影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 教案 高一下學(xué)期人教版（2019）化學(xué)必修第二冊

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科化學(xué)年級高一學(xué)期春季課題影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素教學(xué)目標(biāo)能根據(jù)所學(xué)知識和生活經(jīng)驗(yàn)推測出影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，增強(qiáng)證據(jù)推理意識；能根據(jù)給出的儀器和試劑，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，重溫科學(xué)探究的一般程序，掌握“變量控制”法，發(fā)展科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度的學(xué)科核心素養(yǎng)；能通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論，掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的一般規(guī)律；通過聯(lián)系生活實(shí)際，感受在化學(xué)反應(yīng)中通過外界因素控制反應(yīng)速率的意義和價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素及變量控制的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)難點(diǎn)：變量控制實(shí)驗(yàn)探究方案的自主設(shè)計(jì)教學(xué)過程【導(dǎo)入】在上課前，先來看一段舞蹈-熒光棒之舞?！居^察】觀察熒光棒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)熒光棒實(shí)際上是一個(gè)套管的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的細(xì)管中裝的是熒光劑，外部的粗管中盛放的是熒光激發(fā)劑。剛開始兩種液體是不接觸的，當(dāng)我們把內(nèi)側(cè)的細(xì)管掰斷，此時(shí)兩種液體接觸，就回發(fā)出強(qiáng)烈的熒光?！灸M實(shí)驗(yàn)】模擬熒光棒的制作原理?！举Y料卡片】魯米諾，又名發(fā)光氨，一種化學(xué)熒光分子，通常使用雙氧水和一種堿的混合水溶液作為激發(fā)劑。魯米諾試劑遇雙氧水分解出來的氧氣會發(fā)出藍(lán)色的熒光，且氧氣濃度越大，熒光越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)步驟：取一定量提前配置好的魯米諾溶液于錐形瓶中。在黑暗條件下向其中加入10mL30%的過氧化氫。【播放視頻】【思考】為什么我們制作的“熒光”不亮呢？【學(xué)生回答】過氧化氫在室溫條件下分解很慢，而氧氣濃度越大，魯米諾熒光越強(qiáng)?！咎岢鰡栴}】那如何調(diào)控過氧化氫的分解速率呢？【過渡】上節(jié)課我們學(xué)過了如何定性描述化學(xué)反應(yīng)的快慢。這節(jié)課，將繼續(xù)進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)快慢的神奇世界，掌握科學(xué)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律，來解決實(shí)際問題。【教師】請同學(xué)們定性描述過氧化氫的分解反應(yīng)【學(xué)生】從濃度、溫度、氣泡等角度來描述過氧化氫分解的快慢?！舅伎肌磕峭瑢W(xué)們想想，這幾個(gè)角度中，最容易觀測的是哪個(gè)現(xiàn)象？【學(xué)生】氣泡溢出的快慢?！咎釂枴磕悄男┮蛩赜绊懙搅诉^氧化氫分解的快慢呢？環(huán)節(jié)一：經(jīng)驗(yàn)來歸納總結(jié)可能影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。鎂的活潑性大于鋅、大于鐵，與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)生氣泡的快慢不同，這屬于反應(yīng)物自身的性質(zhì)牛奶在室溫條件下的快速變質(zhì)與在冷藏條件下可以更久的保存，這代表溫度；煤粉代替煤塊使火更旺和某些反應(yīng)物的研磨這些代表固體的表面積；燒鍋爐時(shí)向爐膛內(nèi)鼓風(fēng)用，月餅中的脫氧劑這些代表濃度；最后兩幅圖分別代表壓強(qiáng)和催化劑。由此，總結(jié)出了可能影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有自身的性質(zhì)、溫度、濃度、催化劑、固體表面積等。【總結(jié)】其中，自身的性質(zhì)屬于影響因素的內(nèi)因，是決定性因素，溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑、固體表面積等屬于外因?！菊f明】內(nèi)因不好調(diào)控，外因（溫度、濃度、催化劑等）可人為調(diào)控?！窘處煛亢昧耍辛诉@些假設(shè)，那接下來就是設(shè)計(jì)方案。但是在設(shè)計(jì)方案之前我們先要明確設(shè)計(jì)的思路是什么。環(huán)節(jié)二變量控制探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。設(shè)計(jì)思路：變量控制法是指，在科學(xué)研究中，對于多因素（多變量）問題，常常采用只改變其中的某一因素，控制其他因素不變的研究方法。使多因素的問題變成幾個(gè)單因素的問題，分別加以研究，最后再將幾個(gè)單因素問題的研究結(jié)果加以綜合。這種變量控制的方法是科學(xué)探究中常用的方法?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)用品：5%H2O2，10%H2O2，1mol/LFeCl3溶液，蒸餾水，MnO?粉末，膠頭滴管，試管，盛冷水的燒杯，盛熱水的燒杯。說明：FeCl3溶液、MnO?固體均可作為分解H2O2的催化劑?！窘處煛坑辛丝茖W(xué)方法的指導(dǎo)，我們開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，請同學(xué)們用所給的實(shí)驗(yàn)用品來探究各變量與化學(xué)反應(yīng)速率之間的關(guān)系。要求設(shè)計(jì)出裝置圖。比如，在探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的時(shí)候，就需要思考，溫度如何實(shí)施單一變量，不變的量又是什么呢？好開始設(shè)計(jì)。【學(xué)生展示】各小組講解設(shè)計(jì)的方案【補(bǔ)充】其他小組評價(jià)并補(bǔ)充【教師總結(jié)】教師總結(jié)并與學(xué)生一起完善方案【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】接下來，按照我們同學(xué)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請看視頻?！静シ乓曨l】【結(jié)論】其他條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快。溫度：其他條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快。注：一般地，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率增大到原來的2~4倍。濃度:其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度可加快反應(yīng)速率。注：固體或純液體濃度不變，因此改變它們的量，不影響反應(yīng)速率。催化劑：其他條件不變時(shí)，加入合適的催化劑可以提高反應(yīng)速率。注：同一反應(yīng)可以有不同催化劑，不同催化劑對同一反應(yīng)催化效果不同。【解決問題：】調(diào)控H2O2分解的快慢【提問】好回到最初的問題，為了讓魯米諾發(fā)出強(qiáng)烈的熒光，可以從哪些角度調(diào)控H2O2的分解速率呢？結(jié)合剛剛的結(jié)論，我們可以升高溫度或選擇催化劑。但是溫度過高或使用是固體粉末狀催化劑，都會對熒光有一定的猝滅作用，所以在這里選擇氯化鐵溶液作為催化劑。請看視頻?！静シ乓曨l】【總結(jié)】在同學(xué)們的共同努力下，我們成功得讓熒光亮了起來。【提問】那壓強(qiáng)是如何影響化學(xué)反應(yīng)速率的呢？【教師】我們通過實(shí)驗(yàn)來探究。在探究前先給同學(xué)們進(jìn)行理論補(bǔ)充。溴百里香酚藍(lán)：它是一種酸堿指示劑、也是生物學(xué)中研究微生物呼吸作用的指示劑，它的變色范圍為6.0~7.6，正好接近碳酸的酸度范圍，它在堿性時(shí)呈藍(lán)色，酸性時(shí)呈黃色，過渡態(tài)時(shí)呈綠色，如圖所示。利用這個(gè)指示劑的變色快慢，可以間接地顯示不同的CO2壓強(qiáng)下與水反應(yīng)生成的碳酸含量。接下來我們就用這個(gè)指示劑，來探究不同CO2壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響。請看實(shí)驗(yàn)?！緦?shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)用品：二氧化碳?xì)怏w、溴百里酚藍(lán)、蒸餾水、25mL燒杯(2個(gè))、橡膠塞(2個(gè))、50mL注射器(2個(gè)，分別裝有將15mL、30mLCO2氣體)。實(shí)驗(yàn)步驟：將15mL、30mLCO2氣體分別注射到均裝有10mL溴百里酚藍(lán)試劑的錐形瓶中，觀察顏色變化的快慢?！静シ乓曨l】【分析現(xiàn)象】從實(shí)驗(yàn)中可以看到，第一組實(shí)驗(yàn)是40倍速播放，溶液由綠色變成黃色共需要17分鐘，第二組是30倍速，溶液由綠色變成黃色共需13分鐘。表明增大二氧化碳的壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快?！咎釂枴窟@是為什么呢？【回答】其實(shí)，二氧化碳壓強(qiáng)的變化實(shí)質(zhì)是改變了單位體積內(nèi)的分子數(shù)，其本質(zhì)是改變了反應(yīng)物CO2氣體的濃度，所以反應(yīng)速率才加快了?！具^渡】帶著這個(gè)思維，我們再來交流一下，如果是壓縮體積來增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率會如何變化呢？【解釋】體積減小，也相當(dāng)于增大了反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率也加快?！窘Y(jié)論】由此可以得到結(jié)論：當(dāng)其他條件不變時(shí)，對于有氣體參與的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快。需要注意的是對于有氣體參加的反應(yīng)而言，壓強(qiáng)對速率的影響是通過判斷濃度變化來實(shí)現(xiàn)的?！咎釂枴恳陨暇褪菍瘜W(xué)反應(yīng)速率影響因素的探究，同學(xué)們想想，在整節(jié)課一系列的探究中，經(jīng)歷了哪些過程呢？環(huán)節(jié)三解決實(shí)際問題【思考】燃油汽車會產(chǎn)生大量的CO和NO，這兩者會反應(yīng)生成無污染的CO2和N2，但反應(yīng)速率很慢，可以從哪些角度來調(diào)控呢？【學(xué)生回答】可以增大接觸面積、選擇合適的催化劑等?！菊f明】汽車尾氣排氣筒的溫度可以高達(dá)六七百攝氏度，所以，一般不再調(diào)控溫度。【解決】安裝一個(gè)尾氣凈化器可以同時(shí)滿足這兩個(gè)條件。尾氣凈化器將催化劑做成了蜂窩狀的多孔催化劑，大大增大了CO與NO的接觸面積，此時(shí)選擇高效的催化劑就尤為重要了。在這里給大家提供三種催化劑，在尾氣到達(dá)凈化器時(shí)的溫度大約是500-600