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視頻標簽：外界因素,化學反應速率
所屬欄目：高中化學優(yōu)質課視頻
視頻課題：人教版高中化學選修四第二章第二課時外界因素對化學反應速率的影響-山東濟南實驗中學
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人教版高中化學選修四第二章第二課時外界因素對化學反應速率的影響-山東省 - 濟南
第二課時 外界因素對化學反應速率的影響——教學設計
【教學目標】 <知識與技能>
1.通過復習與實驗回顧，知道外界因素影響化學反應速率的定性規(guī)律。 2.通過理論模型的學習，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)據分析，進一步了解濃度、溫度、催化劑等外因對化學反應速率的影響，認識這些外因與化學反應速率之間的定量關系；了解化學反應速率常數(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反應速率的實驗，培養(yǎng)定量實驗意識，了解定量實驗新的技術手段。
2. 通過對大量實驗數(shù)據的分析和討論，培養(yǎng)分析問題、定量研究問題、團結合作、語言表達等能力，并會用歸納、驗證的方法處理實驗數(shù)據。 <情感態(tài)度與價值觀>
1. 通過實驗創(chuàng)新，體會技術的進步為化學實驗帶來的顯著影響，提高學習興趣；
2. 通過對諾貝爾化學獎的了解，了解催化劑對反應速率的影響和意義，激發(fā)學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)據得出結論指導實踐的意義，感受化學學科研究的魅力；
4. 通過從數(shù)據分析，培養(yǎng)嚴謹認真的科學態(tài)度，體驗速率控制對生產、
生活的重要性，增強社會責任感。
【教學重點】碰撞理論模型的理解和應用，數(shù)據分析和定量公式的分析 【教學難點】碰撞理論模型的理解和應用，數(shù)據分析和定量公式的分析 【教學過程】
【課程導入】今年的諾貝爾化學獎被授予了三位科學家，其中這位和我一樣有氣質的弗朗西斯.阿諾德女士因研究了酶的定向演化，并廣泛應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？ 【學生】答：加快反應速率
【提問】除催化劑外，還有哪些外界因素可以改變化學反應速率？ 【生答】溫度、濃度、壓強（有氣體參與的反應）、固體表面性質 【總結】在之前的學習中，我們已經了解了這些外因對化學反應速率的影響規(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： （展示出目標反應：硫代硫酸鈉和硫酸的反應），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
【學生代表發(fā)言】介紹實驗原因和目標實驗，介紹實驗方法，小組展開實驗，并與同學們互動
【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)展為化學實驗提供了更有效、直觀、準確的技術支持，通過圖像我們發(fā)現(xiàn)不同外因對速率影響不盡相同，不同階段影響也各有差異，那么這些外因對參加反應的微觀粒究竟產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
結合課前預習，請同學們回答對應的三個問題： 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)生化學反應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】同學們自學的不錯，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）姚明的籃球技術很棒，當他遠投三分球，首先得有——力量，其次還要有——準頭，力量和方向必不可少，那么微觀離子反應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，生成產物。
那么我們想，在單位時間、單位體積內，活化分子的有效碰撞次數(shù)越多，
反應速率越——快！
思考，根據碰撞理論的解釋，為了使反應速率加快，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)×活化分子百分數(shù)
【師提示】加快反應速率，即增大單位體積內活化分子數(shù)，從公式看可以有兩個角度：即增大活化分子數(shù)或者活化分子百分數(shù)。請大家結合該公式和碰撞理論，請同學們認真填寫下列表格。 【學生匯報1】根據表格內容匯報結果，可帶分析
【師補充解釋】（針對部分學生不理解）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，活化分子百分數(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； 【學生匯報2】升高溫度，單位體積內活化分子數(shù)不變，因為活化分子數(shù)增加，推出活化分子百分數(shù)增大；加催化劑，單位體積內活化分子數(shù)不變，因為活化分子數(shù)增加，推出活化分子百分數(shù)增大；
【師生共同總結】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數(shù)？
Ppt展示: 濃度和壓強→活化分子數(shù)；溫度和催化劑→活化分子百分數(shù)。 【師問】請大家思考，升溫是如何增大活化分子百分數(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數(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數(shù)的呢？
【生答】加入催化劑可以降低反應的活化能，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，改變了原反應的歷程，降低了反應的活化能，即反應的能量標準，從而極大增大了活化分子數(shù)百分數(shù) 【過渡】我們借助碰撞理論了解了反應的微觀本質，分析了不同外因對反應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速率是否存在定量關系呢？ <環(huán)節(jié)三> 數(shù)據分析與討論
【提出任務】請同學們獨立分析表1信息，回答問題，然后小組內交流分享分析過程。
【師問】請X組派代表分享一下分析過程和結果！
【小組代表發(fā)言】對比前三組實驗，當保持過氧化氫濃度不變時，成倍數(shù)增大HI濃度，反應速率成倍增加，所以反應速率與c(HI)成正比；比較（1）、4、5組實驗，當保持c(HI)不變時，成倍數(shù)增大c(H2O2)濃度，反應速率也成倍增加，所以速率與c(HI)成正比；數(shù)學公式可寫為：
【師板書】υ= k c(H2O2) c(HI)
不同組反應的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。 【生答結果】
【師總結】根據計算，可以認為k為常數(shù)，于是我們從實驗數(shù)據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稱之為反應速率常數(shù)！而當濃度均為1mol.L-1時，v與k——相等（學生一起說），故速率常數(shù)在數(shù)值上等于——單位濃度時的反應速率。
【師提問】通過該速率公式，我們可直觀地看到不同反應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】不同反應對應的速率方程不盡相同，請大家觀察分析表二中信息，完成對應問題：
1.速率方程與化學方程式中的系數(shù)有確定關系嗎？
2.這些改變反應物濃度一定影響反應速率？改變生成物濃度有影響嗎？
【小組代表回答】速率方程與 化學反應系數(shù)無必然聯(lián)系
【師師鼓勵引導學生深度挖掘信息】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物濃度可加快速
率，但是對于速率方程的反應則需要根據表達式具體分析。
【師過渡】濃度對速率的影響可由速率方程定量指導，那溫度與速率有何關系呢？讓我們繼續(xù)分析討論表格3，完成相應問題！ 1.溫度對化學反應速率有怎樣的影響？為什么？
2.升高相同的溫度，對不同化學反應的反應速率的影響程度一樣嗎？ 【學生分析，討論，小組代表發(fā)言】幾組數(shù)據均說明溫度升高，速率常數(shù)增大，故反應速率加快，但升高相同的溫度，對不同反應影響不同。 【師過渡】說得很好，那溫度對速率的影響有什么定量的關系呢？用何公式進行指導？首屆諾貝爾化學獎獲得者——阿倫尼烏斯在在范霍夫提出的經驗公式的基礎上進行大量實驗，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，一個固定反應在一定溫度范圍內認為其Ea為定值，而不同的反應Ea不相同，請大家思考，升高溫度，k值？升溫對不同反應k值增大程度不同，應該是什么的影響？
【生答】不同反應的活化能可能不同 【屏幕展示】一些反應的活化能。
【提問】你認為下列反應，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】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】催化劑對化學反應速率的影響 ，進行交流研討3，回
答相應問題：
1.使用催化劑對化學反應速率有怎樣的影響？為什么？2.與其他因素(如濃度、溫度等)相比較，催化劑對反應速率的 影響程度如何？為什么？ 【生答】催化劑降低了反應的活化能，k催/k無比值增大程度很大，根據阿倫尼烏斯公式，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，催化劑加快反應速率應該是更加顯著的。 【師總結】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工業(yè)的巨大經濟效益，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獎中備受關注！ <環(huán)節(jié)四> 內容總結，觀念提升
【師總結】本節(jié)課我們從影響反應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，又學習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)課的學習內容理論性較強，那學習本節(jié)課后，我們都有哪些收獲呢？
【生答】認識了手持技術實驗的優(yōu)勢，學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公式，可以進
行數(shù)據計算，這對我們定量控制速率提供了依據；學習了在所有的外因中，催化劑的影響是最顯著的，極具研究和發(fā)展前景，化工生產中的重要指導意義等等。
【師總結】大家說得很棒，速率實際上是一個動力學問題，我們想要它向著我們希望的結果發(fā)展，想要在生產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習創(chuàng)新，需要用先進實驗手段進行實驗和數(shù)據分析，尋找更佳的理論、公式指導！ 【學以致用】學生做題、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。 下列有關說法正確的是( )
A．反應速率與I－的濃度有關 B．IO－是該反應的催化劑 C．反應活化能等于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．第二步反應活化能較低 【教師點評】
【教師總結】化學是一門實驗的科學，我們從大量宏觀的實驗可以進一步探究其微觀本質，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設計實驗條件，從而更好的指導我們的生產和生活！
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