1、探究影响化学反应速率的因素探究影响化学反应速率的因素合成氨的发展合成氨的发展我国合成氨工业的发展是在20 世纪30 年代开始的，经过几十年的不懈奋斗和发展，我国已经拥有了许多不同流程、不同规模的合成氨工厂。我国目前拥有了一支能够进行合成氨生产的科研等方面的研究技术团队，让我国已成为世界上最大的合成氨生产国，产量约占世界总产量的1/3。合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业，是我国化肥工业的基础，也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等；氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。合成氨的应用合成氨的应用制尿素 制纯碱制硝酸制冷剂合成氨的反应合成氨的
2、反应N2 3H2 2NH3 合成氨反应是一个可逆反应：已知298 K 时，H92.2 kJ/mol通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？通过控制哪些反应条件来提高合成氨反应的速率？合成氨的反应历程合成氨的反应历程N2 3H2 2NH3 任务任务一一：认识化学反应的历程：认识化学反应的历程请仔细阅读所给材料，针对以下问题与同学们交流研讨。1.你对“化学反应是有历程的”这一说法有哪些认识？2.造成化学反应速率千差万别的原因是什么？研究表明，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。例如，2HI=H2+I2实际上是经过下列两步反应完成的：2HI H2+2I 2
3、I I2每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。反应历程又称反应机理。阅读教材：选择性必修一阅读教材：选择性必修一29页页微粒I存在未成对电子，它称为自由基，自由基的反应活性很强，寿命极短。资料卡资料卡片片化学反应是有历程的，化学反应速率与反应历程密切相关。结论：化学反应化学反应是有历程的是有历程的 .任务二：构建碰撞理论模型和核心概念任务二：构建碰撞理论模型和核心概念请仔细阅读教材29-30页，思考以下问题。1.思考有效碰撞和化学反应的联系；2.思考有效碰撞的前提条件；3.思考活化分子、活化能及活化分子百分数概念。阅读教材：选择性必修一阅读教材：
4、选择性必修一29页页阅读教材：选择性必修一阅读教材：选择性必修一30页页（1）（2）碰撞时取向不合适（3）有效碰撞碰撞时能量不够HI分解反应中分子碰撞示意图分解反应中分子碰撞示意图有效碰撞：有效碰撞：能发生化学反应的碰撞。发生有效碰撞的条件发生有效碰撞的条件足够能量合理取向简单碰撞简单碰撞理论理论活化分子活化分子：具有足够的能量、能够发生有效碰撞的分子。活化能：活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。E1：反应的活化能活化分子活化分子和活化能和活化能 反应不同，反应历程就不相同；同一反应，在不同条件下的反应历程也可能不同。反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程，而
5、反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。反应历程影响反应速率反应历程影响反应速率高温、高压、使用催化剂N2 3H2 2NH3任务三：任务三：研究影响化学反应速率的因素研究影响化学反应速率的因素【提出问题提出问题】浓度、温度、催化剂等外界因素如何影响化学反应速率？【实验探究实验探究】选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素。实验用品：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、5%H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。1.选取同一个反应，探究不同因
6、素产生的影响。2.选取不同的反应，探究同一因素产生的影响。实验原理实验原理Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O 2H2O2 2H2O O2实验探究的整体设计实验探究的整体设计设计思路设计思路实验设计实验设计编号Na2S2O3溶液H2SO4溶液出现浑浊的快慢反应温度浓度/(mol/L)体积/mL浓度/(mol/L)体积/mL1室温2室温0.1550.150.151.浓度对化学反应速率的影响Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O0.5甲组设计甲组设计实验设计实验设计Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O编号0.1 mol/L Na2S2O3溶
7、液蒸馏水0.1 mol/L H2SO4溶液出现浑浊的快慢反应温度1室温2室温5 mL3 mL5 mL5 mL0 mL1.浓度对化学反应速率的影响2 mL乙乙组设计组设计实验设计实验设计1.浓度对化学反应速率的影响丙组设计丙组设计 2H2O2 2H2O O2编号5%H2O2溶液1 mol/L FeCl3溶液蒸馏水相同时间出现气泡的多少反应温度11 mL室温21 mL室温4 mL2 mL2 mL0 mL0.1 mol/L H2SO40.5 mol/L H2SO41.浓度对化学反应速率的影响甲组设计甲组设计实验设计实验设计编号Na2S2O3溶液H2SO4溶液出现浑浊的快慢反应温度浓度/(mol/L)
8、体积/mL浓度/(mol/L)体积/mL1较快 室温2室温0.1550.150.15实验结论实验结论 其他条件相同时，增大反应物浓度化学反应速率增大，减小反应物浓度化学反应速率减小。较慢Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O1.浓度对化学反应速率的影响较快0.5甲组设计甲组设计编号水浴温度/0.1 mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL0.5 mol/L H2SO4溶液的体积/mL出现浑浊的时间/s1252055实验设计实验设计52.温度对化学反应速率的影响Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O70甲组设计甲组设计编号水浴温度/0.1 mol/L Na2
9、S2O3溶液的体积/mL0.1 mol/L H2SO4溶液的体积/mL出现浑浊的时间/s1252055实验设计实验设计5Na2S2O3H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O2.温度对化学反应速率的影响70乙乙组设计组设计实验设计实验设计2.温度对化学反应速率的影响丙组设计丙组设计 2H2O2 2H2O O2编号水浴温度/5%H2O2溶液/mL1 mol/L FeCl3溶液/mL相同时间出现气泡的多少1220702211编号水浴温度/0.1 mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL0.1 mol/L H2SO4溶液的体积/mL出现浑浊的时间/s1252055实验设计实验设计5Na2S2O3
10、H2SO4 Na2SO4SO2 S H2O2.温度对化学反应速率的影响708716实验结论实验结论 其他条件相同时，升高温度化学反应速率增大，降低温度化学反应速率减小。乙乙组设计组设计 请尝试用碰撞理论解释：请尝试用碰撞理论解释：1.当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大，而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小？2.当其他条件相同时，为什么升高温度会使化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率减小？微观解释微观解释单位体积内反应物分子总数反应物中活化分子的百分数单位体积内的活化分子数有效碰撞几率1.浓度对化学反应速率的影响浓度增大一倍浓度增大一倍单位体积内反应物分子总数
11、反应物中活化分子的百分数单位体积内的活化分子数有效碰撞几率碰撞频率2.温度对化学反应速率的影响升高温度升高温度微观解释微观解释合成氨催化剂的选择合成氨催化剂的选择德国化学家博施据统计，约90%以上的化学工业过程中都使用催化剂。合成氨需要用到催化剂铁触媒，为了寻找合适的催化剂，博施及其研究组进行了大量的试验，一直到1922年，共进行了超过2 500 种配方的20 000 多次试验，终于筛选出了合成氨工业用催化剂。尽管后来不断地改进，但这种类型的催化剂一直沿用至今。2016 年，中国科学院大连化学物理研究所的研究团队研制了一种新型催化剂，将合成氨的温度、压强分别降到了350、1 MPa，这是近年来
12、合成氨反应研究中的重要突破，为发展更加节能的催化剂提供了新的思路。可见，催化剂在工业生产及能源问题中发挥着巨大作用。3.催化剂对化学反应速率的影响实验设计实验设计编号5%H2O2溶液1 mol/L FeCl3溶液蒸馏水相同时间出现气泡的多少反应温度12 mL室温22 mL室温 2H2O2 2H2O O21 mL0 mL0 mL1 mL1 mL 1 mol/L FeCl31 mL 蒸馏水3.催化剂对化学反应速率的影响编号5%H2O2溶液1 mol/L FeCl3溶液蒸馏水相同时间出现气泡的多少反应温度12 mL1 mL0 mL室温22 mL0 mL1 mL室温实验结论实验结论 其他条件相同时，使
13、用催化剂可以改变（加快）化学反应速率。较多较少 2H2O2 2H2O O23.催化剂对化学反应速率的影响实验设计实验设计 催化剂改变反应历程，降低反应的活化能，单位体积内，活化分子数增加，有效碰撞几率增加，化学反应速率加快。催化剂不会改变总反应的焓变。催化剂不会改变总反应的焓变。催化剂改变反应历程、降低反应活化能示意图微观解释微观解释3.催化剂对化学反应速率的影响上述实验探究中，你对探究影响化学反应速率的因素有哪些新的认识？你用到了哪些科学方法？你能解释压强改变对反应速率影响的微观本质么？可以用一个反应研究不同因素对反应速率的影响，可以用一个反应研究不同因素对反应速率的影响，也可以用不同反应研
14、究同一个因素对反应速率的影响。也可以用不同反应研究同一个因素对反应速率的影响。控制变量法、科学归纳法、对照实验法、定性观控制变量法、科学归纳法、对照实验法、定性观察法、定量测定法。察法、定量测定法。增大压强，相当于缩小体积，反应物浓度增大，增大压强，相当于缩小体积，反应物浓度增大，活化分子数增多，有效碰撞活化分子数增多，有效碰撞几率几率增大，反应速率加快。增大，反应速率加快。单位体积内分子总数活化分子百分数单位体积内活化分子数有效碰撞几率化学反应速率温度浓度 气体压强催化剂影响影响化学反应速率的因素化学反应速率的因素1.请你利用碰撞理论来解释，影响合成氨反应速率的因素。N2 3H2 2NH3高
15、温、高压、使用催化剂700K左右，2050 MPa，铁触媒有机碳H2O2CO22工业上制备磷酸时，可用 H2O2 将粗磷酸中的有机碳氧化为 CO2 脱除。如何提高单位时间内的脱除率？增大c(H2O2)（80 后，H2O2分解速率大，浓度显著降低）升高温度适当3.工业制备硫酸生产过程中哪些措施可以加快反应速率？请你用碰撞理论来解释。完成教材：选择性必修一完成教材：选择性必修一33页第页第7题题影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素人教版人教版 高中化学选必高中化学选必1 1 第二章第一节第二章第一节 教材分析教材分析教学方法教学方法教学过程教学过程教学反思教学反思目录目录01教材分析教材分
16、析教材分析教材分析教材地位和作用教材地位和作用教学目标教学目标教学重难点教学重难点在实验、观察、思考、交流与合作中在实验、观察、思考、交流与合作中引导学生自主建构知识，提高化学学习能引导学生自主建构知识，提高化学学习能力。力。化学反应化学反应速率属于化学动力学范畴，速率属于化学动力学范畴，是物理化学的重要内容，也是是物理化学的重要内容，也是化学反应化学反应原理原理模块的核心概念；模块的核心概念；“影响化学反应影响化学反应速率的因素速率的因素”属于化学反应规律的研究范属于化学反应规律的研究范畴，实验的本质是研究畴，实验的本质是研究变量与变量变量与变量之间的之间的关系，实验设计的核心思想是变量控制
17、。关系，实验设计的核心思想是变量控制。知道化学反应是有历程的，认识基元知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响反应活化能对化学反应速率的影响通过实验探究外界条件对化学反通过实验探究外界条件对化学反应速率的影响应速率的影响通过微观角度分析影响化学反应速率通过微观角度分析影响化学反应速率的各种因素的各种因素教材分析教材分析教材地位和作用教材地位和作用教学目标教学目标教学重难点教学重难点教材分析教材分析教材地位和作用教材地位和作用教学重难点教学重难点教学目标教学目标外界条件对化学反应速率的影响外界条件对化学反应速率的影响化学反应速率的影响因素微观分析化学反应速率的影响因素微观分
18、析重点难点02教学方法教学方法 能力层面：能力层面：具备具备一定的变量控制思想和实验操作能力一定的变量控制思想和实验操作能力知识层面：知识层面：从定性的角度对化学反应从定性的角度对化学反应速率及影响因素有了一定速率及影响因素有了一定认识认识发展方向：发展方向：精心设计问题和活动任务激精心设计问题和活动任务激发学生探究欲望，维持学生发学生探究欲望，维持学生的探究热情，学习到更高层的探究热情，学习到更高层次的知识与思维模式次的知识与思维模式学情分析学情分析教学方法教学方法教学方法教学方法学情分析学情分析教学方法教学方法教学方法教学方法0102实验探究法实验探究法自主学习与小组合作自主学习与小组合作
19、03教学过程环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课教学过程教学过程环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论实验探究实验探究微观分析微观分析环节三环节三环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成介绍工业合成氨的发展环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课环节三环节三实验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成认识合成氨工业的应用 分析工业合成氨的反应通过合成氨反应过程的能量变化图，知道化学反应是有历程的。环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节三环节三实
20、验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成通过任务一，阅读材料，交流研讨，认识化学反应的历程。通过任务二，阅读教材，思考，构建简单碰撞理论模型和活化分子、活化能及活化分子百分数概念。环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节三环节三实验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成通过实验探究，培养学生主动参与意识，提高学生的创新思维能力，并获取科学方法。知道反应历程影响反应速率，提出影响合成氨反应速率的外界条件。通过思考与讨论，让学生尝试用碰撞理论解释微观机理。环节一环节一创设情境创设
21、情境导入新课导入新课环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节三环节三实验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节三环节三实验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成环节一环节一创设情境创设情境导入新课导入新课环节二环节二认识历程认识历程构建理论构建理论环节三环节三实验探究实验探究微观分析微观分析环节四环节四总结提升总结提升目标达成目标达成04教学反思教学反思1在核心素养的引领下设计教在核心素养的引领下设计教学，教学设计环节都尽可能学，教学设计环节都尽可能指向发展学生的化学学科核指向发展学生的化学学科核心素养。心素养。2重视情境、问题、活动三者的重视情境、问题、活动三者的融合贯穿。融合贯穿。3实验探究能激发学生学习实验探究能激发学生学习化学的兴趣、提高动手能化学的兴趣、提高动手能力，培养热爱科学的态度。力，培养热爱科学的态度。教学反思教学反思
