《化学》电子教案

 

课题	第一章  化学基本概念和理论 第三节  物质变化的速率和进度——化学反应速率和化学平衡
教学目标	1.了解化学反应速率及其表示法 2.了解温度、浓度、压力和催化剂对化学反应速率的影响 3.了解吸热反应和放热反应、可逆反应和化学平衡 4.了解影响化学平衡移动的因素
教学重点	温度、浓度、压力和催化剂对化学反应速率的影响；影响化学平衡移动的因素
教学难点	影响化学平衡移动的因素
课时安排	2学时
教学方法	启发式教学法、演示法
教学手段	多媒体辅助、演示实验
教学用具	投影仪、相应实验药品及器材

 

【教学进程】

第三节  物质变化的速率和进度——化学反应速率和化学平衡

引入

在日常生活中，很多反应发生得有快有慢，如燃放烟花爆竹、照相底片感光在瞬间完成；石油和煤炭的形成需要非常缓慢的过程。这说明不同的化学反应具有不同的反应速率。我们希望食品、药品的保质期延长，金属锈蚀、塑料老化变得缓慢，又希望合成的一些化工产品能加速完成，转化的程度提高，这些都需要了解化学反应的速率和进程的知识。

新课

板书

一、化学反应速率及影响因素

讲解

在一定条件下，衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称做化学反应速率，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。浓度的单位常用mol/L，化学反应速率的单位常用mol/(L·min)或mol/(L·s)。

板书

1. 概念：在一定条件下，衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称做化学反应速率。

2．单位：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。

举例说明

某化学反应的某一反应物的最初浓度为2 mol/L，经过10 min后，它的浓度变成了1.8 mol/L，这就是说，该反应物的浓度减少了0.2 mol/L，则此化学反应的平均速率为0.02 mol/(L·min)。

讲解

化学反应速率的大小首先决定于反应物的本性。例如，在室温下金属钾和水能剧烈反应，而金属铁和水的反应就相当缓慢。此外，化学反应速率还与反应物的浓度、温度和催化剂等外界条件有关。

板书

3．影响因素：反应物的本性、反应物的浓度、温度和催化剂等。

（1）浓度的影响

演示实验

取a、b两支试管，在a试管中加入0.1 mol/L Na2S2O3（硫代硫酸钠）溶液4 mL，在b试管中加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液2 mL及H2O 2 mL。另取2支试管分别注入0.1 mol/L H2SO4溶液4 mL，然后分别将H2SO4溶液同时倾入上面盛有Na2S2O3的2支试管中，振荡试管。

现象

浓度较大的a试管首先析出硫而变浑浊。

Na2S2O3 + H2SO4     Na2SO4 + S↓+ SO2↑+ H2O

总结并板书

当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以加快反应速率。

强调

对于有气体参加的反应，在一定条件下，压强增大，气体体积缩小，从而单位体积内分子数目增多，可以视为浓度增大，化学反应速率加快。

演示实验

取a、b两支试管，分别加入0.05 mol/L Na2S2O3溶液4 mL，另取2支试管，分别注入0.1 mol/L H2SO4溶液4 mL，然后将1支盛有Na2S2O3溶液的试管和1支盛有H2SO4溶液的试管组成一组，即4支试管组成两组。将第一组的试管插入冷水中，另一组试管插入60 ℃左右的热水中，2 min后同时分别将两组试管里的溶液混合。

现象

插在热水中的两种溶液混合后首先变浑浊。

讲解

温度对反应速率有显著的影响，且影响比较复杂。多数化学反应随温度升高，化学反应速率增大。一般温度每升高10 K，反应速率约增大2～4倍。

板书

（2）温度的影响

当其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度，可以减小反应速率。

（3）催化剂的影响

演示实验

取1支试管，加入5 mL 1% H2O2（过氧化氢）溶液，观察。然后，取玻璃棒1支，用水润湿一端，蘸取少量的MnO2粉末伸入试管中，再观察。

现象

H2O2溶液遇到MnO2后反应剧烈进行，有大量的气体产生；用带有火星的木条试验，可知产生的气体是氧气。

MnO2

2H2O2      2H2O + O2↑

 

讲解

多数催化剂是能加快化学反应速率的，但催化剂的催化作用是有选择性的，如合成氨工业中，采用铁触媒，加快了氨的合成速率。某种催化剂只能对某些特定的反应有催化作用，而对其他反应则不起作用。生物体内进行的各种生物化学反应，都是在酶的作用下进行的。如淀粉酶能促进淀粉水解，蛋白酶能促进蛋白质水解，脂肪酶能促进分解油脂。酵母片是一种多酶片，消化不良时食用酵母片，可以帮助人们消化食物，解除病痛。

板书

多数催化剂能加快化学反应速率。

过渡

物质的化学反应有快有慢，有些反应物转化的程度也很低，有些甚至在一定情况下会逆向进行。下面我们来学习化学平衡及影响因素。

板书

二、化学平衡及影响因素

（一）可逆反应与不可逆反应

讲解

有一些化学反应一旦发生就能不断进行，反应物几乎全部转变成生成物，我们认为这些只能向一个方向单向进行的反应是不可逆反应。

举例说明

氯酸钾的分解、火药爆炸、金属锈蚀、岩石风化、石油形成、橡胶老化、人类衰老，这些都是不可逆反应。

板书

1．不可逆反应：只能向一个方向单向进行的反应。

讲解

大多数化学反应都具有或多或少的可逆性。在同一条件下，反应物能转变成生成物，同时生成物也可以转变成反应物，这些能同时向两个相反方向进行的化学反应是可逆反应。

板书

2．可逆反应：能同时向两个相反方向进行的化学反应。

讲解

化学方程式中常用“     ”可逆符号代替“    ”。

举例说明

氮气和氢气化合生成氨气的反应就是可逆反应。

板书

N2＋3H2       2NH3

指出

从左向右的反应为正反应，从右向左的反应称逆反应。

讲解

对于合成氨反应，反应开始时，由于反应物N2、H2浓度大，正反应速率较大；但当生成物NH3生成后，就产生了逆反应。开始时逆反应速率最小，随着反应的进行，N2、H2正反应的速率也随之减小，NH3浓度逐渐增大，逆反应速率也随之增大。当反应进行到一定程度时，正反应速率必然和逆反应速率相等。这时，只要外界条件不变，N2、H2浓度和NH3浓度达到不再随时间改变的状态，这时反应所处的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。

板书

（二）化学平衡

1．概念：对于一可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率必然和逆反应速率相等。外界条件不变，反应物浓度和生成物浓度达到不再随时间而改变的状态，这时反应所处的状态。

讲解

    在一定条件下，密闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学平衡，化学反应的正、逆反应速率相等（v正＝v逆），各成分的浓度不再随时间改变，但是此时的化学平衡是动态平衡，当外界条件改变时，原平衡被破坏，可逆反应将在新条件下，建立新的化学平衡，这个过程称做化学平衡的移动。

板书

2．特点：等、定、动、变。

投影

化学平衡和化学平衡移动示意图

化学平衡示意图                       化学平衡移动示意图

 

过渡

化学平衡是在一定条件下建立的，是一种相对的、动态的、暂时的平衡状态，一旦外界条件如浓度、压强、温度等改变，化学平衡状态也会改变。

板书

（三）影响化学平衡的因素

1．浓度的影响

讲解

在一定的化学平衡体系中，当其他条件不变时，若增加反应物（或减少生成物）浓度，平衡向正反应方向移动；若增加生成物（或减少反应物）浓度，平衡向逆反应方向移动。

演示实验

在三氯化铁和硫氰酸钾的反应平衡中，加入FeCl3或KSCN后，溶液的红色变深；加入KCl后，溶液的红色变浅。

FeCl3＋6KSCN     K3[Fe(SCN)6]＋3KCl

血红色

现象及结论

增大生成物K3[Fe(SCN)6]的浓度，反应向逆反应方向进行；减小生成物K3[Fe(SCN)6]的浓度，反应向正反应方向进行。

板书

增大生成物的浓度，反应向逆反应方向进行；减小生成物的浓度，反应向正反应方向进行。

讲解

化学反应往往都伴随着能量的变化，这种能量的变化，主要表现为热能的形式，即有吸热或放热现象发生。凡能放出热量的反应称放热反应；凡能吸收热量的反应称吸热反应。

板书

2．温度的影响

（1）放热反应：能放出热量的反应。

（2）吸热反应：能吸收热量的反应。

举例说明

2HI      H2（g）＋ I2  －Q（－Q表示吸热）

2NO2（红棕色）     N2O4（无色） ＋Q（＋Q表示放热）

讲解

在放热或吸热的可逆反应里，反应混合物达到平衡状态以后，改变温度也会使化学平衡移动。

演示实验

把NO2和N2O4的混合气体分三份，放在三个烧瓶中，将其中两个连通，另一个作对比用。一个烧瓶放在热水中，另一个烧瓶放在冰水中，观察实验。

现象及结论

放在热水中的混合气体受热变深，说明NO2（红综色）浓度增大，即平衡向逆反应方向移动。放在冰水中的混合气体颜色遇冷时变浅，说明N2O4（无色）浓度增大，平衡向正反应方向移动。

板书

在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

讲解

在可逆反应达到平衡时，改变压强对反应前后气体总体积（或气体分子总数）不等的化学平衡有影响。

举例说明

N2（g）＋3H2（g）    2NH3（g）

板书

3．压强的影响

讲解并板书

当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积缩小（或分子总数减少）的正反应方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大（或分子总数增加）的逆反应方向移动。

强调

对于反应前后气体总体积（或气体分子总数）不变的可逆反应，压强对化学平衡没有影响。

在化学平衡时，催化剂对正、逆反应速率影响相同，不能使化学平衡发生移动。

讲解

浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理，也叫勒夏特列原理：如果改变平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等，）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

板书

平衡移动原理：如果改变平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

小结

1．化学反应速率的概念和影响化学反应速率的因素。

2．化学平衡的概念和特点。

3. 影响化学平衡的因素。

4．平衡移动原理。

作业

综合练习：7、8。

 

【板书设计】

第三节  物质变化的速率和进度——化学反应速率和化学平衡

一、化学反应速率及影响因素

1. 概念：在一定条件下，衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称做化学反应速率。

2．单位：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。

3．影响因素：反应物的本性、反应物的浓度、温度和催化剂等。

（1）浓度的影响

当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以加快反应速率。

（2）温度的影响

当其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度，可以减小反应速率。

（3）催化剂的影响

板书：多数催化剂能加快化学反应速率。

二、化学平衡及影响因素

（一）可逆反应与不可逆反应

1．不可逆反应：只能向一个方向单向进行的反应。

2．可逆反应：能同时向两个相反方向进行的化学反应。

N2 ＋3H2       2NH3

从左向右的反应称为正反应，从右向左的反应称为逆反应。

（二）化学平衡

1．概念：对于一可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率必然和逆反应速率相等。外界条件不变，反应物浓度和生成物浓度达到不再随时间改变的状态，这时反应所处的状态。

2．特点：等、定、动、变。

（三）影响化学平衡的因素

1．浓度的影响

增大生成物的浓度，反应向正反应方向进行；减小生成物的浓度，反应向逆反应方向进行。

2．温度的影响

（1）放热反应：能放出热量的反应。

（2）吸热反应：能吸收热量的反应。

在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

3．压强的影响

当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积缩小（或分子总数减少）的正反应方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大（或分子总数增加）的逆反应方向移动。

平衡移动原理：如果改变平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

42