認識這些外因與化學(xué)反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系；了解化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)K的意義，認識阿倫尼烏斯公式的意義。 <過程與方法> 
1. 通過濁度傳感器測定化學(xué)反應(yīng)速率的實驗，培養(yǎng)定量實驗意識，了解定量實驗新的技術(shù)手段。 
2. 通過對大量實驗數(shù)據(jù)的分析和討論，培養(yǎng)分析問題、定量研究問題、團結(jié)合作、語言表達等能力，并會用歸納、驗證的方法處理實驗數(shù)據(jù)。 <情感態(tài)度與價值觀> 
1. 通過實驗創(chuàng)新，體會技術(shù)的進步為化學(xué)實驗帶來的顯著影響，提高學(xué)習(xí)興趣； 
2. 通過對諾貝爾化學(xué)獎的了解，了解催化劑對反應(yīng)速率的影響和意義，激發(fā)學(xué)生探索未知知識的興趣； 
3. 體驗微觀運動與宏觀世界的密切聯(lián)系，體會分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論指導(dǎo)實踐的意義，感受化學(xué)學(xué)科研究的魅力； 
4. 通過從數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認真的科學(xué)態(tài)度，體驗速率控制對生產(chǎn)、
 
                    
             
                    
                            生活的重要性，增強社會責(zé)任感。 
【教學(xué)重點】碰撞理論模型的理解和應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析和定量公式的分析 【教學(xué)難點】碰撞理論模型的理解和應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析和定量公式的分析 【教學(xué)過程】 
【課程導(dǎo)入】今年的諾貝爾化學(xué)獎被授予了三位科學(xué)家，其中這位和我一樣有氣質(zhì)的弗朗西斯.阿諾德女士因研究了酶的定向演化，并廣泛應(yīng)用于催化劑的合成而獲此殊榮。 
【提問】提到催化劑，你想到什么呢？   【學(xué)生】答：加快反應(yīng)速率 
【提問】除催化劑外，還有哪些外界因素可以改變化學(xué)反應(yīng)速率？ 【生答】溫度、濃度、壓強（有氣體參與的反應(yīng)）、固體表面性質(zhì) 【總結(jié)】在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了這些外因?qū)�化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，也進行不少的實驗探究，在探究中我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題： （展示出目標(biāo)反應(yīng)：硫代硫酸鈉和硫酸的反應(yīng)），還記得在探究該實驗時我們遇到的 
<環(huán)節(jié)一> 定量實驗新方法 
【學(xué)生代表發(fā)言】介紹實驗原因和目標(biāo)實驗，介紹實驗方法，小組展開實驗，并與同學(xué)們互動 
【師】讓我們掌聲感謝實驗探究小組給我們帶來的精彩展示和分析。 【提問】請大家對比傳統(tǒng)實驗，你能說說傳感器實驗有哪些優(yōu)勢嗎？ 【生答】操作簡單性，實驗耗時短、圖像清晰直觀、反應(yīng)物用量少、實驗圖像在實驗中實際生成，幾組實驗可以同時進行等等角度！ 
 
                    
             
                    
                             <環(huán)節(jié)二> 微觀原因解釋 
【過渡】科技的發(fā)展為化學(xué)實驗提供了更有效、直觀、準(zhǔn)確的技術(shù)支持，通過圖像我們發(fā)現(xiàn)不同外因?qū)λ俾视绊懖槐M相同，不同階段影響也各有差異，那么這些外因?qū)�參加反�?yīng)的微觀粒究竟產(chǎn)生了怎樣的影響進而引發(fā)速率變化的呢？ 
屏幕展示：二、微觀原因解釋 
【師】為了解釋該問題，科學(xué)家們提出了很多假說和模型，其中比較成熟的一種為——碰撞理論。ppt展示 
結(jié)合課前預(yù)習(xí)，請同學(xué)們回答對應(yīng)的三個問題： 1. 什么是有效碰撞？ 2. 什么是活化分子? 
3. 活化分子之間的碰撞都是有效的嗎？有效碰撞需要什么條件？ 【生答】1. 能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。 
2. 能發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子 3. 活化分子之間的碰撞并非全部有效。 
【師問】同學(xué)們自學(xué)的不錯，那么活化分子之間哪樣的碰撞才是有效碰撞呢？ 
（ppt展示投籃）姚明的籃球技術(shù)很棒，當(dāng)他遠投三分球，首先得有——力量，其次還要有——準(zhǔn)頭，力量和方向必不可少，那么微觀離子反應(yīng)是否也具有這樣的特點呢？該理論認為能量較高的活化分子碰撞時，那些方向恰的才會發(fā)生有效碰撞，生成產(chǎn)物。 
那么我們想，在單位時間、單位體積內(nèi)，活化分子的有效碰撞次數(shù)越多，
 
                    
             
                    
                            反應(yīng)速率越——快！ 
思考，根據(jù)碰撞理論的解釋，為了使反應(yīng)速率加快，可以通過→增大有效碰撞次數(shù)→增大單位體積的活化分子數(shù)。 
我們可以用一個公式來進行表示：活化分子數(shù)=分子總數(shù)×活化分子百分?jǐn)?shù) 
【師提示】加快反應(yīng)速率，即增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，從公式看可以有兩個角度：即增大活化分子數(shù)或者活化分子百分?jǐn)?shù)。請大家結(jié)合該公式和碰撞理論，請同學(xué)們認真填寫下列表格。 【學(xué)生匯報1】根據(jù)表格內(nèi)容匯報結(jié)果，可帶分析 
【師補充解釋】（針對部分學(xué)生不理解）舉例說明：1升容器中100個分子，10個活化分子，濃度加倍，總數(shù)200，活化分子數(shù)20，活化分子百分?jǐn)?shù)不變。增大壓強，壓縮體積為1/2，單位體積的效果等同于增大濃度； 【學(xué)生匯報2】升高溫度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變，因為活化分子數(shù)增加，推出活化分子百分?jǐn)?shù)增大；加催化劑，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變，因為活化分子數(shù)增加，推出活化分子百分?jǐn)?shù)增大； 
【師生共同總結(jié)】四種外因中，哪些影響了活化分子總數(shù)？哪些影響了活化分子百分?jǐn)?shù)？ 
Ppt展示: 濃度和壓強→活化分子數(shù)；溫度和催化劑→活化分子百分?jǐn)?shù)。 【師問】請大家思考，升溫是如何增大活化分子百分?jǐn)?shù)的呢？ ppt展示活化能的概念和圖像 
讓我們回顧一下活化能的概念：活化能 = 活化分子平均能量 - 普通分子平均能量  
 
                    
             
                    
                            請大家思考，升高溫度是如何增大活化分子百分?jǐn)?shù)的呢？ 【生答】升溫提供了能量，使普通分子能量升高成為活化分子。 【師】答的很好，那么除了提供能量以外，升溫從動力學(xué)角度來看有何影響？ 
【生答】升高溫度會使微利運動速度加快，碰撞幾率增大，有效碰撞次數(shù)增加 
【師問】催化劑如何增大活化分子百分?jǐn)?shù)的呢？ 
【生答】加入催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而使更多的普通分子成為活化分子 
【師】很多催化劑通過參與反應(yīng)，改變了原反應(yīng)的歷程，降低了反應(yīng)的活化能，即反應(yīng)的能量標(biāo)準(zhǔn)，從而極大增大了活化分子數(shù)百分?jǐn)?shù) 【過渡】我們借助碰撞理論了解了反應(yīng)的微觀本質(zhì)，分析了不同外因?qū)Ψ磻?yīng)速率不同角度影響了活化分子數(shù)，那么我們能否找到這些外因反應(yīng)速率是否存在定量關(guān)系呢？ <環(huán)節(jié)三> 數(shù)據(jù)分析與討論 
【提出任務(wù)】請同學(xué)們獨立分析表1信息，回答問題，然后小組內(nèi)交流分享分析過程。 
【師問】請X組派代表分享一下分析過程和結(jié)果！ 
【小組代表發(fā)言】對比前三組實驗，當(dāng)保持過氧化氫濃度不變時，成倍數(shù)增大HI濃度，反應(yīng)速率成倍增加，所以反應(yīng)速率與c(HI)成正比；比較（1）、4、5組實驗，當(dāng)保持c(HI)不變時，成倍數(shù)增大c(H2O2)濃度，反應(yīng)速率也成倍增加，所以速率與c(HI)成正比；數(shù)學(xué)公式可寫為： 
 
                    
             
                    
                            【師板書】υ= k c(H2O2) c(HI) 
不同組反應(yīng)的k有什么規(guī)律？會不會是個常數(shù)？下面分小組計算來驗證一下：看哪個小組算得又快有準(zhǔn)。 【生答結(jié)果】 
【師總結(jié)】根據(jù)計算，可以認為k為常數(shù)，于是我們從實驗數(shù)據(jù)中自然得到了一個有用的方程，我們稱之為——速率方程！期中k稱之為反應(yīng)速率常數(shù)！而當(dāng)濃度均為1mol.L-1時，v與k——相等（學(xué)生一起說），故速率常數(shù)在數(shù)值上等于——單位濃度時的反應(yīng)速率。 
【師提問】通過該速率公式，我們可直觀地看到不同反應(yīng)物濃度對速率的影響及程度，那么溫度、催化劑等因素對速率的影響體現(xiàn)在哪呢？大膽猜測！ 
【生答】體現(xiàn)在小k上 ppt展示： 
【師】不同反應(yīng)對應(yīng)的速率方程不盡相同，請大家觀察分析表二中信息，完成對應(yīng)問題： 
1.速率方程與化學(xué)方程式中的系數(shù)有確定關(guān)系嗎？ 
2.這些改變反應(yīng)物濃度一定影響反應(yīng)速率？改變生成物濃度有影響嗎？ 
【小組代表回答】速率方程與 化學(xué)反應(yīng)系數(shù)無必然聯(lián)系 
【師師鼓勵引導(dǎo)學(xué)生深度挖掘信息】速率方程是不能由方程式直接寫出的，而是通過實驗獲得。不同反應(yīng)速率方程差別較大。那么我們知道，若只是定性分析濃度的影響，我們一般可以說增大反應(yīng)物濃度可加快速
 
                    
             
                    
                            率，但是對于速率方程的反應(yīng)則需要根據(jù)表達式具體分析。 
【師過渡】濃度對速率的影響可由速率方程定量指導(dǎo)，那溫度與速率有何關(guān)系呢？讓我們繼續(xù)分析討論表格3，完成相應(yīng)問題！ 1.溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有怎樣的影響？為什么？ 
2.升高相同的溫度，對不同化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響程度一樣嗎？ 【學(xué)生分析，討論，小組代表發(fā)言】幾組數(shù)據(jù)均說明溫度升高，速率常數(shù)增大，故反應(yīng)速率加快，但升高相同的溫度，對不同反應(yīng)影響不同。 【師過渡】說得很好，那溫度對速率的影響有什么定量的關(guān)系呢？用何公式進行指導(dǎo)？首屆諾貝爾化學(xué)獎獲得者——阿倫尼烏斯在在范霍夫提出的經(jīng)驗公式的基礎(chǔ)上進行大量實驗，提出了著名的阿倫尼烏斯公式。 在公式中，A、e R均為大于零的常數(shù)，期中，Ea稱為活化能，一個固定反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)認為其Ea為定值，而不同的反應(yīng)Ea不相同，請大家思考，升高溫度，k值？升溫對不同反應(yīng)k值增大程度不同，應(yīng)該是什么的影響？ 
【生答】不同反應(yīng)的活化能可能不同 【屏幕展示】一些反應(yīng)的活化能。 
【提問】你認為下列反應(yīng)，哪些受溫度影響程度更大呢？ 
【生答】第三個，因為活化能越大，溫度變化的倍數(shù)越大，速率常數(shù)k也就越大！ 
【師總結(jié)】現(xiàn)在，我們知道溫度對速率的影響，既可以通過實驗測定，也有了具體的公式指導(dǎo)了，最后讓我們看看壓軸的催化劑的影響規(guī)律。 【投影布置任務(wù)】催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 ，進行交流研討3，回
 
                    
             
                    
                            答相應(yīng)問題： 
1.使用催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率有怎樣的影響？為什么？2.與其他因素(如濃度、溫度等)相比較，催化劑對反應(yīng)速率的 影響程度如何？為什么？ 【生答】催化劑降低了反應(yīng)的活化能，k催/k無比值增大程度很大，根據(jù)阿倫尼烏斯公式，速率常數(shù)得到極大的增加，速率也將極大增加，與濃度、溫度的影響相比，催化劑加快反應(yīng)速率應(yīng)該是更加顯著的。 【師總結(jié)】補充或提示。那么讓我們來感受一下這個數(shù)的變化：1011 十、百、千、萬……千億，哇塞，我似乎感受到催化劑研究的巨大價值！所以如果我們是化工廠的工程師，欲加快速率將優(yōu)先研究什么問題？ 【師生答】選擇合適的催化劑 
【師述】神秘而有趣的催化作用和它所帶給化學(xué)工業(yè)的巨大經(jīng)濟效益，使得人們對于催化劑和催化作用的研究熱情一直有增無減，近年來，在有機合成和化工生產(chǎn)中還引入生物催化劑，而其研究成果也因其巨大影響而在諾貝爾化學(xué)獎中備受關(guān)注！ <環(huán)節(jié)四> 內(nèi)容總結(jié)，觀念提升 
【師總結(jié)】本節(jié)課我們從影響反應(yīng)速率的三個宏觀因素出發(fā)，借助了有效碰撞理論和活化能理論對他們的影響進行了微觀分析，又學(xué)習(xí)了他們與速率之間的兩個定量公式：速率方程和阿倫尼烏斯公式。 
【師問】本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容理論性較強，那學(xué)習(xí)本節(jié)課后，我們都有哪些收獲呢？ 
【生答】認識了手持技術(shù)實驗的優(yōu)勢，學(xué)會了用碰撞理論來對外因的影響進行微觀解釋，更知道了這些影響與速率之前存在相關(guān)公式，可以進
 
                    
             
                    
                            行數(shù)據(jù)計算，這對我們定量控制速率提供了依據(jù)；學(xué)習(xí)了在所有的外因中，催化劑的影響是最顯著的，極具研究和發(fā)展前景，化工生產(chǎn)中的重要指導(dǎo)意義等等。 
【師總結(jié)】大家說得很棒，速率實際上是一個動力學(xué)問題，我們想要它向著我們希望的結(jié)果發(fā)展，想要在生產(chǎn)和生活中盡量達到趨利避害，定向可控的目的，就需要不斷進行理論學(xué)習(xí)創(chuàng)新，需要用先進實驗手段進行實驗和數(shù)據(jù)分析，尋找更佳的理論、公式指導(dǎo)！ 【學(xué)以致用】學(xué)生做題、分析題目： 
過氧化氫H2O2水溶液適用于醫(yī)用傷口消毒及環(huán)境消毒和食品消毒。 H2O2水溶液分解速度極其慢。已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解機理為： 
H2O2＋I－→H2O＋IO－      慢；   H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－    快。 下列有關(guān)說法正確的是(    ) 
 A．反應(yīng)速率與I－的濃度有關(guān)            B．IO－是該反應(yīng)的催化劑  C．反應(yīng)活化能等于98 kJ·mol－1           D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)  E．第一步中H2O2與I －的碰撞僅部分有效 F．第二步反應(yīng)活化能較低 【教師點評】 
【教師總結(jié)】化學(xué)是一門實驗的科學(xué)，我們從大量宏觀的實驗可以進一步探究其微觀本質(zhì)，通過定性實驗規(guī)律的研究深入到定量規(guī)律的尋找，無論是微觀探究還是定量分析都幫助我們更好的指導(dǎo)設(shè)計實驗條件，從而更好的指導(dǎo)我們的生產(chǎn)和生活！

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