甘肃农业大学 教案 章节 第二章化学反应速率（第二讲） 使学生能熟记阿仑尼乌斯公式并能熟练地加以应用 教学 2.了解温度影响反应速率的主要原因 目的 3.掌握活化能、活化分子的概念 4.使学生掌握催化剂对反应速率的影响： 与要 5学生能够解释催化剂加快化学反应速率的原因。培养学生分析问题、解决问题 求 的能力，培养创新能力。 2.3浓度对反应速率的影响 教学 2.4温度对反应速率的影响 内容 2.5催化剂对反应速率的影响 重点、 重点：速率方程的确定、阿伦尼乌斯公式的应用、催化剂的特点及催化机理 难点 难点：复杂反应速率方程的确定、催化机理 分析 教学设计 调控对策 1.复习速率理论，引入影响速率的因素： 2.介绍质量作用定律，让学生了解基元反应速率方程的确定办法，说明速 率常数的意义及影响因素： 3.举例说明复杂反应速率方程和反应级数的确定方法，解释反应级数的意 例题 义以及反应级数与速率常数单位的关系：通过课堂练习巩固复杂反应速率 方程和反应级数的确定； 4.通过生活事例引入温度对反应速率的影响：简单介绍范特霍夫规则： 5.详细介绍阿伦尼乌斯公式的三种形式，通过分析阿伦尼乌斯公式讨论温 度、活化能对反应速率的影响，讨论温度及加热方式对反应速率变化率的 影响，并得出相应的结论 6.通过介绍阿伦尼乌斯公式的应用，让学生了解如何利用实验数据，通过 作图的方法计算反应活化能： 7.介绍催化剂和催化作用的相关概念，介绍催化剂的特征，着重介绍催化 机理；简单介绍酶催化特征，让学生讨论酶催化的前景与意义 8.本章小结，布置作业。 课后补遗 17
甘肃农业大学 教案 17 章 节 第二章 化学反应速率（第二讲） 教学 目的 与要 求 1.使学生能熟记阿仑尼乌斯公式并能熟练地加以应用 2.了解温度影响反应速率的主要原因 3.掌握活化能、活化分子的概念 4.使学生掌握催化剂对反应速率的影响； 5 学生能够解释催化剂加快化学反应速率的原因。培养学生分析问题、解决问题 的能力，培养创新能力。 教学 内容 2.3 浓度对反应速率的影响 2.4 温度对反应速率的影响 2.5 催化剂对反应速率的影响 重点、 难点 分析 重点：速率方程的确定、阿伦尼乌斯公式的应用、催化剂的特点及催化机理 难点：复杂反应速率方程的确定、催化机理 教学设计 调控对策 1.复习速率理论，引入影响速率的因素； 2.介绍质量作用定律，让学生了解基元反应速率方程的确定办法，说明速 率常数的意义及影响因素； 3.举例说明复杂反应速率方程和反应级数的确定方法，解释反应级数的意 义以及反应级数与速率常数单位的关系；通过课堂练习巩固复杂反应速率 方程和反应级数的确定； 4.通过生活事例引入温度对反应速率的影响；简单介绍范特霍夫规则； 5.详细介绍阿伦尼乌斯公式的三种形式，通过分析阿伦尼乌斯公式讨论温 度、活化能对反应速率的影响，讨论温度及加热方式对反应速率变化率的 影响，并得出相应的结论； 6.通过介绍阿伦尼乌斯公式的应用，让学生了解如何利用实验数据，通过 作图的方法计算反应活化能； 7.介绍催化剂和催化作用的相关概念，介绍催化剂的特征，着重介绍催化 机理；简单介绍酶催化特征，让学生讨论酶催化的前景与意义 8.本章小结，布置作业。 例题 课后补遗
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 一、导入新课 用生活中灼灼在空气和氧气中速率的不同，引出浓度对反应速率影响的定量关 系一一一质量作用定律。浓度对反应速率有影响，温度对反应速率也有影响，如在我们 周围的许多生物过程中都可以看到这个普遍规律，草的生长速度：食物在沸水中比在温 水中熟得快等。 二授课内容 一一板书标题 2.3浓度对化学反应速率的影响 2.3.1质量作用定律 一一板书质量 (1)质量作用定律的内容 作用定律”，语 当温度一定时，基元反应的反应速率与反应物浓度以计量系数的指数的乘积成正比。 速慢，重复一遍 其数学表达式：v=k·ca·cBb 叙述内容， (2)说明： 一一板书表达 ①只适用于基元反应或非基元反应的各步反应 式 知机理一一由最慢的一步决定 非基元反应{ 一一强调“只适 不知机理一一由实验确定v=k·CAa·cg 用于”，并不是 说非元反应没 有速率方程，而 ②反应速率表达式，不必列入固体或纯液体。举例证明： 是要通过实验 如： C(s)+02(g)=C02(g) 才能确定 y=kCo; k一一是速率常 ③k一一是速率常数。在给定条件下，当反应物的浓度都是1molL1时速率。k 数，k↑v↑：同 由反应的本性决定，k↑v↑：同一反应k与温度、催化剂有关，与浓度无关， 一反应k与温 单位(molL1)1nsl 度、催化剂有 ④C、C指反应在某一时刻的起始浓度 关，单位 ⑤a(或x)、b(或y)称为A、B的级数，n=(a+b)或(x+y)叫反应的级数。表示 mol-L) 反应的浓度对反应速率的影响程度。一般来说，反应级数可以为零、整数、分数。零级 -nsl。且将速 反应说明反应物浓度对反应速率没有影响。与k的单位的关系。 率常数的单位 ⑥基元反应其反应级数与反应方程式的计量系数相同。有些反应通过实验测定的速 留下悬念，下面 率方程中，反应物浓度恰好等于方程式中该物质的计量系数，也不能断言该一定是基元 解决。 反应，即： 一一板书 一一板书，强调 一定 基元反应一 级数=系数 反应级数与速 不一定 率常数单位的 举例说明： 关系，因为经常 H(g）)+I2(g)=2HⅢ(g) v=k·CHC 出现判断题.举 I2=2I (快) 例说明基元反 Ⅱ2I+2=2HⅢ（慢） 应与反应级数 的关系 2.3.2复杂反应的速率方程 解决问题：求ⅴ、k、反应级数、速率方程 一一举例 由例题总结解题步骤： 讲完例题由同 第一步设速率方程v=CACg: 学来总结解题 18
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 18 一、导入新课 用生活中灼灼在空气和氧气中速率的不同，引出浓度对反应速率影响的定量关 系―――质量作用定律。浓度对反应速率有影响，温度对反应速率也有影响，如在我们 周围的许多生物过程中都可以看到这个普遍规律，草的生长速度；食物在沸水中比在温 水中熟得快等。 二 授课内容 2.3 浓度对化学反应速率的影响 2.3.1 质量作用定律 （1）质量作用定律的内容 当温度一定时，基元反应的反应速率与反应物浓度以计量系数的指数的乘积成正比。 其数学表达式：v = k · cA a · cB b （2）说明： ① 只适用于基元反应或非基元反应的各步反应 知机理――由最慢的一步决定 非基元反应｛ 不知机理――由实验确定 v = k · cA a · cB b ② 反应速率表达式，不必列入固体或纯液体。举例证明： 如： C（s）＋ O2（g） ＝ CO2（g） v = k ·CO2 ③ k――是速率常数。在给定条件下，当反应物的浓度都是 1mol·L-1 时速率。k 由反应的本性决定，k↑v↑；同一反应 k 与温度、催化剂有关，与浓度无关， 单位（mol·L-1）1-n·s-1 ④ CA、CB 指反应在某一时刻的起始浓度 ⑤ a(或 x)、b(或 y)称为 A、B 的级数，n=(a+b)或（x+y）叫反应的级数。表示 反应的浓度对反应速率的影响程度。一般来说，反应级数可以为零、整数、分数。零级 反应说明反应物浓度对反应速率没有影响。n 与 k 的单位的关系。 ⑥基元反应其反应级数与反应方程式的计量系数相同。有些反应通过实验测定的速 率方程中，反应物浓度恰好等于方程式中该物质的计量系数，也不能断言该一定是基元 反应，即： 基元反应 一定 不一定 级数＝系数 举例说明： H2(g) + I2(g) = 2HI(g) v = k ·CH2 ·CI2 Ⅰ I2 ＝ 2 I (快) Ⅱ 2 I ＋ H2 ＝ 2HI （慢） 2.3.2 复杂反应的速率方程 解决问题：求 v 、k、反应级数、速率方程 由例题总结解题步骤： 第一步 设速率方程 v＝kCA xCB y； ――板书标题 －－板书“质量 作用定律”，语 速慢，重复一遍 叙述内容， ――板书表达 式 ――强调“只适 用于”，并不是 说非元反应没 有速率方程，而 是要通过实验 才能确定 k――是速率常 数，k↑v↑；同 一反应 k 与温 度、催化剂有 关，单位 （ mol·L-1 ） 1-n·s-1。且将速 率常数的单位 留下悬念，下面 解决。 ――板书 ――板书，强调 反应级数与速 率常数单位的 关系，因为经常 出现判断题。举 例说明基元反 应与反应级数 的关系 ――举例 讲完例题由同 学来总结解题
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 第二步将实验数据代入，组成方程组： 步骤 第三步解方程组即得所要求的。 总之，非基元反应的速率方程由速控步骤决定，要由速控步骤写出，利用快反应建 立的平衡将中间产物的浓度表示。 2.3.3反应级数 2.3.4一级反应的积分速率方程 举例 2.4温度对反应速率的影响 一一板书标题 2.4.1范特霍夫规则 一一设疑提问 根据气体分子运动论计算，当温度由300K升高至400K时，气体分子间的碰撞频率 1. 是不是由于 只升高了0.15倍。而归纳许多经验知，如果反应物浓度恒定。温度每升高10℃，反应速 温度升高使反 率增加到原来的2~4倍。因此，温度升高使分子碰撞机会增加，并不是使反应速率加快 应速率加快？ 的本质原因。从反应速率的理论出发考虑。 2.温度升高反 应速率改变的 2.4.2温度对反应速率的影响一一阿仑尼乌斯公式 原因何在 (1)表达式： 一一板书 1887年阿仑尼乌斯总结大量实验事实，提出了著名的阿仑尼乌斯公式。其指数形式为： -Ea k=Ae 一一板书 k:速率常数： 一一设疑提问： A:与浓度，温度无关的常数，叫指前因子： 温度对反应速 R:气体常数：8.314J/Kmol: 率的影响如何 T:绝对温标，单位为K: Ea:活化能，单位为kJ/mol。 一一板书 Ea 一一简单介绍 对数形式为： Ig k=- 2.303R7+gA 各个参数的意 1gk~1T得一直线，直线斜率为-2.303R Ea 义，数值及单位 直线在纵坐标上的截距为1gA。因而，由作 图法所得的直线的斜率可求得该反应在某一温度下的速率常数，E。 (2)使用阿仑尼乌斯公式的几点说明： ①对一个给定反应，它的活化能也是一定的。所以书籍一个化学反应的活化能就可以求 解速率常数： ②对于活化能不同的两个反应，活化能较魇反应，其反应速率随温度增加较快，即具有 较大的温度系数：对同一反应，相同的温度变化值在低温时比在高温时对速率的影响要 大： 一一板书 ③某反应在T温度时的速率常数为k1,T2温度时的速率常数为2，则有： 一一分析阿仑 k=Ea召-I) 尼乌斯公式，并 k,2.303R TT 要求同学掌握 ④(=么，对于同一反应，两个温度下的速率常数之比等于两个温度下反应进行所需 k2 h 时间倒数的比值。 19
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 19 第二步 将实验数据代入，组成方程组； 第三步 解方程组即得所要求的。 总之，非基元反应的速率方程由速控步骤决定，要由速控步骤写出，利用快反应建 立的平衡将中间产物的浓度表示。 2.3.3 反应级数 2.3.4 一级反应的积分速率方程 2.4 温度对反应速率的影响 2.4.1 范特霍夫规则 根据气体分子运动论计算，当温度由 300K 升高至 400K 时，气体分子间的碰撞频率 只升高了 0.15 倍。而归纳许多经验知，如果反应物浓度恒定。温度每升高 10℃,反应速 率增加到原来的 2～4 倍。因此，温度升高使分子碰撞机会增加，并不是使反应速率加快 的本质原因。从反应速率的理论出发考虑。 2.4.2 温度对反应速率的影响――阿仑尼乌斯公式 （1）表达式： 1887 年阿仑尼乌斯总结大量实验事实，提出了著名的阿仑尼乌斯公式。其指数形式为： RT Ea k Ae − = k：速率常数； A：与浓度，温度无关的常数，叫指前因子； R：气体常数：8.314J/K·mol； T：绝对温标，单位为 K； Ea：活化能，单位为 kJ/mol。 对数形式为： A RT Ea k lg 2.303 lg = − + lgk～1/T 得一直线，直线斜率为 R Ea 2.303 − ，直线在纵坐标上的截距为 lgA。因而，由作 图法所得的直线的斜率可求得该反应在某一温度下的速率常数，Ea。 （2）使用阿仑尼乌斯公式的几点说明： ①对一个给定反应，它的活化能也是一定的。所以书籍一个化学反应的活化能就可以求 解速率常数； ②对于活化能不同的两个反应，活化能较魇反应，其反应速率随温度增加较快，即具有 较大的温度系数；对同一反应，相同的温度变化值在低温时比在高温时对速率的影响要 大； ③某反应在 T1 温度时的速率常数为 k1, T2 温度时的速率常数为 k2,则有： ( ) 2.303 lg 1 2 2 1 2 1 TT T T R Ea k k − = ④ 1 2 2 1 t t k k = ，对于同一反应，两个温度下的速率常数之比等于两个温度下反应进行所需 时间倒数的比值。 步骤 举例 ――板书标题 ――设疑提问 1．是不是由于 温度升高使反 应速率加快？ 2．温度升高反 应速率改变的 原因何在 ――板书 ――板书 ――设疑提问： 温度对反应速 率的影响如何 ――板书 ――简单介绍 各个参数的意 义，数值及单位 ――板书 ――分析阿仑 尼乌斯公式，并 要求同学掌握
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 1、活化分子和活化能 一一板书 反应速率的碰撞理论认为分子间的碰撞是发生化学反应的首要条件。但并非所有的碰 撞都一定引起反应，在参加反应的全部分子中，只有极少数能量较高的分子间的碰撞才 能引起反应，将这些分子叫活化分子。 (1)活化分子 活化分子是指具有较高的能量，碰撞时能发生反应的分子。 (2)活化能(Ea) 活化能是指活化分子所具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差。活化能代表 了要使化学反应物能够重新组合形成产物所跨越的能量势垒，在一定温度下，反应的活 化能越大，活化分子数目就越少，反应速率就越小，反之，活化能小的，反应速率就大。 活化能是决定反应速率的内在因素。 一一强调应用 (3)阿仑尼乌斯公式的应用： 用于求Ea,k,A 总结上节所学内容，承上启下引出新内容(3分钟) 一一板书 2.5催化剂对反应速率的影响 一一举例 2.5.1一催化剂和催化作用 (1)催化剂 一一板书 (2)催化作用 一一板书 二2.5.2催化剂的特点 一一语速稍快 (1)催化剂改变反应历程，降低了反应的活化能。 简单介绍 一一反复强调 非催化反应 A+B→P 催化反应 A+B+C→[A. (2)催化剂不影响平衡，及不改变反应的热力学状态。 C…B]→P+C ,同时作反应进 程图说明 载中润体 (3)催化剂具有一定的选择性。 (4)反应过程中催化剂的某些物理性状会发生变化。 2.5.3三均相催化和多相催化 (1)均相催化：反应物与催化剂处于同一相。 如：乙酸乙酯在酸性条件下的水解。 一一以酶催化 CH:COOC2Hs H2O-CH3COOH C2HsOH 为例说明 (2)多相催化：反应物一般是气体或液体，催化剂多为固体。 一一举例说明 如：合成按F作催化剂：全球环境问题酸雨形成SO2氧化为SO3的过程既有均相催 一一简单介绍 化，还有烟尘Fe、Mn氧化物固体催化的多相催化。 三小结：(5分钟) 一一同时说明 (1)活化能、活化分子的概念： 温度影响反应 (2)阿仑尼乌斯公式的对数形式： 速率活化分子 场
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 20 1、 活化分子和活化能 反应速率的碰撞理论认为分子间的碰撞是发生化学反应的首要条件。但并非所有的碰 撞都一定引起反应，在参加反应的全部分子中，只有极少数能量较高的分子间的碰撞才 能引起反应，将这些分子叫活化分子。 （1）活化分子 活化分子是指具有较高的能量，碰撞时能发生反应的分子。 （2）活化能（Ea） 活化能是指活化分子所具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差。活化能代表 了要使化学反应物能够重新组合形成 产物所跨越的能量势垒，在一定温度下，反应的活 化能越大，活化分子数目就越少，反应速率就越小，反之，活化能小的，反应速率就大。 活化能是决定反应速率的内在因素。 （3）阿仑尼乌斯公式的应用： 用于求 Ea，k，A 总结上节所学内容，承上启下引出新内容（3 分钟） 2.5 催化剂对反应速率的影响 2.5.1 一 催化剂和催化作用 （1） 催化剂 （2） 催化作用 二 2.5.2 催化剂的特点 （1） 催化剂改变反应历程，降低了反应的活化能。 （2） 催化剂不影响平衡，及不改变反应的热力学状态。 （3） 催化剂具有一定的选择性。 （4）反应过程中催化剂的某些物理性状会发生变化。 2.5.3 三 均相催化和多相催化 （1）均相催化：反应物与催化剂处于同一相。 如：乙酸乙酯在酸性条件下的水解。 CH3COOC2H5 ＋ H2O → CH3COOH ＋ C2H5OH （2）多相催化：反应物一般是气体或液体，催化剂多为固体。 如：合成按 Fe 作催化剂；全球环境问题酸雨形成 SO2 氧化为 SO3 的过程既有均相催 化，还有烟尘 Fe、Mn 氧化物固体催化的多相催化。 三 小结：（5 分钟） （1）活化能、活化分子的概念； （2）阿仑尼乌斯公式的对数形式； ――板书 ――强调应用 ――板书 ――举例 ――板书 ――板书 ――语速稍快 简单介绍 ――反复强调 非催化反应 A+B→P 催化反应 A+B+C→［A… C…B］→P+C ，同时作反应进 程图说明 ――以酶催化 为例说明 ――举例说明 ――简单介绍 ――同时说明 温度影响反应 速率活化分子
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 (3)活化能不同的反应，反应速率受温度的影响：同一反应在高温和低温条件下，温度 的变化 改变对速率的影响： 说明影响原因 (4)催化剂的影响： 一一根据时间 (5)总结本章反应速率及其影响因素 灵活掌握小结 四布置作业： 内容的详略 21
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 21 （3）活化能不同的反应，反应速率受温度的影响；同一反应在高温和低温条件下，温度 改变对速率的影响； （4）催化剂的影响； （5）总结本章反应速率及其影响因素 四 布置作业： 的变化 说明影响原因 ――根据时间 灵活掌握小结 内容的详略