影响化学反应速率的因素.docx
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25℃时，40mL0.001mol/LKMnO4、38mL0.1mol/LH2C2O4和2mL3.68mol/LH2SO4混
营造探究情境 强化信息素养
——《化学反应速率》高三复习课教学设计、案例及反思
王海富
（南京市金陵中学 江苏 南京210005）
高三阶段，笔者曾多次复习过《化学反应速率和化学平衡》。
回顾自己的复习内容，多采用讲练结合，形式比较传统单调，总觉得不尽人意！
如何在传统中寻求突破，更好的体现新课
程所承载的任务？
我在复习人教版选修4第二章第一节《化学反应速率》时做了一些尝试摸索，努力以一个崭新的视角和方法展开教学活动。
一、设计思想
1、精心选择了三个内容彼此相关、层次递进的实验探究素材为载体，逐级展开复习：
（1）高锰酸钾与草酸的反应；
（2）过氧化氢催化分解产生氧气；（3）“碘钟”实验。
符合学生认知规律，为学生进行探究性学习营造探究情境。
2、创设多层面、多维度的问题情境，诱发学生不断激起认知冲突，扣人心弦，造成心理悬念，唤起学生的求知欲望，能主动自发进行探究性学习。
通过提炼信息来解决实际问题，强化学生的信息素养。
3、注重学习中所蕴含的科学方法和科学精神，引导学生从化学视角分析实际问题。
二、教学目标
1、复习化学反应速率的概念、定量表示方法，认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律，培养学生归纳整理的能力。
2、通过图表信息的分析处理，亲身经历讨论和探究的过程，了解科学研究的方法，探索变化的可能原因。
3、在交流讨论中，切身体会探究中的困惑、顿悟、喜悦，在质疑、体会、反思中不断提升内在的科学素养。
三、教学过程
[知识准备]
[引出]请同学们回忆草酸和酸性高锰酸钾的反应。
学生回忆、回答。
化学方程式为：
5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
KMnO4的紫红色逐渐褪去，并有气体生成。
设计意图：
这个反应涉及到浓度、溶液颜色、气体、生成催化剂等一系列变化，具有很好的开放性。
为下面复习反应速率的表示、测定及创设问题情境铺设准备。
[过渡] 现象变化的快慢可以用化学反应速率来描述。
我们可以用哪些相关量的变化来表示化学反应速率呢？
学生交流归纳。
单位时间（一段时间内）内各反应物或生成物的浓度变化或者气体的体积变化、颜色变化等。
对溶液中的反应速率一般表示为
Δc（A）
v（A）=
Δt
[问题情境1]
下面就是用高锰酸钾浓度的变化表示该反应速率的实验数据：
第2页共6页
合反应液中KMnO4的浓度及对应时段的平均反应速率数据
时间
（min）
c（KMnO4） （10-4mol/L）
v（KMnO4） [10-4mol/（L·min）]
4
4.58
8
4.02
12
3.36
16
2.25
21
0.72
0.32
22
0.43
0.29
23
0.23
0.20
24
0.16
0.07
25
0.13
0.03
26
0.11
0.02
27
0.10
0.01
28
0.09
0.01
[讲述] 介绍实验的背景，并说明数据的涵义。
根据速率的概念，请同学们分组计算四个空白处的平均反应速率。
学生生分组完成、回答。
0～4分钟之间：
v（KMnO4）=（5×10-4mol/L-4.58×10-4mol/L）/4min=0.105×10-4mol/（L·min）
4～8分钟v（KMnO4）=（4.58×10-4mol/L-4.02×10-4mol/L）/4min=0.14×10-4mol/（L·min）
8～12分钟v（KMnO4）=（4.02×10-4mol/L-3.36×10-4mol/L）/4min=0.166×10-4mol/（L·min）
16～21分钟v（KMnO4）=（3.36×10-4mol/L-2.25×10-4mol/L）/4min=0.278×10-4mol/（L·min）
设计意图：
通过素材
（1）提供相关实验数据，引导学生分析这一具体反应。
复习反应速率的概念及其表示方法。
强调KMnO4初始浓度必须是混合后体系中的浓度，而不是
0.01mol/L。
既有对概念的理解又有基本运算能力的训练。
[预测] 上述反应的速率随时间变化怎样改变？
学生猜测。
[过渡] 请同学们观察速率随时间变化的特点，并在下列坐标系中作出变化的图形（横坐标代表时间，纵坐标代表速率）
moL/（L·min）
v（KMnO4）
0.4
0.3
0.2
0.1
0 8 16
24 32 40
时间t/min
学生阅读、明晰问题并作图
设计意图：
进一步分析实验数据，揭示速率的变化规律，培养学生捕捉有用信息和加工应用信息的能力，体验对事物从抽象到具体的一般提炼过程。
[思考]图象有什么特点？
时间 t/min
35
30
25
20
15
10
5
0
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
25℃时，草酸和酸性高锰酸钾反应速率图
速率v（KMnO4）10-4mol/（L•min）
学生观察、描述。
开始速率随着时间变化而逐渐加快，但是出现峰值后速率又随着时间变化而减小。
[试问] 反应物浓度逐渐减小，速率应该减小。
为什么会出现反常呢？
可能什么因素造成的？
学生分析推理、讨论。
可能是生成物Mn2+对反应速率的催化影响。
[追问]怎样证明呢？
学生讨论回答。
设计对照实验，取两份草酸和酸性高锰酸钾混合液，向一份中加入硫酸锰，比较两者的反应速率。
[再问]既然如此，为什么峰值后速率又随时间的变化而逐渐减小呢？
学生交流讨论。
虽然Mn2+对反应速率的催化影响仍存在，但是反应物浓度降低对反应速率的影响占主导地位，反应速率逐渐减小。
设计意图：
让学生学会科学假设的方法，体会假设在科学研究中的作用。
引导学生在认知冲突中“发现”影响化学反应速率的因素——催化剂，再进一步引导学生分析催化剂是什么？
怎样进行实验验证？
在同一时间有浓度、催化剂多因素共同影响化学反应速率，不同时间段主要因素和次要因素转化，因而有不同的影响结果。
[问题情境2]
（1）过氧化氢生成氧气
实验数据
催化剂：
二氧化锰粉末0.3g
过氧化氢10mL1mol/L
时间（s）
氧气总体积
（mL）
速率v1
（mL/s）
5
8.0
1.6
26
35.0
1.29
38
50.0
1.25
48
61.0
1.1
55
67.0
0.86
68
78.0
0.85
80
87.0
0.75
94
95.0
0.57
………
95.0
（2）过氧化氢生成氧气实验数据
催化剂：
二氧化锰粉末0.3g 过氧化氢10mL
5mol/L
时间
（s）
氧气总体积（mL）
速率v2（mL/s）
15
28.0
1.87
30
56.5
1.90
45
88.0
2.10
60
120.5
2.17
75
157.0
2.43
90
200.0
2.87
105
252.0
3.47
120
306.5
3.63
135
368.5
4.13
150
423.0
3.63
165
454.0
2.07
180
475.5
1.43
195
481.0
0.37
210
483.5
0.17
3页共6页
……
483.5
第
[过渡] 观察两组数据，随着时间的变化，氧气的总体积怎样变化？
请在同一坐标系中简单画出两组实验中氧气的体积—时间趋势曲线。
V（O2）
mL
500
400
300
200
100
第6页共6页
0 50
100
150 200 250
时间t/s
时间t/s
250
200
150
50 t 100
0
600
500
400
300
200
100
0
0.3g二氧化锰催化生成氧气的趋势图
（上线—5mol/L 下线—1mol/L）
氧气的总体积V/mL
学生观察。
生成氧气体积都是随时间变化逐渐增加。
设计意图：
对化学反应速率表示方法的补充，同时为研究速率-时间图象埋下伏笔，让学生通过具体的操作进行比较，在思考和冲突中学习探究。
[提问]取t时刻比较，哪组速率更快呢？
学生分析。
上线斜率大，t时刻速率快。
[疑问]为什么呢？
学生思考。
因为上线是5mol/L双氧水的反应，浓度大，速率快。
[过渡]两组的速率随时间怎样变化呢？
是不是也一致呢？
请同学们仔细观察两组数据中速率随时间的变化特点。
请在同一坐标系中简单画出两组实验中氧气的速率—时间趋势曲线。
v（O2）
mL/s
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0 50
100
150 200 250
时间t/s
[发问]两组曲线变化有什么特点？
250
200
150
t/s
100
时间
50
0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.3g二氧化锰催化分解生成氧气速率图
（上线—5mol/L，下线—1mol/L）
生成氧气的速率vmol/（L•min）
学生观察图形、回答。
（1）下面一条线（1mol/L双氧水）基本呈下降趋势。
为什么？
虽然有催化剂的影响，但浓度减小起主要作用，速率减小。
（2）上面一条线出现了一个峰值，速率随时间变化先逐渐增大，后逐渐减小。
[思考]为什么呢？
从浓度减小的角度看，应该出现和下面的线一样的变化趋势！
事实上峰左边的速率随时间明显增加，说明除了浓度、催化剂的影响外，还可能什么因素推动着这个反应呢？
学生思考、交流讨论。
可能是温度。
开始虽然浓度减小，但浓度大放热明显，温度升高，速率随时间变化而增大；后来双氧水浓度下降快，放热也少，速率下降。
[验证] 事实是不是如此呢？
请同学按组演示，取2mL5mol/L的双氧水，向其中加入少量的二氧化锰，仔细观察实验现象。
学生实验。
气体生成（冲），放热（烫）。
整个过程体现了浓度、催化剂和温度的综合影响。
设计意图：
从素材
（1）的催化剂影响，迁移到素材
（2）中温度对化学反应速率的影响。
让学生的思维在惊异和兴奋中不住的变通，通过实验进行验证，这是科学研究必不可少的步骤。
既有分析推理论证，又有适度的信息整合，培养了学生信息探究和合作学习的思维品质。
[问题情境3]
28 3 4 3
“碘钟”实验中，3I-+SO2-=I-+2SO2-的反应速率可以用I-与加入的淀粉溶液显蓝色
的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I-）/mol·L-1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
2- -1
c（S2O8）/mol·L
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
t1
44.0
t2
（1）该小组进行实验的目的是什么？
（2）通过分析比较上表数据，能否推断出第③、⑤组实验的显色时间？
你能得出什么定量的结
论？
（3）一般来说，温度每升高10℃，化学反应速率增加约为原来的2倍。
若在40℃下进行编号④
对应浓度的实验，显色时间约为多少呢？
28
学生阅读，交流讨论。
（1）观察数据特点，改变反应物的浓度，得到不同的时间，研究反应物I-与SO2-的浓度对反应速率的影响。
（2）以第①组为参照，发现反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比），所以t1=22s，t2=88/3=29.3s
。
（3）根据题给信息，40℃时的速率为20℃的4倍，进行编号④对应浓度的实验，显色时间约为原来的1/4，即11.0s。
[归纳]“碘钟”实验中，体现了浓度、温度定性和定量的影响。
设计意图：
从素材（3）相关实验数据的分析，把浓度、温度对化学反应速率的影响从定性上升到定量关系，让学生自主“发现”规律。
培养学生根据问题提纲进行阅读的能力，掌握阅读方法和对信息进行精加工的策略。
[小结] 外界因素对化学反应速率的影响。
除浓度、温度、催化剂外，还有压强、颗粒大小、
原电池、光、紫外线等等。
四、教后反思
1、重视基本知识的复习，突出新课程的理念
本节课是南京市高三复习研究课，参加听课的老师总体评价是素材的选择有新意，知识点的切入讲究策略，能借助于数学方法和绘制图表研究化学问题，真实情境能驱动学生积极探究。
既做到了对旧知识的复习，又体现了新课程的理念。
2、把握探究开放程度，体现自主研究性学习
学生对双氧水分解问题的分析中，一般认为是双氧水分解放热导致速率加快。
但也有老师和同学提出可能是双氧水浓度大，反应剧烈产生的气体使催化剂翻腾，增大了双氧水与催化剂的接触面积使速率加快；也有师生认为反应放热使催化剂活性增大的缘故。
所以这种探究性的课堂教学怎样把握探究的程度？
怎样引导学生积极讨论、自主性学习？
都值得进一步研究。
3、精心准备，在磨练中不断提升自身的素质
为精心准备上好这节课，我汲取了同事合理的建议，并到实验室测定实验数据，经常为了一点点的进展和新意而激动，深刻感受到磨好一节课的艰辛和收获！
再次体会到提高课堂教学的有效性重在积极的思考和平时的积累！
参考文献
李惠娟．在传统中寻求突破—《钠的性质及其用途》的教学设计及案例[J] ．中学化学教学参考，2007年，（12）：
24—26
陈益．“含氯消毒剂组成和性质的探究”教学设计[J]．化学教学，2006年，（6）：
46—48高玉英，马宏佳，颜桂芹．化学反应速率教学概念导入的实验设计[J]．化学教学，2005
年，（5）：
8—9
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