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1.1[教師活動(dòng)]引入新課:播放視頻[視頻一]給光束拍個(gè)慢動(dòng)作高速拍攝技術(shù)飛秒成像[視頻二]慢鏡頭———閃電引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本第35頁(yè)“拓展視野”,了解關(guān)于“納秒”、“皮秒”和“飛秒”的知識(shí)。介紹1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)美國(guó)科學(xué)家澤維爾“用飛秒分光技術(shù)觀察化學(xué)反應(yīng)過渡狀態(tài)”……(略)化學(xué)反應(yīng)有快有慢(舉例說明)。我們?nèi)绾味棵枋龌瘜W(xué)反應(yīng)的快慢?[學(xué)生活動(dòng)]總結(jié):化學(xué)反應(yīng)速率是表示化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量。[教師活動(dòng)]介紹化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式及注意事項(xiàng)(略)。轉(zhuǎn)引:請(qǐng)大家完成教材第32頁(yè)的“觀察與思考”,利用所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):(1)在左邊的坐標(biāo)紙中繪制H2O2分解反應(yīng)的濃度—時(shí)間曲線。(2)借助繪制的曲線,分別計(jì)算每20分鐘與每10分鐘為時(shí)間間隔的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)據(jù),完成學(xué)案上表格(表格略),將你計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)與同學(xué)交流討論。這些數(shù)據(jù)能給你什么啟迪?
1.2[學(xué)生活動(dòng)]繪制曲線,計(jì)算數(shù)據(jù),討論并總結(jié):(1)通過所作曲線可以發(fā)現(xiàn),在反應(yīng)過程中過氧化氫的濃度逐漸減小,但減小的趨勢(shì)逐漸變緩,說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小。(2)通過對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算也說明了以上問題。由數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),這種速率實(shí)際上是該化學(xué)反應(yīng)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的“平均速率”。在不同的時(shí)間內(nèi),化學(xué)反應(yīng)的速率可能不同,例如在0~20min的時(shí)間內(nèi),反應(yīng)平均速率為0.02mol•L-1•min-1,但在這20min內(nèi),前10min的反應(yīng)速率是0.022mol•L-1•min-1,后10min的反應(yīng)速率是0.018mol•L-1•min-1,顯然在這20min內(nèi),反應(yīng)速率是逐漸減小的。[教師活動(dòng)]講解:剛才大家計(jì)算的是在10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率。當(dāng)時(shí)間間隔Δt非常小時(shí),可求得化學(xué)反應(yīng)在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率。瞬時(shí)速率也可以由物質(zhì)的濃度隨時(shí)間的變化曲線通過數(shù)學(xué)方法得到。[教師活動(dòng)]轉(zhuǎn)引:對(duì)于同一反應(yīng)來(lái)講,反應(yīng)速率既可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少表示,又可以用單位時(shí)間內(nèi)生成物濃度的增加表示。那么,用不同物質(zhì)濃度的變化表示反應(yīng)速率之間存在什么關(guān)系呢?請(qǐng)大家在完成課本第33頁(yè)“交流與討論”的基礎(chǔ)上加以總結(jié)。
1.3[學(xué)生活動(dòng)]在交流討論的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié):對(duì)于同一反應(yīng)來(lái)講,用不同物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率,其數(shù)值不一定相同。但其中存在著一定的比例關(guān)系,即用不同物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示的化學(xué)速率之比,等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。例如,對(duì)于反應(yīng)aA+bB=cC+dD來(lái)說,存在如下關(guān)系:V(A)a=V(B)b=V(C)c=V(D)d[教師活動(dòng)]請(qǐng)完成學(xué)案上的課堂鞏固練習(xí)(練習(xí)題略)。[教師活動(dòng)]講解:要測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率,必須測(cè)定某一時(shí)刻物質(zhì)的濃度,但物質(zhì)的濃度并不易測(cè)定,一般要通過間接手段才能測(cè)定。請(qǐng)大家閱讀課本第34頁(yè)相關(guān)內(nèi)容并完成“活動(dòng)與探究”,學(xué)習(xí)測(cè)定反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)方法。[學(xué)生活動(dòng)]通過探究活動(dòng),學(xué)習(xí)通過測(cè)定氣體體積的變化測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的方法。[教師活動(dòng)]總結(jié):除了通過測(cè)定氣體的變化測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率之外,通過比色法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的速率也是一種常用的方法,比色分析一般在分光光度計(jì)中進(jìn)行。還有一些測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的方法,請(qǐng)大家課后查閱相關(guān)資料,列舉兩種其他的測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的方法。
2.教學(xué)反思
關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)速率;活化能;微型化實(shí)驗(yàn);探討
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.005
關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定條件的微型化探討,具有非常大的研究意義。大部分的書本和參考資料上提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,使用的實(shí)驗(yàn)試劑基本上都是過二硫酸銨和碘化鉀[1]。根據(jù)書本和參考資料上提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,主要有兩個(gè)問題,第一個(gè)問題是實(shí)驗(yàn)過程中過二硫酸銨很容易分解,第二個(gè)問題是實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)試劑的用量太大,并且廢水處理很困難[2]。基于以上問題,化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定條件的微型化探討就顯得尤其有必要進(jìn)行。
微型化實(shí)驗(yàn)是一種新的實(shí)驗(yàn),它的主要優(yōu)點(diǎn)有節(jié)約實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用、減少實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的污染、實(shí)驗(yàn)快速[3]?;瘜W(xué)反應(yīng)速率與活化能的測(cè)定條件的探討,實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象非常明顯,但是實(shí)驗(yàn)試劑的用量過大,實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染非常嚴(yán)重[4]。為實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的綠色化發(fā)展,運(yùn)用微型化的思想和微型化的原則對(duì)當(dāng)前教學(xué)中通用的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析和研究,對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定條件的探討,實(shí)驗(yàn)過程中廣泛存在的問題,如實(shí)驗(yàn)試劑容易變質(zhì)、實(shí)驗(yàn)試劑的用量過大等都進(jìn)行了準(zhǔn)微型化和微型化的探討,其中溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,只需在10℃左右的溫差就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的探討,這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,改變了以前必須在一定的嚴(yán)格溫差下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定,使實(shí)驗(yàn)的操作更簡(jiǎn)化,實(shí)驗(yàn)效率得到了很大地提高[5]。
本文從實(shí)驗(yàn)藥品的微型化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定進(jìn)行了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),從而對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定條件進(jìn)行了探討。
1 儀器與試劑
秒表;水浴鍋;燒杯;量筒;溫度計(jì)。
碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、硫酸銨、過硫酸銨、硝酸鉀、硝酸銅等不同濃度溶液新配。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1常規(guī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中,我們分別從反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和催化劑等方面探討了化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定的條件探討。為了便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比我們同樣也做了常規(guī)實(shí)驗(yàn)。
2.2 微型實(shí)驗(yàn)探討
為了進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)據(jù)我們將試劑的用量改為原來(lái)的十分之一來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
2.2.1 試劑用量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
首先保持所用的實(shí)驗(yàn)試劑的濃度不變,將實(shí)驗(yàn)試劑的體積縮小為原來(lái)的十分之一,用吸量管量取相應(yīng)的溶液倒入到50mL的燒杯中。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表2中。根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,求出反應(yīng)速率和反應(yīng)速率常數(shù)。
2.2.2 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
按照同樣試劑的用量,通過改變實(shí)驗(yàn)的溫度,同樣的實(shí)驗(yàn)方法、步驟進(jìn)行操作。記錄數(shù)據(jù)于表3中,根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,求算出反應(yīng)速率和反應(yīng)速率常數(shù)。
根據(jù)上述常規(guī)實(shí)驗(yàn)和微型實(shí)驗(yàn)中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,求出反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)活化能,將求出的數(shù)據(jù)分別填入下面的表4和表5中。
3 結(jié) 論
本論文通過對(duì)“化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)活化能的測(cè)定”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件的改進(jìn),通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與微型化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可以得出結(jié)論:微型化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是準(zhǔn)確并且可靠的,并且微型化實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)試劑的用量很小,可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)資源,產(chǎn)生較少的污染。正因?yàn)槲⑿突瘜?shí)驗(yàn)具有節(jié)約實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用、減少實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的污染、實(shí)驗(yàn)快速、數(shù)據(jù)準(zhǔn)誤差較小等優(yōu)點(diǎn),所以適合在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1]陳廣,楊曉麗,萬(wàn)照.化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測(cè)定實(shí)驗(yàn)的微型化研究[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報(bào),2013(05).
[2]張秀麗,程志國(guó),秦好靜,楊志強(qiáng),姜浩,劉曉鴻.化學(xué)反應(yīng)速率與活化能測(cè)定實(shí)驗(yàn)微型化[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010(03).
[3]張秀麗,程志國(guó),秦好靜.化學(xué)反應(yīng)速率與活化能測(cè)定實(shí)驗(yàn)的微型化[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(03):237-238.
關(guān)鍵詞:高中化學(xué)教材;化學(xué)動(dòng)力學(xué);內(nèi)容選取的比較;內(nèi)容編排的比較
文章編號(hào):1008-0546(2014)12-0055-04 中圖分類號(hào):G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.022
化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理的物理化學(xué)分支學(xué)科[1],主要通過研究化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的具體過程和路徑,認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)從開始到完成的各個(gè)步驟(反應(yīng)歷程),從而探究出化學(xué)反應(yīng)速率的大小及其影響因素,找到控制反應(yīng)速率的方法,并將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要?;瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)化工領(lǐng)域、化學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品等學(xué)科的發(fā)展具有重要意義。
高中階段化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容主要包括化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論和催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一些基礎(chǔ)知識(shí),是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ),也是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)工業(yè)的起點(diǎn)。這部分內(nèi)容看似簡(jiǎn)單,但是其蘊(yùn)含的學(xué)科思維的教學(xué)價(jià)值不容忽視。通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生可以在明確化學(xué)變化的基礎(chǔ)上,認(rèn)識(shí)化學(xué)變化所遵循的基本原理和規(guī)律以及化學(xué)變化與時(shí)間的定量關(guān)系,建立對(duì)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的微觀認(rèn)識(shí),形成化學(xué)學(xué)科思維,了解到化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展所起的重要作用,能對(duì)生產(chǎn)、生活和自然界中有關(guān)化學(xué)變化的現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋,增強(qiáng)探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣。
高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分內(nèi)容的主要媒介是高中化學(xué)教材,教材中這部分內(nèi)容的選取和編排直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。世界發(fā)達(dá)國(guó)家高中化學(xué)教材在化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)上特點(diǎn)各異。本文對(duì)中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的選取、編排和呈現(xiàn)特點(diǎn)進(jìn)行了比較研究,并根據(jù)我國(guó)的教育現(xiàn)狀和學(xué)情批判性地借鑒國(guó)外高中化學(xué)教材中這部分內(nèi)容設(shè)計(jì)的可取之處,希望可以為我國(guó)高中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分的教學(xué)及教材編寫提供反思和參考。
一、內(nèi)容選取的比較[2]
本文選取的研究對(duì)象依次是:人民教育出版社2007年出版的《化學(xué)2(必修)》[3],《化學(xué)反應(yīng)原理(選修4)》[4](中國(guó));Glencoe/ McGraw-Hill出版公司2009年出版的Chemistry:Concepts and Application[5](化學(xué):概念與應(yīng)用)(美國(guó));巴伐利亞教育出版社2009年出版的GALVANI Chemie 11?Ausgabe B[6](德國(guó))。
高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容主要包括化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論和催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)兩部分。中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容選取見表1。
1. 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論內(nèi)容選取的比較
高中化學(xué)教材中的化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論主要包括化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)速率理論兩部分,從表1中可以看出:在化學(xué)反應(yīng)速率內(nèi)容的選取上,三個(gè)國(guó)家的高中化學(xué)教材中都選取了化學(xué)反應(yīng)速率的定義、影響反應(yīng)速率的因素及其規(guī)律。中國(guó)和德國(guó)的高中化學(xué)教材中選取的內(nèi)容還包括:化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式、計(jì)算、單位和實(shí)驗(yàn)測(cè)量。此外,德國(guó)高中化學(xué)教材中選取的內(nèi)容還包括:平均反應(yīng)速率,瞬時(shí)反應(yīng)速率,離散程度的概念模型和RGT規(guī)則。
在反應(yīng)速率理論內(nèi)容的選取上,三個(gè)國(guó)家各不相同,德國(guó)高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容包括:碰撞理論和過渡態(tài)理論,其中碰撞理論介紹了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的三個(gè)條件,分別是粒子必須發(fā)生碰撞、粒子必須具備一定的能量和粒子的碰撞必須在一定方向上;過渡態(tài)理論介紹了過渡態(tài)、放熱反應(yīng)的過渡態(tài)能量曲線圖和活化能。中國(guó)高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容包括:簡(jiǎn)化后的有效碰撞模型,化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的兩個(gè)條件,即分子必須發(fā)生碰撞(充分條件)和有效碰撞(必要條件);過渡態(tài)理論中只選取了活化分子和活化能兩個(gè)概念,并沒有介紹過渡態(tài)理論的內(nèi)容。美國(guó)高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容只有活化能,在此基礎(chǔ)上介紹了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件,即分子碰撞時(shí)必須具備一定的能量,理論要求較低。
2. 催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容選取的比較
高中化學(xué)教材中的催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)主要包括催化劑、酶和抑制劑三方面的內(nèi)容,從表1中可以看出:在催化劑內(nèi)容的選取上,三個(gè)國(guó)家的高中化學(xué)教材都選取了催化劑的概念、性質(zhì)和催化作用原理。不同的是德國(guó)高中化學(xué)教材中還詳細(xì)介紹了催化作用的兩種方式,即均相催化和多相催化;在生物催化劑――酶的內(nèi)容選取上,中國(guó)和美國(guó)的高中化學(xué)教材比較相似,選取的內(nèi)容主要有:酶的概念、性質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用;德國(guó)高中化學(xué)教材選取的內(nèi)容主要有:酶的概念、性質(zhì),酶-底物復(fù)合物,酶的作用方式(模型),作用特異性,底物特異性,酶活性的影響因素以及酶的實(shí)際應(yīng)用;在抑制劑內(nèi)容的選取上,只有美國(guó)和德國(guó)高中化學(xué)教材中選取了抑制劑的概念和實(shí)際應(yīng)用,此外德國(guó)高中化學(xué)教材中還介紹了三種類型的抑制作用及其特點(diǎn)。由此可以看出德國(guó)高中化學(xué)教材比較重視催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)這一部分,選取的內(nèi)容比較全面。
二、內(nèi)容編排和呈現(xiàn)的比較[7]
如何編排和呈現(xiàn)教材內(nèi)容是編制教材中非常重要的一個(gè)方面。中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的章節(jié)分布如表2所示。
從表2中可以看到:中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的編排順序大體相同,都是在介紹化學(xué)反應(yīng)速率概念的基礎(chǔ)上,介紹外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響及其應(yīng)用,最后介紹催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容;但是反應(yīng)速率理論的內(nèi)容在三國(guó)高中化學(xué)教材中的編排各不相同。各國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分的編排和內(nèi)容呈現(xiàn)的具體情況如下:
中國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容編排在兩本教材中,必修2中首先介紹化學(xué)反應(yīng)速率的定義,然后通過實(shí)驗(yàn)定性地介紹溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響,最后在科學(xué)視野中簡(jiǎn)單介紹催化劑和酶及其應(yīng)用;選修4在此基礎(chǔ)上,首先在緒言部分簡(jiǎn)單地介紹碰撞理論、活化分子和活化能,然后在第二章中定量地介紹反應(yīng)速率的表達(dá)式,并呈現(xiàn)了測(cè)量反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn),最后進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)探究影響反應(yīng)速率的因素及其規(guī)律,并從微觀角度結(jié)合活化分子百分?jǐn)?shù)和有效碰撞頻率給予解釋。因此中國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分采取螺旋式上升的編排方式。
美國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容編排在第六章第3節(jié)的反應(yīng)速率這一小標(biāo)題中,首先在介紹活化能的基礎(chǔ)上,從能量角度引出了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件,即分子碰撞必須具備一定的能量;然后通過生活實(shí)例定性地介紹化學(xué)反應(yīng)速率的概念和外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響及其規(guī)律;最后介紹催化劑和抑制劑,其中重點(diǎn)介紹酶及其在生命體內(nèi)的重要作用,簡(jiǎn)單介紹抑制劑的作用和實(shí)際應(yīng)用。
德國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容編排在第七章“反應(yīng)速率和酶的催化作用”,共有十小節(jié)內(nèi)容,第1節(jié)定量地介紹化學(xué)反應(yīng)速率,通過測(cè)定鹽酸和鎂反應(yīng)生成的氣體體積這一實(shí)驗(yàn),繪制出氣體體積――時(shí)間曲線,然后讀取相應(yīng)時(shí)間上的氣體體積,利用圖解法計(jì)算平均反應(yīng)速率,理解瞬時(shí)反應(yīng)速率,呈現(xiàn)了定量計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率的科學(xué)方法和具體過程。第2節(jié)從微觀角度全面地呈現(xiàn)碰撞理論和過渡態(tài)理論的內(nèi)容,并解釋化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件和過程。之后從第3節(jié)到第5節(jié)通過設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)依次介紹了固體表面積、濃度和溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及其規(guī)律,并運(yùn)用模型和反應(yīng)速率理論來(lái)解釋各因素的影響規(guī)律,其中溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律用RGT規(guī)則表示,即溫度每升高10℃,反應(yīng)速率提高一倍,此外還介紹了各因素的影響規(guī)律在生活和生產(chǎn)實(shí)例中的應(yīng)用。第6節(jié)在介紹活化能的基礎(chǔ)上,解釋催化劑提高反應(yīng)速率的原因,然后介紹催化劑、催化作用的兩種方式及其過程和實(shí)例。最后從第7節(jié)到第9節(jié)詳細(xì)介紹酶,依次介紹了酶的概念和性質(zhì)、酶的作用方式和酶活性的影響因素,并呈現(xiàn)了酶在食品工業(yè)和生物分析中的應(yīng)用實(shí)例。第10節(jié)介紹抑制劑的概念、作用和三種類型的抑制作用及其特點(diǎn),在章末以概念圖的形式展示本章知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。由此可以看出德國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分的內(nèi)容體系完整,并以直線型編排。
三、結(jié)論
通過分析和比較中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容選取、編排和呈現(xiàn),得到以下結(jié)論:
(1)在化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的選取上,德國(guó)高中化學(xué)教材既重視化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論部分,也重視催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)部分,整體內(nèi)容選取的較系統(tǒng);中國(guó)高中化學(xué)教材比較重視化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本理論的內(nèi)容,淡化催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容;美國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分的內(nèi)容不僅少而且簡(jiǎn)單。
(2)在化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的編排和呈現(xiàn)上,德國(guó)高中化學(xué)教材以直線型編排,通過展示學(xué)習(xí)知識(shí)的科學(xué)方法和過程,深入透徹地講解概念和原理,而且通過一些生產(chǎn)生活實(shí)例和插圖來(lái)體現(xiàn)知識(shí)的實(shí)用性,并在章末以概念圖的形式展示本章知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系,整體結(jié)構(gòu)比較完整,有利于學(xué)生初步建立起化學(xué)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)體系;中國(guó)高中化學(xué)教材則采取螺旋式上升的編排方式,但是應(yīng)用方面的內(nèi)容不足,與現(xiàn)實(shí)生活有些脫節(jié);美國(guó)高中化學(xué)教材是通過生活實(shí)例或者創(chuàng)設(shè)情境來(lái)編排和呈現(xiàn)教材內(nèi)容,并重視知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。
四、啟示
普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,化學(xué)教學(xué)要體現(xiàn)課程改革的基本理念,引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí),掌握最基本的化學(xué)知識(shí)和技能,了解化學(xué)科學(xué)研究的過程和方法;在實(shí)際教學(xué)過程中要盡量聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際,幫助學(xué)生拓寬視野,開闊思路,也要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能,重視探究學(xué)習(xí)活動(dòng),發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。高中化學(xué)教材要為課程改革和教學(xué)服務(wù),在分析和了解了中美德三國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之后,結(jié)合我國(guó)的教育現(xiàn)狀及課程標(biāo)準(zhǔn)中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),批判性地借鑒國(guó)外高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分內(nèi)容設(shè)計(jì)的可取之處,對(duì)我國(guó)高中化學(xué)教材中化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的編寫和實(shí)際教學(xué)提出如下啟示:
(1)在化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的選取上,我國(guó)應(yīng)將與生活密切相關(guān)的催化劑和酶的知識(shí)以及應(yīng)用實(shí)例更加豐富地編入高中化學(xué)教材;在化學(xué)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的編排和呈現(xiàn)上,我國(guó)高中化學(xué)教材應(yīng)重視化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生過程的呈現(xiàn)和科學(xué)方法的運(yùn)用,為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供真實(shí)的情境。
(2)在實(shí)際教學(xué)過程中,教師對(duì)于催化劑的應(yīng)用案例應(yīng)更加貼近時(shí)代和生活,讓學(xué)生體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)到化學(xué)科學(xué)對(duì)人類生活的真實(shí)影響以及化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性;還應(yīng)注重從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的角度出發(fā),創(chuàng)設(shè)更多真實(shí)情境或生活實(shí)例來(lái)呈現(xiàn)化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論和催化劑的內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)從感性認(rèn)識(shí)逐漸上升到理性認(rèn)識(shí)。
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例1 在2 L的密閉容器中,測(cè)得容器中含有0.4 mol的,求該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率?
點(diǎn)撥 (1)固體或純液體的濃度視為定值,因此不用固體或純液體表示反應(yīng)速率。(2)計(jì)算反應(yīng)速率時(shí),若給出的是物質(zhì)的量的變化值,不要忘記轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度的變化值。
考點(diǎn)二 化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較
例2 對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)+3B(s)?2C(g)+2D(g),在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下,其中表示的反應(yīng)速率最快的是( )
解析 本題可以采用歸一法進(jìn)行求解,可以通過方程式的計(jì)量數(shù)將不同物質(zhì)的反應(yīng)速率折算成同一物質(zhì)的反應(yīng)速率進(jìn)行比較,B項(xiàng)中物質(zhì)B是固體,不能表示反應(yīng)速率;答案 D
點(diǎn)撥 由于同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時(shí)數(shù)值可能不同,所以比較反應(yīng)的快慢不能只看數(shù)值的大小,而要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化:①看單位是否統(tǒng)一,若不統(tǒng)一,換算成相同的單位;②看是否同一物質(zhì)的速率,若不是,換算成同一物質(zhì)表示的速率。
考點(diǎn)三 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
例3 100 mL 6 mol·L-1的硫酸溶液跟過量鋅粉反應(yīng),在一定溫度下,為了減緩反應(yīng)進(jìn)行的速率,但又不影響生成氫氣的總量,可向反應(yīng)物中加入適量的( )
A.碳酸鈉(固體) B.水
C.醋酸鉀(固體) D.硫酸氫鈉溶液
解析 在一定溫度下,降低在溶液中反應(yīng)的反應(yīng)速率,應(yīng)該考慮到降低反應(yīng)物濃度的方法。該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:因此,應(yīng)設(shè)法降低,但A項(xiàng)因發(fā)生:二氧化碳逸去而使氫氣總量減少,故不可??;B項(xiàng)加水稀釋,可使減少,但不影響產(chǎn)生氫氣總量,故可采用;C項(xiàng)生成難電離的醋酸,可使減小,也不影響產(chǎn)生氫氣總量,故可采用。
答案 BC
例4 一定溫度下,反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,下列措施不改變化學(xué)反應(yīng)速率的是( )
A.縮小體積使壓強(qiáng)增大
B.恒容,充入N2
C.恒容,充入He
D.恒壓,充入He
解析 A項(xiàng),氣體的物質(zhì)的量不變,僅縮小體積,氣體的濃度必然增大,反應(yīng)速率必然增大;B項(xiàng),容積不變,充入N2,使反應(yīng)物N2的濃度增大,濃度越大,反應(yīng)速率越大;C項(xiàng),容積不變,充入He,雖然反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)物N2、O2、NO的濃度并沒有變化,因此不影響反應(yīng)速率;D項(xiàng),壓強(qiáng)不變,充入He,反應(yīng)容器的體積必然增大,壓強(qiáng)雖然沒變,但N2、O2、NO的濃度減小,反應(yīng)速率減小。
答案 C
點(diǎn)撥 氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(不參與反應(yīng))時(shí),對(duì)反應(yīng)速率的影響:(1)恒容:充入“惰性氣體”總壓強(qiáng)增大物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變),反應(yīng)速率不變。(2)恒壓:充入“惰性氣體”體積增大物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減?。┓磻?yīng)速率減小。
考點(diǎn)四 控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
例5 某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問題:
(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有 。
(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是 。
(3)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有四種溶液,可與上述實(shí)驗(yàn)中溶液起相似作用的是 。
(4)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有 (答兩種)。
(5)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。
③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí),生成氫氣的速率會(huì)大大提高,但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí),生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因 。
解析 (1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng):CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。(2)由于Zn與反應(yīng)生成的Cu及硫酸銅溶液組成了Cu-Zn微電池,大大加快了生成氫氣的反應(yīng)速率。(3)只要是比鋅的活潑性差的金屬都可以與鋅組成原電池,都可以加快生成氫氣的反應(yīng)速率,故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。(4)要加快生成氫氣的反應(yīng)速率,還可以采取如下措施:升高溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等。(5)因?yàn)橐芯苛蛩徙~的量對(duì)反應(yīng)速率的影響,故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實(shí)驗(yàn)中相同,則硫酸溶液的體積均取30 mL,根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL,可以求得V6=10 mL,V8=19.5 mL,V9=17.5 mL,V10=15 mL。當(dāng)溶液中析出少量的銅時(shí),因不能形成銅的晶體,故銅顯示的顏色是灰黑色,E中析出較多的銅,則顯示了銅晶體的顏色:暗紅色。由于析出的銅的量較多,會(huì)覆蓋在鋅的表面,使得鋅與稀硫酸接觸面積大大減小,故反應(yīng)速率反而減慢了。
點(diǎn)撥 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有多種,在探究相關(guān)規(guī)律時(shí),需要控制其他條件不變,只改變某一個(gè)條件,探究這一條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。解答此類題時(shí),要認(rèn)真審題,清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,弄清要探究的外界條件有哪些;然后分析題給圖表,確定一個(gè)變化的量,弄清在其他幾個(gè)量不變的情況下,這個(gè)變化量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律;然后再確定另一個(gè)變量,重新進(jìn)行相關(guān)分析。在分析相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí),要注意題給數(shù)劇的有效性。
3. 一定溫度下,在2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示。下列描述正確的是( )
建構(gòu)主義理論認(rèn)為,情境是意義建構(gòu)的基本條件.因此,建構(gòu)主義非常強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的情境性,強(qiáng)調(diào)把所學(xué)的知識(shí)與一定的任務(wù)掛起鉤來(lái),提倡在教學(xué)中使用真實(shí)性任務(wù),讓學(xué)生通過一定的合作來(lái)解決情境性問題,以此建構(gòu)起能靈活遷移應(yīng)用的知識(shí)經(jīng)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的最好的老師,任何問題都沒有實(shí)驗(yàn)來(lái)得更有說服力.每次進(jìn)教室的時(shí)候,如果我?guī)Я藢?shí)驗(yàn)儀器進(jìn)教室,學(xué)生就非常好奇,學(xué)習(xí)的興致非常快的被調(diào)動(dòng)起來(lái),若這節(jié)課按著我以前的思路來(lái)上課的話,起碼要到離下課還有10分鐘的時(shí)候再來(lái)做.這時(shí)學(xué)生早已對(duì)實(shí)驗(yàn)失去了興趣,這就是心理學(xué)上的超限效應(yīng).因此,在設(shè)計(jì)這節(jié)課的時(shí)候,我一定要讓學(xué)生自己動(dòng)手,讓他們能親身體會(huì).如何使他們的學(xué)習(xí)情趣調(diào)動(dòng)到最大化,我試著讓學(xué)生先做實(shí)驗(yàn),先從定性角度體會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素.我分別設(shè)計(jì)了5組實(shí)驗(yàn):1.比較碳酸鈉和碳酸氫鈉和同濃度的鹽酸反應(yīng)的快慢;2.比較Na2S2O3分別和不同濃度的稀H2SO4反應(yīng)的快慢(以產(chǎn)生黃色沉淀的先后順序來(lái)判斷);3.比較同濃度的Na2S2O3和同濃度的稀H2SO4在不同溫度下分反應(yīng)快慢;4.比較塊狀與粉末狀的CaCO3和同濃度的鹽酸反應(yīng)的快慢;5.比較H2O2在MnO2有無(wú)的條件下反應(yīng)的快慢.通過這5個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生立刻就得出結(jié)論:影響反應(yīng)速率的本質(zhì)原因是物質(zhì)本身的性質(zhì),同時(shí)還清楚了外界條件是如何影響化學(xué)反應(yīng)速率的.并能自己舉出一些生活實(shí)例.只有親身體驗(yàn),才會(huì)印象深刻,才會(huì)有主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題和尋找原因的學(xué)習(xí)能力.反思學(xué)生實(shí)驗(yàn)是以大組為單位,共分5組,每組只做一個(gè)實(shí)驗(yàn),相比演示實(shí)驗(yàn),這在一定程度上不僅可以節(jié)省時(shí)間,還可以很好得營(yíng)造活躍的課堂氛圍.由實(shí)驗(yàn)學(xué)生認(rèn)識(shí)到了化學(xué)反應(yīng)速率的快慢受到外界條件的干擾,在學(xué)習(xí)的同時(shí),他們又開始探索如何來(lái)表示某一個(gè)化學(xué)反應(yīng)速率,能否從具體的數(shù)值上來(lái)判斷反應(yīng)的快慢.于是,我就進(jìn)行我的第二步教學(xué)內(nèi)容
二、以概念為基礎(chǔ),充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
首先,我讓學(xué)生回憶物理學(xué)上有關(guān)速率的概念及表達(dá)方式,然后,以PPT方式投影化學(xué)反應(yīng)速率的概念,讓學(xué)生自主完成化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式,根據(jù)學(xué)生的書寫,最終確定正確的表達(dá)式,同時(shí)學(xué)生也認(rèn)識(shí)到這是一個(gè)平均速率.反思這種方式可以讓學(xué)習(xí)能力薄弱的同學(xué)也一同參與,且有成功的喜悅.相比教師直接轉(zhuǎn)述更有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí),在教學(xué)中時(shí)時(shí)刻刻讓學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中,使其掌握良好的學(xué)習(xí)方式,為其終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).
三、以練習(xí)為突破,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的歸納和拓展能力
在教學(xué)過程中,如何能很好得調(diào)動(dòng)學(xué)生,讓學(xué)生的心、手、腦一起動(dòng)起來(lái),可以有很多種方式,在這一知識(shí)點(diǎn)的處理上,我采用多練習(xí),通過練習(xí)使學(xué)生得到了鍛煉,還能高質(zhì)、高效的完成化學(xué)反應(yīng)速率的推導(dǎo)公式和計(jì)算方法.例1在某一化學(xué)反應(yīng)里,反應(yīng)物A的濃度在10s內(nèi)從4.0mol/L變成1.0mol/L,在這10s內(nèi)A的化學(xué)反應(yīng)速率為.該例題鞏固學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算表達(dá)式.例2向2L容器中充入0.7molSO2和0.4molO2,5s末測(cè)得剩余SO2是0.3mol,則v(SO2)=.該例題在表達(dá)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了變形,通過計(jì)算,學(xué)生自行得出了化學(xué)反應(yīng)速率的推導(dǎo)公式.并且由該題得出不同物質(zhì)表示同一反應(yīng)速率的數(shù)值關(guān)系,以及引起該關(guān)系的原因.例3反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同條件下的反應(yīng)速率為:A.v(A)=0.3mol/(L·s)B.v(B)=0.6mol/(L·s)C.v(C)=1.0mol/(L·min)D.v(D)=0.45mol/(L·s)則該反應(yīng)速率的快慢順序?yàn)椋@例題會(huì)有一大半的學(xué)生進(jìn)入陷阱,我引導(dǎo)學(xué)生回憶例2中的結(jié)論,最后由學(xué)生自己總結(jié)歸納在數(shù)值上如何比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢.當(dāng)然,在這個(gè)過程中,我一直會(huì)提示學(xué)生,在這種暗示下,學(xué)生學(xué)習(xí)的歸納能力得到了提高,并能舉一反三,自己學(xué)會(huì)了并理解了知識(shí)點(diǎn).反思以這種練習(xí)的方式引導(dǎo)學(xué)生自己歸納出相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),雖然在時(shí)間上花去了比較多,但對(duì)學(xué)生而言,他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中有一種求知的欲望,這種欲望被點(diǎn)燃了,并能很好的解決,學(xué)生便能得到滿足感,我覺得也很值得.
四、將知識(shí)賦予生活生產(chǎn),提高學(xué)生分析問題的能力
(1)在E1鍵入v,在E2鍵入“=D:D/A:A”,則E列表示反應(yīng)速率,按住右下角的十字架拖動(dòng)到E6,自動(dòng)算出各反應(yīng)速率。
(2)在F1鍵入lg[S2O8-],在F2鍵入“=”,點(diǎn)擊“插入函數(shù)”,選擇類別“數(shù)學(xué)與三角函數(shù)”,再選擇“LOG10”函數(shù),在“number”中輸入“B:B”,按Enter鍵,則F列表示(NH4)2S2O8濃度的對(duì)數(shù),按住右下角的十字架拖動(dòng)到F6,自動(dòng)算出各過硫酸銨濃度的對(duì)數(shù)。
(3)在G1鍵入lg[I-],按照上述方法在G2插入“LOG10”函數(shù),在“number”中輸入“C:C”,按Enter鍵,則G列表示碘化鉀濃度的對(duì)數(shù),按住右下角的十字架拖動(dòng)到G6,自動(dòng)算出各碘化鉀濃度的對(duì)數(shù)。
(4)在H1鍵入lgv,按照上述方法在H2插入“LOG10”函數(shù),在number中輸入“E:E”,按Enter鍵,則H列表示反應(yīng)速率的對(duì)數(shù)。按住右下角的十字架拖動(dòng)到H6,自動(dòng)算出各反應(yīng)速率的對(duì)數(shù)。
(5)選擇F2-F4,按住Ctrl鍵,選擇H2-H4,點(diǎn)擊“插入”,“圖表”,選擇“散點(diǎn)圖”,選擇“平滑線散點(diǎn)圖”,在圖中的直線上點(diǎn)擊右鍵,選擇“添加趨勢(shì)線”,選擇“直線”,選擇“公式”和“顯示R的平方”,得到圖1。圖1顯示直線方程y=1.0083x-3.4734,R=0.9996,該直線的斜率是1.0083,可求出m≈1,與文獻(xiàn)結(jié)果一致。
(6)選擇G4-G6,按住Ctrl鍵,選擇H4-H6,點(diǎn)擊“插入”,“圖表”,選擇“散點(diǎn)圖”,選擇“平滑線散點(diǎn)圖”,在圖中的直線上點(diǎn)擊右鍵,選擇“添加趨勢(shì)線”,選擇“直線”,選擇“公式”和“顯示R的平方”,得到圖2。圖2顯示直線方程y=0.9999x-3.4807,R=0.9999,該直線的斜率是0.9999,可求出n≈1,與文獻(xiàn)結(jié)果一致。
(7)在I1鍵入k,在I2鍵入“=E:E(/B:B*C:C)”,按住右下角的十字架拖動(dòng)到I6,自動(dòng)算出反應(yīng)的速率常數(shù)。
2考察溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,求出反應(yīng)的活化能
固定反應(yīng)物的濃度和組成,通過在室溫(285K),室溫+10℃(295K),室溫+20℃(300K)3個(gè)不同溫度下測(cè)出反應(yīng)時(shí)間,求出不同溫度下反應(yīng)的速率常數(shù)k,根據(jù)Arrhenius公式,反應(yīng)速率常數(shù)k與反應(yīng)溫度T的關(guān)系為lgk=A-Ea/2.303RT,以lgk~1/T作圖,即可求出反應(yīng)的活化能。利用Excel軟件可以快速準(zhǔn)確地求出活化能。具體操作:
2.1鍵入數(shù)據(jù)
(1)在J1鍵入T,在J7-J9鍵入285,295,305,J列表示反應(yīng)溫度(K)。
(2)在A7-A9鍵入124.8,63.4,30.6,表示反應(yīng)時(shí)間。
(3)在B7-B9鍵入0.04,表示過硫酸銨的初始濃度。
(4)在C7-C9鍵入0.08,表示碘化鉀的初始濃度。
2.2處理數(shù)據(jù),求出反應(yīng)的活化能
(1)將E列的右下角的十字架按住,拖出E7-E9,自動(dòng)算出反應(yīng)速率。
(2)將I列的右下角的十字架按住,拖出I7-I9,自動(dòng)算出反應(yīng)速率常數(shù)。
(3)在K1鍵入1/T,在K7鍵入“=1/J:J”,則K列表示反應(yīng)溫度的倒數(shù),按住右下角的十字架,拖出K7-K9,自動(dòng)算出反應(yīng)溫度的倒數(shù)。
(4)在L1鍵入lgk,在L6鍵入“=LOG10(I:I)”,M列表示反應(yīng)速率常數(shù)的對(duì)數(shù),按住右下角的十字架,拖出L7-L9,自動(dòng)算出反應(yīng)速率常數(shù)的對(duì)數(shù)。
(5)選擇K7-K9以及L7-L9,點(diǎn)擊“插入”,“圖表”,選擇“散點(diǎn)圖”,選擇“平滑線散點(diǎn)圖”,在圖中的直線上點(diǎn)擊右鍵,選擇“添加趨勢(shì)線”,選擇“直線”,選擇“公式”和“顯示顯示R的平方”,得到圖3。圖3顯示直線方程為y=-2679.1x+6.9977,R=0.9986,直線的斜率為-Ea/2.303R,R為氣體常數(shù)8.314J•(K•mol)-1,由此求出反應(yīng)的活化能為51.3kJ•mol-1,活化能的文獻(xiàn)值為51.9kJ•mol-1,實(shí)驗(yàn)誤差為(文獻(xiàn)值-實(shí)驗(yàn)值)/實(shí)驗(yàn)值×100%=1.2%,不超過±5%,符合實(shí)驗(yàn)要求。從表1看出,當(dāng)KI濃度不變時(shí),(NH4)2S2O8的濃度增加一倍或二倍,反應(yīng)速率相應(yīng)增加約1倍或2倍,即反應(yīng)速率與反應(yīng)物(NH4)2S2O8的濃度成正比,因此m=l;當(dāng)(NH4)2S2O8的濃度不變,KI濃度的增加一倍或二倍,反應(yīng)速率相應(yīng)增加約一倍或二倍,,即反應(yīng)速率與反應(yīng)物KI的濃度成正比,因此,n=1;與作圖得到的結(jié)果一致。還可看出,溫度每升高10K,反應(yīng)速率常數(shù)增加約兩倍,符合范特霍夫經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。
3結(jié)論
知識(shí)目標(biāo)
使學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn);理解化學(xué)平衡的特征;理解濃度、壓強(qiáng)和溫度等條件對(duì)化學(xué)平衡的影響;理解平衡移動(dòng)的原理。
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力,通過對(duì)變化規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、歸納、/Article/Index.asp''''>總結(jié)的能力。
情感目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及從微觀到宏觀,從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)的研究方法。
教學(xué)建議
“影響化學(xué)平衡的條件”教材分析
本節(jié)教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件和化學(xué)平衡等知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行本節(jié)的教學(xué),系統(tǒng)性較好,有利于啟發(fā)學(xué)生思考,便于學(xué)生接受。
本節(jié)重點(diǎn):濃度、壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。難點(diǎn):平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。
因濃度、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響等內(nèi)容,不僅在知識(shí)上為本節(jié)的教學(xué)奠定了基礎(chǔ),而且其探討問題的思路和方法,也可遷移用來(lái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本書的學(xué)習(xí)。所以本節(jié)教材在前言中就明確指出,當(dāng)濃度、溫度等外界條件改變時(shí),化學(xué)平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)。同時(shí)指出,研究化學(xué)平衡的目的,并不是為了保持平衡狀態(tài)不變,而是為了利用外界條件的改變,使化學(xué)平衡向有利的方向移動(dòng),如向提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的方向移動(dòng),由此說明學(xué)習(xí)本節(jié)的實(shí)際意義。
教材重視由實(shí)驗(yàn)引入教學(xué),通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析,引導(dǎo)學(xué)生得出增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的結(jié)論。反之,則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。并在溫度對(duì)化學(xué)平衡影響后通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,歸納出平衡移動(dòng)原理。
壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,教材中采用對(duì)合成氨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,引導(dǎo)學(xué)生得出壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。
教材在充分肯定平衡移動(dòng)原理的同時(shí),也指出該原理的局限性,以教育學(xué)生在應(yīng)用原理時(shí),應(yīng)注意原理的適用范圍,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
“影響化學(xué)平衡的條件”教學(xué)建議
本節(jié)教學(xué)可從演示實(shí)驗(yàn)入手,采用邊演示實(shí)驗(yàn)邊講解的方法,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,啟發(fā)學(xué)生充分討論,由師生共同歸納出平衡移動(dòng)原理。
新課的引入:
①?gòu)?fù)習(xí)上一節(jié)講過的“化學(xué)平衡狀態(tài)”的概念,強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡狀態(tài)是建立在一定條件基礎(chǔ)上的,當(dāng)濃度、壓強(qiáng)、溫度等反應(yīng)條件改變時(shí),原平衡的反應(yīng)混合物里各組分的濃度也會(huì)隨著改變,從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。
②給出“化學(xué)平衡的移動(dòng)”概念,強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡的移動(dòng)是可逆反應(yīng)中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程,在這個(gè)過程中,反應(yīng)混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學(xué)習(xí)和研究化學(xué)平衡的實(shí)際意義正是利用外界條件的改變,使舊的化學(xué)平衡破壞并建立新的較理想的化學(xué)平衡。
具體的教學(xué)建議如下:
1.重點(diǎn)講解濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響
(1)觀察上一節(jié)教材中的表3-l,對(duì)比第1和第4組數(shù)據(jù),讓學(xué)生思考:可從中得出什么結(jié)論?
(2)從演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)入手,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析,引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論。這里應(yīng)明確,溶液顏色的深淺變化,實(shí)質(zhì)是濃度的增大與減小而造成的。
(3)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響展開討論,說明濃度的改變?yōu)槭裁磿?huì)使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。討論時(shí),應(yīng)研究一個(gè)具體的可逆反應(yīng)。討論后,應(yīng)明確濃度的改變使正、逆反應(yīng)速率不再相等,使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng);增加某一反應(yīng)物的濃度,會(huì)使反應(yīng)混合物中各組分的濃度進(jìn)行調(diào)整;新平衡建立時(shí),生成物的濃度要較原平衡時(shí)增加,該反應(yīng)物的濃度較剛增加時(shí)減小,但較原平衡時(shí)增加。
2.壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響:應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并從中得出正確的結(jié)論。溫度對(duì)化學(xué)平衡影響也是從實(shí)驗(yàn)入手。要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納出壓強(qiáng)和溫度的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響。
3.勒夏特列原理的教學(xué):在明確了濃度、壓強(qiáng)、溫度的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響以后,可采用歸納法,突破對(duì)勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難:
其他幾個(gè)問題:
1.關(guān)于催化劑問題,應(yīng)明確:①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應(yīng)速率,因此它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響;②使用催化劑,能改變達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。
2.關(guān)于化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用范圍和局限性,應(yīng)明確:①平衡移動(dòng)原理對(duì)所有的動(dòng)態(tài)平衡都適用,為后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡、水解平衡作鋪墊;②平衡移動(dòng)原理能用來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,但不能用來(lái)判斷建立新平衡所需要的時(shí)間。教育學(xué)生在應(yīng)用原理時(shí)應(yīng)注意原理的適用范圍,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
3.對(duì)本節(jié)設(shè)置的討論題,可在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上,提問學(xué)生回答,這是對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容較全面的復(fù)習(xí)和鞏固。
4.對(duì)于本節(jié)編入的資料,可結(jié)合勒夏特列原理的教學(xué),讓學(xué)生當(dāng)堂閱讀,以了解勒夏特列的研究成果和對(duì)人類的貢獻(xiàn);可回顧第二節(jié)“工程師的設(shè)想”的討論,明確:欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量,這屬于化學(xué)平衡的移動(dòng)問題,而利用增加高爐高度以增加CO和鐵礦石的接觸時(shí)間的做法并未改變可逆反應(yīng)的條件,因而是徒勞的。
化學(xué)平衡教材分析
本節(jié)教材分為兩部分。第一部分為化學(xué)平衡的建立,這是本章教學(xué)的重點(diǎn)。第二部分為化學(xué)平衡常數(shù),在最新的高中化學(xué)教學(xué)大綱(2002年版)中,該部分沒有要求。
化學(xué)平衡觀點(diǎn)的建立是很重要的,也具有一定的難度。教材注意精心設(shè)置知識(shí)臺(tái)階,采用圖畫和聯(lián)想等方法,幫助學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn)。
教材以合成氨工業(yè)為例,指出在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的,還需要考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度,即化學(xué)平衡。建立化學(xué)平衡觀點(diǎn)的關(guān)鍵,是幫助學(xué)生理解在一定條件下的可逆反應(yīng)中,正、逆反應(yīng)速率會(huì)趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中,當(dāng)蔗糖溶解的速率與結(jié)晶速率相等時(shí),處于溶解平衡狀態(tài),并進(jìn)而以()的可逆反應(yīng)為例,說明在上述可逆反應(yīng)中,當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí),就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。這樣層層引導(dǎo),通過圖畫等幫助學(xué)生聯(lián)想,借以在一定程度上突破化學(xué)平衡狀態(tài)建立的教學(xué)難點(diǎn)。
教材接著通過對(duì)19世紀(jì)后期,在英國(guó)曾出現(xiàn)的用建造高大高爐的方法來(lái)減少高爐氣中含量的錯(cuò)誤做法展開討論。通過對(duì)該史實(shí)的討論,使學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的建立和特征有更深刻的理解,培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問題的能力,并訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法。
化學(xué)平衡教學(xué)建議
教學(xué)中應(yīng)注意精心設(shè)置知識(shí)臺(tái)階,充分利用教材的章圖、本節(jié)內(nèi)的圖畫等啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想,借以建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn)。
教學(xué)可采取以下步驟:
1.以合成氨工業(yè)為例,引入新課,明確化學(xué)平衡研究的課題。
(1)復(fù)習(xí)提問,工業(yè)上合成氨的化學(xué)方程式
(2)明確合成氨的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),并提問可逆反應(yīng)的定義,強(qiáng)調(diào)“二同”——即正反應(yīng)、逆反應(yīng)在同一條件下,同時(shí)進(jìn)行;強(qiáng)調(diào)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底,所以對(duì)任一可逆反應(yīng)來(lái)講,都有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問題。
(3)由以上得出合成氨工業(yè)中要考慮的兩個(gè)問題,一是化學(xué)反應(yīng)速率問題,即如何在單位時(shí)間里提高合成氨的產(chǎn)量;一是如何使和盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)椋纯赡娣磻?yīng)進(jìn)行的程度以及各種條件對(duì)反應(yīng)進(jìn)行程度的影響——化學(xué)平衡研究的問題。
2.從具體的化學(xué)反應(yīng)入手,層層引導(dǎo),建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn)。
如蔗糖飽和溶液中,蔗糖溶解的速率與結(jié)晶的速率相等時(shí),處于溶解平衡狀態(tài)。
又如,說明一定溫度下,正、逆反應(yīng)速率相等時(shí),可逆反應(yīng)就處于化學(xué)平衡狀態(tài),反應(yīng)無(wú)論進(jìn)行多長(zhǎng)時(shí)間,反應(yīng)混合物中各氣體的濃度都不再發(fā)生變化。
通過向?qū)W生提出問題:達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)有何特征?讓學(xué)生討論。最后得出:化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)(此時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到最大限度)。并指出某一化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下建立的。
3.為進(jìn)一步深刻理解化學(xué)平衡的建立和特征,可以書中的史實(shí)為例引導(dǎo)學(xué)生討論分析。得出在一定條件下當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時(shí)間,并沒有改變化學(xué)平衡建立時(shí)的條件,所以平衡狀態(tài)不變,即CO的濃度是相同的。關(guān)于CO濃度的變化是一個(gè)化學(xué)平衡移動(dòng)的問題,將在下一節(jié)教學(xué)中主要討論。從而使學(xué)生明白本節(jié)的討論題的涵義。
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
第一課時(shí)化學(xué)平衡的概念與計(jì)算
知識(shí)目標(biāo):掌握化學(xué)平衡的概念極其特點(diǎn);掌握化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算。
能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納,語(yǔ)言表達(dá)與綜合計(jì)算能力。
情感目標(biāo):結(jié)合化學(xué)平衡是相對(duì)的、有條件的、動(dòng)態(tài)的等特點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育;培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和思維習(xí)慣。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
【復(fù)習(xí)提問】什么是可逆反應(yīng)?在一定條件下2molSO2與1molO2反應(yīng)能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是說反應(yīng)到底進(jìn)行到什么程度?這就是化學(xué)平衡所研究的問題。
思考并作答:在相同條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。SO2與O2的反應(yīng)為可逆反應(yīng)不能進(jìn)行完全,因此得不到2molSO3。
提出反應(yīng)程度的問題,引入化學(xué)平衡的概念。
結(jié)合所學(xué)過的速率、濃度知識(shí)有助于理解抽象的化學(xué)平衡的概念的實(shí)質(zhì)。
【分析】在一定條件下,2molSO2與1molO2反應(yīng)體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶,思考并作答。
【板書】一、化學(xué)平衡狀態(tài)
1.定義:見課本P38頁(yè)
【分析】引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡研究的范圍,達(dá)到平衡的原因與結(jié)果進(jìn)行分析、歸納。
研究對(duì)象:可逆反應(yīng)
平衡前提:溫度、壓強(qiáng)、濃度一定
原因:v正=v逆(同一種物質(zhì))
結(jié)果:各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變。
準(zhǔn)確掌握化學(xué)平衡的概念,弄清概念的內(nèi)涵和外延。
【提問】化學(xué)平衡有什么特點(diǎn)?
【引導(dǎo)】引導(dǎo)學(xué)生討論并和學(xué)生一起小結(jié)。
討論并小結(jié)。
平衡特點(diǎn):
等(正逆反應(yīng)速率相等)
定(濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)恒定)
動(dòng)(動(dòng)態(tài)平衡)
變(條件改變,平衡發(fā)生變化)
培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力,并進(jìn)行辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育。加深對(duì)平衡概念的理解。
討論題:在一定溫度下,反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是()。
(A)混合氣顏色不隨時(shí)間的變化
(B)數(shù)值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物減少的分子數(shù)等于生成物增加的分子數(shù)
(D)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化
(E)混合氣的平均分子量不變
討論結(jié)果:因?yàn)樵摲磻?yīng)如果達(dá)平衡,混合物體系中各組分的濃度與總物質(zhì)的量均保持不變,即顏色不變,壓強(qiáng)、平均分子量也不變。因此可作為達(dá)平衡的標(biāo)志(A)、(D)、(E)。
加深對(duì)平衡概念的理解,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學(xué)平衡狀態(tài)代表了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行達(dá)到了最大程度,如何定量的表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度呢?
2.轉(zhuǎn)化率:在一定條件下,可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),某一反應(yīng)物消耗量占該反應(yīng)物起始量的質(zhì)量分?jǐn)?shù),叫該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
公式:a=c/c始×100%
通過討論明確由于反應(yīng)可逆,達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。
通過掌握轉(zhuǎn)化率的概念,公式進(jìn)一步理解化學(xué)平衡的意義。
3.平衡的有關(guān)計(jì)算
(1)起始濃度,變化濃度,平衡濃度。
例1445℃時(shí),將0.1molI2與0.02molH2通入2L密閉容器中,達(dá)平衡后有0.03molHI生成。求:①各物質(zhì)的起始濃度與平衡濃度。
②平衡混合氣中氫氣的體積分?jǐn)?shù)。
引導(dǎo)學(xué)生分析:
c始/mol/L0.010.050
c變/mol/Lxx2x
c平/mol/L0.015
0+2x=0.015mol/L
x=0.0075mol/L
平衡濃度:
c(I2)平=C(I2)始-C(I2)
=0.05mol/L-0.0075mol/L
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+c(HI)
=0.015mol/L
w(H2)=0.0025/(0.05+0.01)
通過具體計(jì)算弄清起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者之間的關(guān)系,掌握有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算。
【小結(jié)】①起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者的關(guān)系,只有變化濃度才與方程式前面的系數(shù)成比例。
②可逆反應(yīng)中任一組分的平衡濃度不可能為0。
(2)轉(zhuǎn)化率的有關(guān)計(jì)算
例202molCO與0.02×100%=4.2%mol水蒸氣在2L密閉容器里加熱至1200℃經(jīng)2min達(dá)平衡,生成CO2和H2,已知V(CO)=0.003mol/(L·min),求平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度及CO的轉(zhuǎn)化率。
c(CO)=V(CO)·t
=0.003mol/(L·min)×2min
=0.006mol/L
a=c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
【小結(jié)】變化濃度是聯(lián)系化學(xué)方程式,平衡濃度與起始濃度,轉(zhuǎn)化率,化學(xué)反應(yīng)速率的橋梁。因此,抓變化濃度是解題的關(guān)鍵。
(3)綜合計(jì)算
例3一定條件下,在密閉容器內(nèi)將N2和H2以體積比為1∶3混合,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),混合氣中氨占25%(體積比),若混合前有100molN2,求平衡后N2、H2、NH3的物質(zhì)的量及N2的轉(zhuǎn)化率。
思考分析:
方法一:
設(shè)反應(yīng)消耗xmolN2
n(始)1003000
nx3x2x
n(平)100-x300-3x2x
(mol)
x=40mol
n(N2)平=100mol-xmol=100mol-40mol
=60mol
n(N2)平=300mol-3xmol=180mol
a=40/100×100%=40%
方法二:設(shè)有xmolN2反應(yīng)
n
122
x2x2x
【小結(jié)】方法一是結(jié)合新學(xué)的起始量與平衡量之間的關(guān)系從每種物質(zhì)入手來(lái)考慮,方法二是根據(jù)以前學(xué)過的差量從總效應(yīng)列式,方法二有時(shí)更簡(jiǎn)單。
鞏固轉(zhuǎn)化率的概念并弄清轉(zhuǎn)化率與變化濃度,速率化學(xué)方程式之間的關(guān)系。
通過一題多解將不同過程的差量計(jì)算與平衡計(jì)算聯(lián)系起來(lái)加深對(duì)平衡的理解,加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)(如差量的計(jì)算,阿伏加德羅定律的計(jì)算)的運(yùn)用,培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力和計(jì)算能力。
強(qiáng)調(diào)重點(diǎn),加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)。
【課堂小結(jié)】今天我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的概念及有關(guān)計(jì)算,比較抽象,希望大家加強(qiáng)練習(xí),以便熟練地掌握平衡的概念。
【隨堂檢測(cè)】1.對(duì)于一定溫度下的密閉容器中,可逆反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是()。
(A)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化
(B)混合氣的平均分子量一定
(C)生成nmolH2同時(shí)生成2nmolHI
(D)v(H2)=v(I2)
2.合成氨生產(chǎn)中,進(jìn)入塔內(nèi)的氮?dú)夂蜌錃怏w積比為1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),從合成塔出來(lái)的氨占平衡混合氣體積的16%,求合成塔出來(lái)的氣體的壓強(qiáng)。
平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為:
n(平NH3)/n(平總)×100%
=n(平NH3)/(n始-n)
=2x/(400-2x)×100%
=25%
中圖分類號(hào):G633.8
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1 “問題解決”,教學(xué)模式實(shí)施的背景
1.1對(duì)教學(xué)模式中“問題解決”的界定
“問題解決”是具有明確的目的,并有認(rèn)知成分參與的一系列心理操作過程,可以理解為個(gè)人在面對(duì)問題之時(shí),綜合運(yùn)用知識(shí)技能以期達(dá)到解決問題的思維活動(dòng)歷程?;凇皢栴}解決”的教學(xué)就是把“知識(shí)問題化”,把本源的、固定的、共性的教材轉(zhuǎn)化為學(xué)生變化的、個(gè)性的、創(chuàng)新的個(gè)性認(rèn)知體系與認(rèn)知能力,從而達(dá)到教學(xué)效果最優(yōu)化。該模式強(qiáng)調(diào)以問題解決為核心,多種學(xué)習(xí)途徑相整合。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間的交流與合作,讓學(xué)生圍繞問題展開知識(shí)的構(gòu)建過程。
1.2教學(xué)模式實(shí)施的必要性
“化學(xué)反應(yīng)原理”集中了高中化學(xué)最難學(xué)、最重要的基本概念、理論。很多學(xué)生學(xué)起來(lái)非常吃力,有的學(xué)生因?yàn)楦簧线M(jìn)度而開始厭學(xué)。究其原因。主要是教師還按照原來(lái)教授元素化合物、有機(jī)化學(xué)等偏重記憶性內(nèi)容時(shí)的教法去教,學(xué)生也還按照學(xué)習(xí)上述內(nèi)容的學(xué)法去學(xué)。而這部分內(nèi)容需要從本質(zhì)上進(jìn)行理解。需要深層次、高水平的思維。所以,不改變傳統(tǒng)教學(xué)方式,不進(jìn)行創(chuàng)造性地教學(xué),難以扭轉(zhuǎn)“教師教得辛苦、學(xué)生跟得費(fèi)勁”的不良現(xiàn)狀。
1.3教學(xué)模式實(shí)施的可行性
筆者所教學(xué)生為清華附中相對(duì)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)班,“問題解決”模式進(jìn)行教與學(xué),可以解放他們的思想,激發(fā)他們的潛能,使他們之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化。
2 “問題解決”教學(xué)模式的實(shí)踐
2.1 精心設(shè)計(jì)“問題”。突破概念理論中的教學(xué)難點(diǎn)
在人教版化學(xué)選修4“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”教學(xué)中。學(xué)生最容易出現(xiàn)的問題是:將“速率”與“平衡”混為一談。缺乏對(duì)“速率”和“平衡”內(nèi)在聯(lián)系的理解。如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?筆者在“化學(xué)反應(yīng)速率”教學(xué)時(shí)。就開始精心設(shè)計(jì)“問題”,為后面的“化學(xué)平衡”作鋪墊。強(qiáng)化“速率”的影響因素時(shí),有意識(shí)地舉可逆反應(yīng)作為例子。例如,針對(duì)一定條件下在某密閉容器中進(jìn)行的合成氨的反應(yīng),筆者設(shè)計(jì)了3個(gè)問題:
①在容器體積固定前提下,通入N2,正反應(yīng)速率如何變化?逆反應(yīng)速率如何變化?
②將容器體積壓縮為原來(lái)的一半,正、逆反應(yīng)速率發(fā)生怎樣變化?
③該反應(yīng)焓變小于0,升高體系溫度,正、逆反應(yīng)速率發(fā)生怎樣變化?
看似簡(jiǎn)單的3個(gè)問題,蘊(yùn)含了較大的思維容量,尤其是對(duì)逆反應(yīng)速率的分析。經(jīng)過師生共同分析、討論,最后達(dá)成共識(shí): “正、逆反應(yīng)速率要么同增、要么同減”。為后面“化學(xué)平衡”的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)了影響“化學(xué)平衡”的外界條件后,筆者仍然以上述合成氨的可逆反應(yīng)為例,通過下列4個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生繪制正:逆反應(yīng)速率隨著時(shí)間變化關(guān)系圖(v-t圖),讓學(xué)生在畫圖的“慢”過程中去體會(huì)“反應(yīng)速率”對(duì)“平衡移動(dòng)”的影響。
①在其他條件不變時(shí),通人N2,正、逆反應(yīng)速率如何變化?平衡如何移動(dòng)?
②在其他條件不變時(shí),將容器體積壓縮為原來(lái)的一半。正、逆反應(yīng)速率如何變化?平衡如何移動(dòng)?
③該反應(yīng)焓變小于0,在其他條件不變時(shí),升高體系溫度,正、逆反應(yīng)速率如何變化?平衡如何移動(dòng)?
④在其他條件不變時(shí),加入催化劑。正、逆反應(yīng)速率如何變化?平衡如何移動(dòng)?繪圖的過程。是學(xué)生將“反應(yīng)速率”的影響因素進(jìn)行有效復(fù)習(xí)的過程,是整理自己思維,使自己對(duì)問題理解更加精確的過程。這個(gè)過程充滿挑戰(zhàn),需要較長(zhǎng)的時(shí)間。在經(jīng)歷了從“想當(dāng)然”到“似是而非”再到逐漸清晰的體驗(yàn)后,學(xué)生終于認(rèn)識(shí)到: “反應(yīng)速率”改變是“化學(xué)平衡”移動(dòng)的必要條件但不是充要條件,“平衡”移動(dòng)實(shí)質(zhì)上是正、逆反應(yīng)“速率”改變程度不等導(dǎo)致的,改變后“速率”快的一方主導(dǎo)“平衡”移動(dòng)的方向。問題的解決使學(xué)生對(duì)兩者的關(guān)系豁然開朗。
2.2 鼓勵(lì)學(xué)生提問。在“問題”解決中深化對(duì)概念理論的理解
愛因斯坦說過: “提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更為重要”。鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑,可以激發(fā)每個(gè)學(xué)生強(qiáng)烈的問題意識(shí),從根本上改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。圖1是在實(shí)踐中日趨完善的“學(xué)生提問流程圖”。
第一步:學(xué)生提出問題。教師預(yù)先需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的培訓(xùn)。提倡學(xué)生要盡量提有價(jià)值的問題。這就需要學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入的歸納整理。是課后學(xué)生進(jìn)行反思的一個(gè)過程。
第二步:教師整理問題。整理問題過程,教師可以從學(xué)生不夠成熟的問題中。洞悉他們的知識(shí)漏洞以及能力欠缺之處。為下一步更有針對(duì)性的“對(duì)癥下藥”提供依據(jù)。表1是“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”中課后學(xué)生提出的部分“問題”。
從上述問題可以看出,學(xué)生不滿足教材上現(xiàn)有的結(jié)論,不局限于教材給出的解釋,而是“刨根問底”,直奔問題的“源頭”。雖然表征問題的能力還有待提高,提出的問題有的還缺乏科學(xué)性,但是這種不迷信權(quán)威的學(xué)習(xí)品質(zhì)非??少F,令人欣喜。更重要的,他們的“問題”成了筆者不斷提高的源動(dòng)力。
第三步:課堂展示問題。課堂上教師用PPT展示經(jīng)過整理的問題。對(duì)于來(lái)自民間的問題。學(xué)生非常感興趣。遇到十分切中要害的問題,學(xué)生會(huì)爭(zhēng)相詢問提問的主人,面對(duì)同學(xué)們難以掩飾的欣賞,提問者也受到了極大的鼓勵(lì)。同時(shí),對(duì)于其他同學(xué)也是一種很好的激勵(lì)。
第四步:共同解決問題。心理學(xué)理論認(rèn)為。當(dāng)人們面臨疑問時(shí),總是傾向于消除這種疑問,這就是解決問題的推動(dòng)力。
學(xué)生提出問題的信心。來(lái)自于教師的肯定與鼓勵(lì)。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)民主、寬松的開放環(huán)境,讓學(xué)生有話敢說,實(shí)話實(shí)說。如果學(xué)生的問題難倒了教師,筆者認(rèn)為這正是教學(xué)成功的標(biāo)志。許多發(fā)明創(chuàng)造難道不是突發(fā)奇想、鉆牛角尖,然后經(jīng)過去偽存真再深入研究而得出的嗎?
2.3基于“問題”。以合作小組的形式讓學(xué)生擔(dān)當(dāng)試卷講評(píng)的主人
試卷講評(píng)課是一種非常重要的課型,為了使講評(píng)更有針對(duì)性,教師一般都會(huì)事先統(tǒng)計(jì)每道題的得分情況,綜合分析學(xué)生出錯(cuò)率高的題目,以便充分掌握第一手資料對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這種做法給教師帶來(lái)很大的工作量,如果每次測(cè)驗(yàn)都這樣做,難免力不從心。即使是這樣。也不能保證解決每個(gè)學(xué)生的問題。如果不統(tǒng)計(jì)就講評(píng)。則只能憑借教師“經(jīng)驗(yàn)”,針對(duì)性就更打折扣。
我校2009-2010學(xué)年第二學(xué)期高二化學(xué)期中考試絕大部分都是化學(xué)選修4“水溶液中的離子平衡”(電解質(zhì)溶液)內(nèi)容,考試結(jié)果顯示:學(xué)生兩極分化嚴(yán)重,既有144分的高分,又有部分學(xué)生沒有達(dá)到及格(90分)水平。于是,筆者對(duì)試卷講評(píng)課進(jìn)行了改革,將講評(píng)的權(quán)力下放給了學(xué)生。具體做法是:將全班同學(xué)四人一組分好合作小組。盡可能保證同組異質(zhì)、異組同質(zhì)。每個(gè)小組選出化學(xué)成績(jī)最好、語(yǔ)言表達(dá)和組織能力最強(qiáng)的同學(xué)擔(dān)任組長(zhǎng)。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織組員進(jìn)行試卷分析。為了便于學(xué)生操作。筆者提出具體要求:針對(duì)每道選擇題。如果是選正確
選項(xiàng),要對(duì)錯(cuò)誤選項(xiàng)逐條找出錯(cuò)誤原因;針對(duì)每道填空題,分析自己的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案(預(yù)先給出)之間的差距,注意語(yǔ)言表達(dá)的準(zhǔn)確性。對(duì)于小組成員出錯(cuò)的題目,首先要由本人講出他(她)的做題思路,組長(zhǎng)帶領(lǐng)其他成員幫助他(她)指出其存在的思維障礙,然后共同討論出正確答案。這些工作都完成后,組長(zhǎng)帶領(lǐng)組員對(duì)每道題所考查的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理、拓展,想想能否進(jìn)行一題多變(發(fā)散)?多題一解(歸納)?領(lǐng)了任務(wù)的組長(zhǎng)熱情高漲,很快就把小組成員組織起來(lái),討論的氛圍很快形成。為了保證每個(gè)小組的講評(píng)質(zhì)量以及使盡可能多的同學(xué)得到鍛煉,筆者提出下節(jié)課要精選一些典型試題,在每個(gè)小組內(nèi)隨機(jī)點(diǎn)將,在全班范圍內(nèi)二次講評(píng),選手的最后得分就是小組得分。教師將對(duì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、遷移。引入了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制后,每個(gè)小組都不敢怠慢,對(duì)每個(gè)問題都討論得十分充分,小組內(nèi)解決不了的問題主動(dòng)要求與老師進(jìn)行討論。下次課進(jìn)行二次講評(píng)時(shí),筆者請(qǐng)各組組長(zhǎng)擔(dān)任評(píng)委,對(duì)每個(gè)小組的當(dāng)眾講評(píng)給出分?jǐn)?shù)及理由。結(jié)果講題的學(xué)生(筆者有意識(shí)地叫了考試沒及格的學(xué)生)表現(xiàn)都非常出色,組長(zhǎng)的評(píng)價(jià)結(jié)果也十分公平。在此基礎(chǔ)上,教師針對(duì)學(xué)生講題過程中存在的疑惑、問題作了引領(lǐng)、提升,整個(gè)過程如行云流水。輕松自然。
講評(píng)課結(jié)束后,筆者對(duì)這種試卷講評(píng)方法進(jìn)行了調(diào)查采訪,請(qǐng)學(xué)生從試卷講評(píng)的針對(duì)性、知識(shí)覆蓋面、問題解決程度、得到鍛煉程度等方面談?wù)勛约簩?duì)新、舊講評(píng)方式的看法。表2列出了學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)試卷講評(píng)模式與合作小組講評(píng)模式的比較。
這樣的試卷講評(píng)雖然比教師“一言堂”占用課時(shí),但是能講深講透。它能真正將學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體,讓他們交流和體驗(yàn),使他們糾結(jié)心底之困在小組合作中消融,讓他們分析、解決問題的能力在隨后的教師點(diǎn)撥中得到提升。尤其是中考不及格的學(xué)生收獲最大,他們認(rèn)為這次試卷講評(píng)的收獲是有史以來(lái)最大的一次。
嘗到了這次學(xué)生講評(píng)試卷的甜頭,以后筆者多次在習(xí)題課上采用學(xué)生合作小組方式,小組內(nèi)部“地毯式”掃描每個(gè)“問題”,逐個(gè)問題、逐人落實(shí),小組間二次講評(píng)時(shí)再次將問題進(jìn)行提煉、升華,學(xué)生能力得到較大提升。
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關(guān)鍵詞:加成反應(yīng);實(shí)驗(yàn)探究;中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
文章編號(hào):1005?6629(2014)3?0062?03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出[1],要通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng),使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程,激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí),促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。科學(xué)探究是一個(gè)創(chuàng)造性的系統(tǒng)生成過程,只有讓學(xué)生真正參與到探究的實(shí)際過程中才能充分獲得探究的體驗(yàn)。筆者在教學(xué)實(shí)踐中感受到,通過一定程度的科學(xué)探究過程,可以點(diǎn)燃學(xué)生的創(chuàng)造激情,達(dá)到很好的教學(xué)效果。下面以人教版教材中兩個(gè)重要的加成反應(yīng)的探究教學(xué)為例,談?wù)勂渲械淖龇ㄅc感受。
1 探究問題的生成與探究設(shè)計(jì)
1.1 問題生成
高中化學(xué)必修2和選修5介紹乙烯性質(zhì)時(shí),指出乙烯最重要的性質(zhì)是加成反應(yīng),實(shí)驗(yàn)中乙烯可以使溴的四氯化碳溶液褪色,并利用這個(gè)性質(zhì)檢驗(yàn)乙烯。
筆者在這個(gè)看似平常的知識(shí)教學(xué)中,卻遇到了新的問題。高二的幾個(gè)學(xué)生提出疑問,溴溶液中以溴水最為常見,為什么教材中要用溴的四氯化碳溶液檢驗(yàn)乙烯呢?用溴水進(jìn)行乙烯的加成反應(yīng)有什么問題嗎?不同溶劑對(duì)乙烯的加成反應(yīng)會(huì)有什么影響?在討論沒有結(jié)果之后筆者鼓勵(lì)他們組成探究小組,用科學(xué)探究解決這一系列問題。
1.2 探究假設(shè)
針對(duì)提出的問題作出假設(shè),我們的依據(jù)是:水是最重要的極性無(wú)機(jī)溶劑;而苯和四氯化碳是非極性有機(jī)溶劑,乙烯是非極性有機(jī)物,根據(jù)相似相溶規(guī)律,乙烯更易溶解于有機(jī)溶劑,因此我們假設(shè)在苯、四氯化碳中乙烯與溴的加成反應(yīng)速率應(yīng)該比在水中快得多,而且現(xiàn)象也更加明顯。
1.3 探究方法
(1)通過閱讀人教版高中化學(xué)2 [2]、選修5 [3]及其他資料,了解乙烯的性質(zhì)和檢驗(yàn)方法及在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題,利用實(shí)驗(yàn)探究所提出的問題,并做好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄。
(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分析,再結(jié)合相關(guān)資料查閱,對(duì)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證,從而得出比較合理的結(jié)論。
2 探究過程
2.1 反應(yīng)原理
(1)當(dāng)以反應(yīng)溶劑為變量時(shí),苯和四氯化碳作反應(yīng)溶劑差別只有幾秒,差別不大,可以視為實(shí)驗(yàn)精度誤差,因此在有機(jī)溶劑中乙烯加成反應(yīng)速率是一樣的;但與水中的反應(yīng)時(shí)間相比,差別平均可達(dá)到近1分鐘,這是不能用實(shí)驗(yàn)精度來(lái)解釋的,可見溶劑極性對(duì)反應(yīng)的影響最大。學(xué)生運(yùn)用反應(yīng)速率公式ν=Δc/Δt計(jì)算反應(yīng)速率:
ν(極性)=Δc/Δt1,ν(非極性)=Δc/Δt2
在本實(shí)驗(yàn)中所有的Δc都是常數(shù)。兩者的速率比值:
ν(極性)/ν(非極性)=(Δc/Δt1)/(Δc/Δt2)
=Δt2/Δt1≈75s/18s≈4.2(倍)
結(jié)論:乙烯與溴發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),水溶劑中比苯、四氯化碳溶劑中加成反應(yīng)速率快得多(約4倍多)。這與假設(shè)剛好相反,說明在水溶劑中乙烯加成反應(yīng)速率比非極性溶劑中更快。
(2)當(dāng)以乙烯純度為實(shí)驗(yàn)變量時(shí),可以看出未經(jīng)凈化的乙烯相應(yīng)反應(yīng)時(shí)間明顯縮短,反應(yīng)速率加快。學(xué)生認(rèn)為這是由于沒有用10%NaOH溶液除雜的氣體中除含乙烯外,還有SO2等還原性氣體,SO2也能使溴水褪色(反應(yīng)是:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4),所以通入沒除雜的氣體時(shí),溴溶液褪色更快。
2.4 探究深化
可見,我們的假設(shè):“在苯、四氯化碳中乙烯與溴的加成反應(yīng)速率應(yīng)該比水中快得多”是錯(cuò)誤了。實(shí)驗(yàn)事實(shí)正好相反。通過查閱大學(xué)資料[4],介紹烯烴的親電加成反應(yīng):把干燥的乙烯通入溴的無(wú)水CCl4溶液中(置于玻璃儀器中)不易發(fā)生反應(yīng),若置于涂有石蠟的玻璃容器中更難反應(yīng),但當(dāng)加入一點(diǎn)水時(shí),就發(fā)生反應(yīng)使溴的顏色褪去,這說明溴與乙烯的加成反應(yīng)是受極性物質(zhì)如水、玻璃的影響,實(shí)際上就是乙烯雙鍵受極性物質(zhì)的誘導(dǎo),使π電子云發(fā)生極化。所以乙烯與極性溶液溴水的加成反應(yīng)比溴的苯、四氯化碳溶液快。
經(jīng)過學(xué)生探究小組討論,實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明無(wú)光照射條件下,乙烯與溴反應(yīng)需要極性條件,說明反應(yīng)不是自由基型反應(yīng),而是離子型的反應(yīng)。反應(yīng)分步進(jìn)行??偟姆磻?yīng)機(jī)理可以簡(jiǎn)單地表示為:
①親電加成:
3.4 分析及結(jié)論
可以看到,苯與四氯化碳作溶劑時(shí)溴的褪色時(shí)間很接近,而在水中的反應(yīng)時(shí)間比苯和四氯化碳長(zhǎng)約一分鐘,說明乙炔與溴在水中的加成反應(yīng)比在苯和四氯化碳中稍慢。這個(gè)細(xì)微的差別使學(xué)生感到很奇怪,這個(gè)結(jié)果與乙烯的探索結(jié)果完全相反!
3.5 意外收獲
就在大家迷惑不解之時(shí),正在繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的一名學(xué)生偶然走出教室,這天陽(yáng)光特別明媚,就在這一瞬間,他發(fā)現(xiàn)自己手里的反應(yīng)器中溴溶液的顏色已經(jīng)褪去,此時(shí)探究小組宛然意識(shí)到:乙炔的加成反應(yīng)對(duì)陽(yáng)光敏感!于是轉(zhuǎn)向?qū)﹃?yáng)光影響的探究。接著又設(shè)計(jì)了“陽(yáng)光照射”與“暗室”兩組新的實(shí)驗(yàn),經(jīng)過反復(fù)的平行實(shí)驗(yàn),取得數(shù)據(jù)平均值記錄如表3:
結(jié)論:第(3)組數(shù)據(jù)與第(1)組接近,且無(wú)明顯的規(guī)律性可循,說明乙烯與溴的加成反應(yīng)幾乎不受光線的影響,進(jìn)一步證明乙烯加成反應(yīng)與自由基無(wú)關(guān)。
5 對(duì)加成反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新建議
(1)還是水溶液最好。用溴的水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),優(yōu)點(diǎn)是操作更科學(xué),溴水對(duì)環(huán)境更友好。用四氯化碳溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),除了浪費(fèi)更多操作時(shí)間,試劑揮發(fā)造成不可忽視的浪費(fèi)和環(huán)境污染外,還要增加回收工序,是毫無(wú)必要的。
(2)操作方法要科學(xué)。最好用注射器做反應(yīng)器。將注射器用橡皮管與乙烯或乙炔發(fā)生器的導(dǎo)管相連收集氣體,再吸取幾毫升溴水,立刻封閉,振蕩、觀察??梢钥吹戒逅募t棕色很快褪去,同時(shí)注射器內(nèi)壁出現(xiàn)一層油狀生成物,現(xiàn)象十分明顯,有利于激發(fā)學(xué)生的探究激情。
(3)外界條件要利用。記住乙炔與溴的加成實(shí)驗(yàn)在陽(yáng)光直射下進(jìn)行時(shí)效果最佳(乙烯不需要)。如果必須在室內(nèi)進(jìn)行,則應(yīng)該靠近陽(yáng)面窗戶附近,以充分利用自然光加速反應(yīng),增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。同時(shí)使學(xué)生在更多的機(jī)會(huì)中直接體驗(yàn)多種外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,促進(jìn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)微觀過程的認(rèn)識(shí)。
以上實(shí)踐證明,有效的探究深化策略常常會(huì)使探究教學(xué)獲得意外的效果,同時(shí)科學(xué)探究的系統(tǒng)深化也是當(dāng)前科學(xué)課程的拓展性要求,對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展具有重要的作用。由于科學(xué)教育的探究性和過程性,決定了教學(xué)中必然隨機(jī)生成大量的探究性問題。如何拓展并深化探究性問題,將探究教學(xué)引向充滿創(chuàng)造性的新境界,是一種富有智慧的教學(xué)探索。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國(guó)教育部制訂.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[S].北京:人民教育出版社,2003:2,7.
[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書?化學(xué)2(必修)[M].北京:人民教育出版社,2007:66~69.
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)