高中化学鲁科版选修4 化学反应原理第2章 化学反应的方向、限度与速率第3节 化学反应的速率教学设计

　　教学建议

关于化学反应速率的引入,可以按照这样的思路展开:首先教师通过播放录像或展示有关资料的形式介绍“用飞秒分光技术观察化学反应过渡状态(1999年诺贝尔化学奖)”,让学生从中感受到先进技术在化学研究中的应用,从而对研究化学反应的过程产生浓厚的兴趣。然后教师介绍飞秒分光技术观察化学反应过渡状态是化学动力学发展方向的新科技成果,化学反应速率就是从动力学的角度描述化学反应的快慢,是化学动力学的基础。这样,学生的注意力从震撼人心的诺贝尔化学奖转移到化学反应速率上,产生了进一步探讨学习化学反应速率的愿望。最后,教师作进一步引导:“通过必修教材的学习,大家对化学反应速率已有定性的了解,这节课我们从定量的角度研究化学反应速率的表示方法。”

在进行影响化学反应速率的因素的教学设计时,可以按“创设问题情境→提出假设猜想→实验探究验证→寻求理论依据→归纳总结得出结论”的思路设计。首先引导学生针对浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响提出假设,然后根据提出的假设设计实验,在讨论的基础上确定合理的实验方案,再分小组进行实验验证假设,最后从微观的角度对宏观的实验现象做出解释,总结出各种因素对化学反应速率的影响。

参考资料

溶剂对化学反应速率的影响

在溶液中起反应的分子要通过扩散穿过周围的溶剂分子之后,才能彼此接触,反应后生成物分子也要穿过周围的溶剂分子通过扩散而离开。

扩散——就是对周围溶剂分子的反复挤撞,从微观角度,可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼,而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10~100倍,这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。

由于扩散作用的活化能小得多,所以扩散作用一般不会影响反应的速率。但也有不少反应的活化能很小,例如自由基的复合反应,水溶液中的离子反应等,则反应速率取决于分子的扩散速率,即与它在笼中时间成正比。

从以上的讨论可以看出,如果溶剂分子与反应分子没有显著的作用,则一般说来碰撞理论对溶液中的反应也是适用的,并且对于同一反应无论在气相中或在溶液中进行,其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级,因而反应速率也大体相同。但是也有一些反应,溶剂对反应有显著的影响。例如某些平行反应,常可借助溶剂的选择使得其中一种反应的速率变得较快,使某种产品的数量增多。

溶剂对反应速率的影响是一个极其复杂的问题,一般说来:

(1)溶剂的介电常数对于有离子参加的反应有影响。因为溶剂的介电常数越大,离子间的引力越弱,所以介电常数比较大的溶剂常不利于离子间的化合反应。

(2)溶剂的极性对反应速率的影响。如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率比较大;反之,如反应物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反应速率必变小。

(3)溶剂化的影响,一般说来,反应物与生成物在溶液中都能或多或少地形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低,则可以使反应速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物,则一般常能使活化能升高,而减慢反应速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低,则降低了活化能,就会使反应速率加快。

(4)离子强度的影响(也称为原盐效应)。在稀溶液中如果反应物都是电解质,则反应的速率与溶液的离子强度有关。也就是说第三种电解质的存在对于反应速率有影响。

(5)当金属与电解质溶液反应时,如果金属中含有杂质,就会形成原电池,使反应速率增加,这就是粗锌比纯锌与酸的反应速率更快的原因。