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视频标签：外界因素,化学反应速率
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视频课题：人教版高中化学选修四第二章第二课时外界因素对化学反应速率的影响-山东济南实验中学
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人教版高中化学选修四第二章第二课时外界因素对化学反应速率的影响-山东省 - 济南
第二课时 外界因素对化学反应速率的影响——教学设计
【教学目标】 <知识与技能>
1.通过复习与实验回顾，知道外界因素影响化学反应速率的定性规律。 2.通过理论模型的学习，能从微观角度初步对浓度、压强、温度、催化剂的影响进行微观解释。
3.通过实验数据分析，进一步了解浓度、温度、催化剂等外因对化学反应速率的影响，认识这些外因与化学反应速率之间的定量关系；了解化学反应速率常数K的意义，认识阿伦尼乌斯公式的意义。 <过程与方法>
1. 通过浊度传感器测定化学反应速率的实验，培养定量实验意识，了解定量实验新的技术手段。
2. 通过对大量实验数据的分析和讨论，培养分析问题、定量研究问题、团结合作、语言表达等能力，并会用归纳、验证的方法处理实验数据。 <情感态度与价值观>
1. 通过实验创新，体会技术的进步为化学实验带来的显著影响，提高学习兴趣；
2. 通过对诺贝尔化学奖的了解，了解催化剂对反应速率的影响和意义，激发学生探索未知知识的兴趣；
3. 体验微观运动与宏观世界的密切联系，体会分析数据得出结论指导实践的意义，感受化学学科研究的魅力；
4. 通过从数据分析，培养严谨认真的科学态度，体验速率控制对生产、
生活的重要性，增强社会责任感。
【教学重点】碰撞理论模型的理解和应用，数据分析和定量公式的分析 【教学难点】碰撞理论模型的理解和应用，数据分析和定量公式的分析 【教学过程】
【课程导入】今年的诺贝尔化学奖被授予了三位科学家，其中这位和我一样有气质的弗朗西斯.阿诺德女士因研究了酶的定向演化，并广泛应用于催化剂的合成而获此殊荣。
【提问】提到催化剂，你想到什么呢？ 【学生】答：加快反应速率
【提问】除催化剂外，还有哪些外界因素可以改变化学反应速率？ 【生答】温度、浓度、压强（有气体参与的反应）、固体表面性质 【总结】在之前的学习中，我们已经了解了这些外因对化学反应速率的影响规律，也进行不少的实验探究，在探究中我们也发现了一些问题： （展示出目标反应：硫代硫酸钠和硫酸的反应），还记得在探究该实验时我们遇到的
<环节一> 定量实验新方法
【学生代表发言】介绍实验原因和目标实验，介绍实验方法，小组展开实验，并与同学们互动
【师】让我们掌声感谢实验探究小组给我们带来的精彩展示和分析。 【提问】请大家对比传统实验，你能说说传感器实验有哪些优势吗？ 【生答】操作简单性，实验耗时短、图像清晰直观、反应物用量少、实验图像在实验中实际生成，几组实验可以同时进行等等角度！
<环节二> 微观原因解释
【过渡】科技的发展为化学实验提供了更有效、直观、准确的技术支持，通过图像我们发现不同外因对速率影响不尽相同，不同阶段影响也各有差异，那么这些外因对参加反应的微观粒究竟产生了怎样的影响进而引发速率变化的呢？
屏幕展示：二、微观原因解释
【师】为了解释该问题，科学家们提出了很多假说和模型，其中比较成熟的一种为——碰撞理论。ppt展示
结合课前预习，请同学们回答对应的三个问题： 1. 什么是有效碰撞？ 2. 什么是活化分子?
3. 活化分子之间的碰撞都是有效的吗？有效碰撞需要什么条件？ 【生答】1. 能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
2. 能发生有效碰撞的分子叫做活化分子 3. 活化分子之间的碰撞并非全部有效。
【师问】同学们自学的不错，那么活化分子之间哪样的碰撞才是有效碰撞呢？
（ppt展示投篮）姚明的篮球技术很棒，当他远投三分球，首先得有——力量，其次还要有——准头，力量和方向必不可少，那么微观离子反应是否也具有这样的特点呢？该理论认为能量较高的活化分子碰撞时，那些方向恰的才会发生有效碰撞，生成产物。
那么我们想，在单位时间、单位体积内，活化分子的有效碰撞次数越多，
反应速率越——快！
思考，根据碰撞理论的解释，为了使反应速率加快，可以通过→增大有效碰撞次数→增大单位体积的活化分子数。
我们可以用一个公式来进行表示：活化分子数=分子总数×活化分子百分数
【师提示】加快反应速率，即增大单位体积内活化分子数，从公式看可以有两个角度：即增大活化分子数或者活化分子百分数。请大家结合该公式和碰撞理论，请同学们认真填写下列表格。 【学生汇报1】根据表格内容汇报结果，可带分析
【师补充解释】（针对部分学生不理解）举例说明：1升容器中100个分子，10个活化分子，浓度加倍，总数200，活化分子数20，活化分子百分数不变。增大压强，压缩体积为1/2，单位体积的效果等同于增大浓度； 【学生汇报2】升高温度，单位体积内活化分子数不变，因为活化分子数增加，推出活化分子百分数增大；加催化剂，单位体积内活化分子数不变，因为活化分子数增加，推出活化分子百分数增大；
【师生共同总结】四种外因中，哪些影响了活化分子总数？哪些影响了活化分子百分数？
Ppt展示: 浓度和压强→活化分子数；温度和催化剂→活化分子百分数。 【师问】请大家思考，升温是如何增大活化分子百分数的呢？ ppt展示活化能的概念和图像
让我们回顾一下活化能的概念：活化能 = 活化分子平均能量 - 普通分子平均能量
请大家思考，升高温度是如何增大活化分子百分数的呢？ 【生答】升温提供了能量，使普通分子能量升高成为活化分子。 【师】答的很好，那么除了提供能量以外，升温从动力学角度来看有何影响？
【生答】升高温度会使微利运动速度加快，碰撞几率增大，有效碰撞次数增加
【师问】催化剂如何增大活化分子百分数的呢？
【生答】加入催化剂可以降低反应的活化能，从而使更多的普通分子成为活化分子
【师】很多催化剂通过参与反应，改变了原反应的历程，降低了反应的活化能，即反应的能量标准，从而极大增大了活化分子数百分数 【过渡】我们借助碰撞理论了解了反应的微观本质，分析了不同外因对反应速率不同角度影响了活化分子数，那么我们能否找到这些外因反应速率是否存在定量关系呢？ <环节三> 数据分析与讨论
【提出任务】请同学们独立分析表1信息，回答问题，然后小组内交流分享分析过程。
【师问】请X组派代表分享一下分析过程和结果！
【小组代表发言】对比前三组实验，当保持过氧化氢浓度不变时，成倍数增大HI浓度，反应速率成倍增加，所以反应速率与c(HI)成正比；比较（1）、4、5组实验，当保持c(HI)不变时，成倍数增大c(H2O2)浓度，反应速率也成倍增加，所以速率与c(HI)成正比；数学公式可写为：
【师板书】υ= k c(H2O2) c(HI)
不同组反应的k有什么规律？会不会是个常数？下面分小组计算来验证一下：看哪个小组算得又快有准。 【生答结果】
【师总结】根据计算，可以认为k为常数，于是我们从实验数据中自然得到了一个有用的方程，我们称之为——速率方程！期中k称之为反应速率常数！而当浓度均为1mol.L-1时，v与k——相等（学生一起说），故速率常数在数值上等于——单位浓度时的反应速率。
【师提问】通过该速率公式，我们可直观地看到不同反应物浓度对速率的影响及程度，那么温度、催化剂等因素对速率的影响体现在哪呢？大胆猜测！
【生答】体现在小k上 ppt展示：
【师】不同反应对应的速率方程不尽相同，请大家观察分析表二中信息，完成对应问题：
1.速率方程与化学方程式中的系数有确定关系吗？
2.这些改变反应物浓度一定影响反应速率？改变生成物浓度有影响吗？
【小组代表回答】速率方程与 化学反应系数无必然联系
【师师鼓励引导学生深度挖掘信息】速率方程是不能由方程式直接写出的，而是通过实验获得。不同反应速率方程差别较大。那么我们知道，若只是定性分析浓度的影响，我们一般可以说增大反应物浓度可加快速
率，但是对于速率方程的反应则需要根据表达式具体分析。
【师过渡】浓度对速率的影响可由速率方程定量指导，那温度与速率有何关系呢？让我们继续分析讨论表格3，完成相应问题！ 1.温度对化学反应速率有怎样的影响？为什么？
2.升高相同的温度，对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗？ 【学生分析，讨论，小组代表发言】几组数据均说明温度升高，速率常数增大，故反应速率加快，但升高相同的温度，对不同反应影响不同。 【师过渡】说得很好，那温度对速率的影响有什么定量的关系呢？用何公式进行指导？首届诺贝尔化学奖获得者——阿伦尼乌斯在在范霍夫提出的经验公式的基础上进行大量实验，提出了著名的阿伦尼乌斯公式。 在公式中，A、e R均为大于零的常数，期中，Ea称为活化能，一个固定反应在一定温度范围内认为其Ea为定值，而不同的反应Ea不相同，请大家思考，升高温度，k值？升温对不同反应k值增大程度不同，应该是什么的影响？
【生答】不同反应的活化能可能不同 【屏幕展示】一些反应的活化能。
【提问】你认为下列反应，哪些受温度影响程度更大呢？
【生答】第三个，因为活化能越大，温度变化的倍数越大，速率常数k也就越大！
【师总结】现在，我们知道温度对速率的影响，既可以通过实验测定，也有了具体的公式指导了，最后让我们看看压轴的催化剂的影响规律。 【投影布置任务】催化剂对化学反应速率的影响 ，进行交流研讨3，回
答相应问题：
1.使用催化剂对化学反应速率有怎样的影响？为什么？2.与其他因素(如浓度、温度等)相比较，催化剂对反应速率的 影响程度如何？为什么？ 【生答】催化剂降低了反应的活化能，k催/k无比值增大程度很大，根据阿伦尼乌斯公式，速率常数得到极大的增加，速率也将极大增加，与浓度、温度的影响相比，催化剂加快反应速率应该是更加显著的。 【师总结】补充或提示。那么让我们来感受一下这个数的变化：1011 十、百、千、万……千亿，哇塞，我似乎感受到催化剂研究的巨大价值！所以如果我们是化工厂的工程师，欲加快速率将优先研究什么问题？ 【师生答】选择合适的催化剂
【师述】神秘而有趣的催化作用和它所带给化学工业的巨大经济效益，使得人们对于催化剂和催化作用的研究热情一直有增无减，近年来，在有机合成和化工生产中还引入生物催化剂，而其研究成果也因其巨大影响而在诺贝尔化学奖中备受关注！ <环节四> 内容总结，观念提升
【师总结】本节课我们从影响反应速率的三个宏观因素出发，借助了有效碰撞理论和活化能理论对他们的影响进行了微观分析，又学习了他们与速率之间的两个定量公式：速率方程和阿伦尼乌斯公式。
【师问】本节课的学习内容理论性较强，那学习本节课后，我们都有哪些收获呢？
【生答】认识了手持技术实验的优势，学会了用碰撞理论来对外因的影响进行微观解释，更知道了这些影响与速率之前存在相关公式，可以进
行数据计算，这对我们定量控制速率提供了依据；学习了在所有的外因中，催化剂的影响是最显著的，极具研究和发展前景，化工生产中的重要指导意义等等。
【师总结】大家说得很棒，速率实际上是一个动力学问题，我们想要它向着我们希望的结果发展，想要在生产和生活中尽量达到趋利避害，定向可控的目的，就需要不断进行理论学习创新，需要用先进实验手段进行实验和数据分析，寻找更佳的理论、公式指导！ 【学以致用】学生做题、分析题目：
过氧化氢H2O2水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。 H2O2水溶液分解速度极其慢。已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解机理为：
H2O2＋I－→H2O＋IO－ 慢； H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快。 下列有关说法正确的是( )
A．反应速率与I－的浓度有关 B．IO－是该反应的催化剂 C．反应活化能等于98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2) E．第一步中H2O2与I －的碰撞仅部分有效 F．第二步反应活化能较低 【教师点评】
【教师总结】化学是一门实验的科学，我们从大量宏观的实验可以进一步探究其微观本质，通过定性实验规律的研究深入到定量规律的寻找，无论是微观探究还是定量分析都帮助我们更好的指导设计实验条件，从而更好的指导我们的生产和生活！
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
