甘肃农业大学 教案 章节 第二章化学反应速率（第一讲）】 教学 1.掌握化学反应进度和反应速率的表示方法： 目的 2.掌握反应速率的基本概念： 与要 3.掌握碰撞理论，了解过渡态理论 求 2.1化学反应进度与化学反应速率 2.1.1化学反应进度 教学 2.1.2化学反应速率的表示和测定 2.1.3反应机理 内容 2.2反应速率理论简介 2.2.1碰撞理论 2.2.2过渡态理论 重点、 重点：反应速率的表示、反应进度、基本概念 难点 难点：反应进度、气体分子能量分布、活化能 分析 教学设计 调控对策 1.介绍本章大体内容，使学生了解到控制和改变化学反应速率对工、农业 生产的实际意义： 2.介绍反应进度的定义： 难点需举例 3.利用反应进度定义反应速率，介绍平均速率和瞬时速率，利用瞬时速率 的数学意义，引导学生找到确定反应瞬时速率的方法： 例题 4.介绍基元反应、非基元反应、反应机理（历程）和控制步骤，通过反应 机理讨论，让学生了解化学动力学研究反应速率的方式，为热力学研究始 终态做铺垫。 5.利用反应物分子的碰撞是反应进行的前提，通俗易懂地引入碰撞理论， 图示 介绍活化分子、活化分子分数、活化能和有效碰撞，利用气体分子能量分 布图简单说明活化能与活化分子分数的关系以及温度、活化能对反应速率 的影响： 6.介绍过渡态理论，利用图示着重介绍反应过程中的能量变化： 图示 7.课堂小结。 课后补遗 13
甘肃农业大学 教案 13 章 节 第二章 化学反应速率（第一讲） 教学 目的 与要 求 1.掌握化学反应进度和反应速率的表示方法； 2.掌握反应速率的基本概念； 3.掌握碰撞理论，了解过渡态理论 教学 内容 2.1 化学反应进度与化学反应速率 2.1.1 化学反应进度 2.1.2 化学反应速率的表示和测定 2.1.3 反应机理 2.2 反应速率理论简介 2.2.1 碰撞理论 2.2.2 过渡态理论 重点、 难点 分析 重点：反应速率的表示、反应进度、基本概念 难点：反应进度、气体分子能量分布、活化能 教学设计 调控对策 1.介绍本章大体内容，使学生了解到控制和改变化学反应速率对工、农业 生产的实际意义； 2.介绍反应进度的定义； 3.利用反应进度定义反应速率，介绍平均速率和瞬时速率，利用瞬时速率 的数学意义，引导学生找到确定反应瞬时速率的方法； 4.介绍基元反应、非基元反应、反应机理（历程）和控制步骤，通过反应 机理讨论，让学生了解化学动力学研究反应速率的方式，为热力学研究始 终态做铺垫。 5.利用反应物分子的碰撞是反应进行的前提，通俗易懂地引入碰撞理论， 介绍活化分子、活化分子分数、活化能和有效碰撞，利用气体分子能量分 布图简单说明活化能与活化分子分数的关系以及温度、活化能对反应速率 的影响； 6.介绍过渡态理论，利用图示着重介绍反应过程中的能量变化； 7.课堂小结。 难点需举例 例题 图示 图示 课后补遗
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 一.设问导入新课(3分钟) 在以前的学习中，我们知道自然界物质的变化有物理变化和化学变化，在化学上把后 种变化叫做化学反应。那么发生化学反应所需要的时间和反应经历的途径如何呢？这 属于动力学的范畴，也就是我们这章要学习的内容。下面我们学习第一章化学反应速率 的第一节化学反应速率的含义。 二讲授新内容(46分钟) 第二章化学反应速率 一一板书标题 2.1化学反应进度与化学反应速率 2.1.1化学反应进度 举例说明：反应 (1)概念(2)确定及注意事项 2H(g+O(g)= (1)反应进度()。所谓反应进度是一个衡量化学反应进行程度的物理量。 2H20(g)反应 对于任一化学反应 aA +bB=dD+eE 进度ξ=lmol则 当反应进行后，某一参与反应的物质的量从始态的1变到终态的2，则我们说该反 表示2mol的 应的反应进度为 Hz(g)和1mol的 5=%-m=4m 02(g)完全反 应，生成2mol 式中，v为该物质的化学计量数，=-a=b,o=d,咋=e,其量纲为1，对于产物 的HO(g)。反 为正值，对于反应物为负值。这与在化学反应中反应物的减少和产物的增加一致。反应 应 进度ξ的量纲是mol。ξ值可以是正整数、正分数、也可以是零。=0mol表示开始时刻 1 的反应进度，E=lmol的物理意义是有amol的反应物A和bmol的反应物B完全参加反 Hg)) 应，生成产物dmol的D和emol的E。反应进度ξ的数值与反应式的写法有关。 =HO(g)反 应进度飞=lmol 2.1.2化学反应速率的表示和测定 则表示1mol的 (1)化学反应速率的概念 H(g)和1/2 化学反应速率是指单位时间内一个化学反应发生了多少。 mol的02(g)完 (2)反应速率的表示 全反应，生成 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表示。浓度的改 lmol的 变用△C表示，用△1表示时间间隔。用生成物表示速率时速率为正，如果用反应物表示 HO(g)。由此可 时，这在前面加负号，表示其消耗速率，这样表示的速率为正值。 见在使用反应 如反应aA+bB→mC,用各个物质表示时为 进度概念时，必 V4=一 AC V8 =-ACa 须与具体的反 △t △t 应式相对应。 _ACc C=- △t 以上表示的为△1时间内的平均速率。 一一设疑提问 反应物或生成物浓度用molL1表示，时间单位可用s,min,h等，那么速率的单 1.么是反应速 位常用mol-LIs1。 率？ 对于同一个反应，用不同物质的浓度表示反应速率时，其数值可能不同，如298K 2.速率如何表 时，在恒容条件下N2O5的热分解反应 示？ 2N2O5(g)=4NO2(g)十O2(g)用不同物质表示时速率分别为 一一板书概念。 v(N205)=1.5×103molL1s1 表述时语速慢， v(N02)=3.0×10-3molL1s1 重复 v(02)=0.75×10-3molL1s1 14
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 14 一．设问导入新课（3 分钟） 在以前的学习中，我们知道自然界物质的变化有物理变化和化学变化，在化学上把后 一种变化叫做化学反应。那么发生化学反应所需要的时间和反应经历的途径如何呢？这 属于动力学的范畴，也就是我们这章要学习的内容。下面我们学习第一章化学反应速率 的第一节化学反应速率的含义。 二 讲授新内容（46 分钟） 第二章 化学反应速率 2.1 化学反应进度与化学反应速率 2.1.1 化学反应进度 （1）概念（2）确定及注意事项 (1) 反应进度(ξ)。所谓反应进度是一个衡量化学反应进行程度的物理量。 对于任一化学反应 a A + b B d D + e E 当反应进行后，某一参与反应的物质的量从始态的 n1 变到终态的 n2，则我们说该反 应的反应进度为 ν Δn ν n n 2 1 = − = 式中,ν 为该物质的化学计量数，νA=-a, νB =-b, νD =d，νE =e，其量纲为 1，对于产物 为正值，对于反应物为负值。这与在化学反应中反应物的减少和产物的增加一致。反应 进度 ξ 的量纲是 mol。ξ 值可以是正整数、正分数、也可以是零。ξ=0 mol 表示开始时刻 的反应进度，ξ =1mol 的物理意义是有 a mol 的反应物 A 和 b mol 的反应物 B 完全参加反 应，生成产物 d mol 的 D 和 e mol 的 E。反应进度 ξ 的数值与反应式的写法有关。 2.1.2 化学反应速率的表示和测定 （1）化学反应速率的概念 化学反应速率是指单位时间内一个化学反应发生了多少。 （2）反应速率的表示 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表示。浓度的改 变用ΔC 表示，用Δt 表示时间间隔。用生成物表示速率时速率为正，如果用反应物表示 时，这在前面加负号，表示其消耗速率，这样表示的速率为正值。 如反应 a A + b B → m C，用各个物质表示时为 t C v A A =－ t C v B B =－ t C v C C = 以上表示的为Δt 时间内的平均速率。 反应物或生成物浓度用 mol•L －1 表示，时间单位可用 s，min，h 等，那么速率的单 位常用 mol•L －1 s －1。 对于同一个反应，用不同物质的浓度表示反应速率时，其数值可能不同，如 298K 时，在恒容条件下 N2O5 的热分解反应 2 N2O5(g) ＝ 4 NO2(g) ＋ O2(g) 用不同物质表示时速率分别为 v（N2O5）＝1.5×10－3 mol•L －1 s －1 v（NO2）＝3.0×10－3 mol•L －1 s －1 v（O2）＝0.75×10－3 mol•L －1 s －1 ――板书标题 举例说明：反应 2H2(g)+O2(g)═ 2H2O(g) 反 应 进度 ξ =1mol则 表 示 2mol 的 H2(g)和1mol的 O2(g) 完全反 应，生成 2mol 的 H2O(g)。反 应 H2(g)+ 2 1 O2(g) ══ H2O(g) 反 应进度 ξ =1mol 则表示 1mol 的 H2(g) 和 1 ／ 2 mol 的 O2(g)完 全反应 ，生成 1mol 的 H2O(g)。由此可 见在使 用反应 进度概念时，必 须与具 体的反 应式相对应。 ――设疑提问 1.么是反应速 率？ 2.速率如何表 示？ ――板书概念。 表述时语速慢， 重复
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 可见以不同物质表示其速率不同，其比2：4：1，恰好是方程式中各物质计量系数 之比。 对于一般的反应aA+bB=dD+eE可表示为 -1AC--1AC-1ACp=1ACE=v -一板书 a△t b△fd△te△t 即对某一化学反应，用各组分物质浓度变化表示的反应速率之比，等于各自计量系 数之比。也就是说，按配平的反应方程式各物化学计量系数去除该物所表示的反应速率， 得到的是同一反应的同一速率。这种关系明确了反应物消耗速率和产物生成速率间的倍 数。对同一反应就只有一个反应速率。 在时间间隔△1内速率为平均速率。对一个化学反应，不论以哪个物质表示反应速 率，它都不是恒定的，都是时刻在变化的。为了表示某一时间的速率，我们提出瞬时速 率。只有在极小的时间范围速率才能看成不变的，此时的速率为瞬时速率。它是浓度 时间曲线上某一点切线的斜率，也就是该时刻的真正速率。当△1一0时，平均速率的极 限就是该时刻的瞬时速率。时间间隔越短，越能表示出真正的反应速率。 2.1.3.反应机理 一个化学反应方程式，能告诉我们什么物质参加了反应，结果生成了什么物质以及 一一板书 反应物和产物间总的量的关系。但是，化学反应方程式并不能说明从反应物转变为产物 一一举例强调 所经历的途径，即反应机理。 反应速率与各 反应机理是指化学反应经历的途径，也叫反应历程。 物质表示的速 在反应历程中，由反应物粒子（分子、原子、离子、自由基等）在有效碰撞中直接 率之间的关系 作用生成产物的反应，即一步完成的反应称为基元反应，不是一步完成的反应称为非基 元反应。以化学方程式所表示的宏观总反应称为整体反应，仅由一种基元反应所构成的 整体反应称为简单反应：由两种或两种以上的基元反应所构成的整体反应称为复杂反应。 复杂反应的化学反应速率决定于组成该基元反应中速率最慢的一步，我们把它叫做 该复杂反应的速控步骤。 注意：基元反应和非基元反应是指针对微观过程而言的：而简单反应和复杂反应是针 一一板书 对宏观过程而言的。二者不可混为一谈。 2.2反应速率理论 2.2.1碰撞理论 (1)碰撞理论： 一一板书反应 碰撞理论认为，化学反应发生的先决条件是反应物分子之间要互相碰撞。如果反应 机理的定义 物分子互不接触，根本就谈不上什么反应。但是事实告诉我们，气体反应有快有慢，而 且速率相差很大。为了说明这个现象，有效碰撞理论指出：在气体反应中，反应物分子 不断发生碰撞，在千万次的碰撞中，大多数碰撞并不发生反应，只有少数分子的碰撞才 能发生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞。 一一掌握基元 能发生有效碰撞的分子，是由于它们比普通分子具有更高的能量。气体分子运动论 反应与非基元 认为，具有较高能量的分子的百分数是较低的，因而有效碰撞的频率较小，从而影响化 反应的概念 学反应速率。 2.2.2过渡态理论 有效碰撞理论直观地说明了反应速率与能量的关系，但没有从分子内部原子重新组 合的角度来揭示活化能的物理意义。量子力学理论应用于化学反应速率的研究以后，人 一一板书 们可以更深入地研究化学反应中原子是如何重新组合的，因而出现了过渡态理论。 15
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 15 可见以不同物质表示其速率不同，其比 2∶4∶1，恰好是方程式中各物质计量系数 之比。 对于一般的反应 a A + b B = d D + e E 可表示为 v t C t e C t d C t b C a A B D E = = = = 1 1 1 1 － － 即对某一化学反应，用各组分物质浓度变化表示的反应速率之比，等于各自计量系 数之比。也就是说，按配平的反应方程式各物化学计量系数去除该物所表示的反应速率， 得到的是同一反应的同一速率。这种关系明确了反应物消耗速率和产物生成速率间的倍 数。对同一反应就只有一个反应速率。 在时间间隔Δt 内速率为平均速率。对一个化学反应，不论以哪个物质表示反应速 率，它都不是恒定的，都是时刻在变化的。为了表示某一时间的速率，我们提出瞬时速 率。只有在极小的时间范围速率才能看成不变的，此时的速率为瞬时速率。它是浓度— 时间曲线上某一点切线的斜率，也就是该时刻的真正速率。当Δt→0 时，平均速率的极 限就是该时刻的瞬时速率。时间间隔越短，越能表示出真正的反应速率。 2.1.3．反应机理 一个化学反应方程式，能告诉我们什么物质参加了反应，结果生成了什么物质以及 反应物和产物间总的量的关系。但是，化学反应方程式并不能说明从反应物转变为产物 所经历的途径，即反应机理。 反应机理是指化学反应经历的途径，也叫反应历程。 在反应历程中，由反应物粒子（分子、原子、离子、自由基等）在有效碰撞中直接 作用生成产物的反应，即一步完成的反应称为基元反应，不是一步完成的反应称为非基 元反应。以化学方程式所表示的宏观总反应称为整体反应，仅由一种基元反应所构成的 整体反应称为简单反应；由两种或两种以上的基元反应所构成的整体反应称为复杂反应。 复杂反应的化学反应速率决定于组成该基元反应中速率最慢的一步，我们把它叫做 该复杂反应的速控步骤。 注意：基元反应和非基元反应是指针对微观过程而言的；而简单反应和复杂反应是针 对宏观过程而言的。二者不可混为一谈。 2.2 反应速率理论 2.2.1 碰撞理论 （1）碰撞理论： 碰撞理论认为，化学反应发生的先决条件是反应物分子之间要互相碰撞。如果反应 物分子互不接触，根本就谈不上什么反应。但是事实告诉我们，气体反应有快有慢，而 且速率相差很大。为了说明这个现象，有效碰撞理论指出：在气体反应中，反应物分子 不断发生碰撞，在千万次的碰撞中，大多数碰撞并不发生反应，只有少数分子的碰撞才 能发生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞。 能发生有效碰撞的分子，是由于它们比普通分子具有更高的能量。气体分子运动论 认为，具有较高能量的分子的百分数是较低的，因而有效碰撞的频率较小，从而影响化 学反应速率。 2.2.2 过渡态理论 有效碰撞理论直观地说明了反应速率与能量的关系，但没有从分子内部原子重新组 合的角度来揭示活化能的物理意义。量子力学理论应用于化学反应速率的研究以后，人 们可以更深入地研究化学反应中原子是如何重新组合的，因而出现了过渡态理论。 ――板书 ――板书 ――举 例强调 反应速 率与各 物质表 示的速 率之间的关系 ――板书 ――板 书反应 机理的定义 ――掌 握基元 反应与 非基元 反应的概念 ――板书
甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 过渡态理论认为，化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞而完成的，在反应物 一一简要介绍 分子生成产物的过程中，必须经过一中间过渡态。当反应物分子在碰撞中取得了足够的 能量以后，就形成了一个称为“活化中间体”的过渡状态。在活化中间体中，旧的化学 键已经减弱，新的化学键正在形成，活化中间体的寿命很短，一经生成就很快向生成物 分子转化。 过渡态理论吸取了碰撞理论的合理内容，给高能量分子以明确的模型。不同的物质 化学键能不同，因而不同化学反应具有不同活化能，致使反应速率不同。 三.小结：(6分钟) (1)反应速率的概念及其表示： (2)基元反应与非基元反应、简单反应与复杂反应： 一一慢，重复强 (3)反应速率理论。 调 (4)浓度对反应速率的影响： (5)速率常数k的单位与反应级数的关系： 一一板书标题 (6)基元反应、非基元反应的反应级数与方程式系数的关系。 一一用下图表 四.布置作业： 冷 分子百分数 16
甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 16 过渡态理论认为，化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞而完成的，在反应物 分子生成产物的过程中，必须经过一中间过渡态。当反应物分子在碰撞中取得了足够的 能量以后，就形成了一个称为“活化中间体”的过渡状态。在活化中间体中，旧的化学 键已经减弱，新的化学键正在形成，活化中间体的寿命很短，一经生成就很快向生成物 分子转化。 过渡态理论吸取了碰撞理论的合理内容，给高能量分子以明确的模型。不同的物质 化学键能不同，因而不同化学反应具有不同活化能，致使反应速率不同。 三．小结：（6 分钟） （1）反应速率的概念及其表示； （2）基元反应与非基元反应、简单反应与复杂反应； （3）反应速率理论。 （4）浓度对反应速率的影响； （5）速率常数 k 的单位与反应级数的关系； （6）基元反应、非基元反应的反应级数与方程式系数的关系。 四．布置作业： ――简要介绍 ――慢，重复强 调 ――板书标题 ――用 下图表 示