人教版高中化学选修4《影响化学反应速率的因素》教学设计.pdf

基于培养化学学科基本观念影响化学反应速率的因素教学设计 第 1 课时 一、影响化学反应速率的因素教学研究近况： 以“化学反应速率” “影响因素”为文献名搜索中国知网经过分析筛选有几篇文章 是有关选修四第二章第二节的相关内容，几篇文章分别从不同角度对本节的教学进行了精心 设计。 第一种教学设计是依托教材实验为基本素材，根据新的教学理念对教学过程进行重新设 计，从而落实新课标的相关目标的达成。 陈颖等以选修四教材第二章第二节实验2-2 为素材，引领学生通过一系列的实验活动形 成对控制变量法基本概念的准确认识，把握控制变量实验的一般方法，并能够落实到具体的 实验操作中。 第二种情况是利用先进的电子传感技术对教材实验进行重新设计和处理，从原理上和微 观角度对化学反应速率的影响因素进行更细致和精确的描述和理解。 陈功等人在 利用数字化实验研究硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响因素中利用了色 度计和温度传感器，研究温度、 反应物浓度等对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响，数据显 示，温度每升高10K 该反应速率提高1.281.86 倍，且不同温度区间温度对速率的影响程度 不同。实验数据还显示，硫代硫酸钠和硫酸的浓度变化对于反应速率的影响程度并不相同， 这可能与反应分步进行有关。 姜言霞等人在 基于模型建构促进学生“化学反应速率”认识发展的教学研究中提出 基 于对“化学反应速率”已有教学研究和对“化学反应速率”概念本体的分析，提出了基于模 型建构的“化学反应速率”的教学策略，构建了“化学反应速率”的认识模型及不同教学阶 段的层级发展模型，并深入分析了“化学反应速率”对促进学生认识发展的功能价值。在理 论分析和探讨的基础上，运用设计性研究和对比性教学实验进行了教学设计及实施研究，通 过问卷调查、学生访谈等方法对教学效果进行了检验。 二、教学设计理念： 促进学生行形成化学基本观念的教学是中学化学教学的第一目标和任务，从化学基本观 念形成的角度考虑，本节书应从两个方面培养学生化学学科思想，第一： 巩固书写陌生氧化 还原反应的技能，第二：掌握控制变量的学科思想在化学实验中的应用。 在元素化合物教学中书写陌生的化学方程式的能力是高中教学中必须掌握的一种基本 技能，根据新情境和新信息来准确的判断反应物与生成物并把方程式配平是化学知识能否熟 练应用， 化学观念是否形成的一项判断依据，这种能力在每一年的广东化学高考题中也体现 的，比如： 2014 年广东化学高考题的32 题的（ 2）与（ 4） ，每一年这种题，全省得分率都 普遍偏低。 因此在高中化学教学中，怎样培养学生书写陌生化学方程式是元素化合物教学的 核心和整个高中化学教学的重要任务。 “分类观”和“价态观”是中学化学基本观念的重要内容，能否熟练利用“分类观” 和“价态观” 是能否写好一个化学方程式的关键，从这两种基本观念出发设计了书写陌生氧 化还原方程式的问题，希望增强学生书写氧化还原方程式的能力，进而加强学生对化学基本 观念的把握。 控制变量的思想对于定量实验尤其重要，在 2014 年广东高考的最后一题实验题就是一 道关于定量实验的设计的问题，实验题的开放性一直都是广东高考的趋势也符合新课标的基 本要求， 这种题目对学生的要求更高，而这种能力是通过做题无法得到，只能在日常教学中 加以培养和训练，才能逐渐形成对化学学科思想以及对定量实验变量的控制有所把握。 三.教学内容分析 本节影响化学反应速率的因素是安排在必修二第二章化学反应速率和限度以及 选修教材绪言部分“有效碰撞理论”相知识之后， 在化学平衡之前，是对必修知识的进一步 上升和对化学平衡知识的准备，保持知识连贯性，起到承上启下的作用。 必修二化学反应速率和限度是从定性理解和定性描述化学反应的快慢和影响因素， 而本节书是选择几个简单易行的实验，从实验现象出现的时间去定量描述化学反应速率的快 慢从而分析化学反应速率改变的内在原因，从定性上升到了定量，从感性上升到了理性。 同时， 外界因素影响化学反应速率，从而引起是化学平衡移动，分析外界因素对速率的 影响是理解化学平衡移动的关键，这种分析方法是学习化学平衡的基础。 四、学生分析 高二上学期学生进入选修四化学反应原理的学习，高一已经学过了必修一和必修二，对 “分类观”、 “价态观”、 “守恒观”以及元素化合物已经有一定的基础，但是经过了几个月的 暑假学生已经对高一知识有很大程度的遗忘，在选修四中又有许多陌生的方程式，课堂上怎 样利用这些陌生的方程式来培养学生书写方程式能力，也是高二教学的必须要面对的难点和 重点。必修教材中主要要求学生从定性角度理解和描述化学反应的快慢，学生头脑中只有一 些关键词来表示反应快慢，而对定量实验中“控制变量”的思想是没有概念的，利用好这几 教材上的实验帮助学生形成定量的学科思想，为化学平衡的学习打下坚实的基础。 五、教学设计思路 本节书是影响化学反应速率的因素第一课时，通过回顾绪言中关于“有效碰撞” 的相关 理论， 为速率改变内在原因提供理论分析依据。实验探究2-2 中氧化还原反应方程式书写使 学生建立书写一个陌生氧化还原反应的基本步骤和方法；实验探究2-2 中从定量的角度感受 反应物浓度对化学反应速率的影响，培养学生的动手能力、观察能力，口头表达能力； 通过 对变量的设定的过程和对实验变量表格设计以及填写，培养学生变量控制的基本方法和思 路；对反应速率的计算方法明确几种反应物混合后如何确定反应物的初始浓度来计算速率， 明确反应速率的计算误区；设定问题： 假如提供一种浓度的草酸溶液，能否进行上述实验？ 进而学以致用， 进行拔高和提升，使学生思维水平上升到一个新的高度。最后利用“有效碰 撞”进行理论分析化学反应速率变化的微观原因，完成“微观”到“宏观”的联系，从感性 到理性的过度。 六、教学目标 1. 培养学生快速书写陌生氧化还原化学方程式并配平，加强“分类观”、 “价态观”相 关知识复习加强学生化学基本观念的形成和培养。 2. 培养阅读能力、实验能力、观察能力、动手能力，表达能力； 3. 培养小组团队合作意识 4. 通过实验探究活动和问题设置使学生建立变量控制的概念，并掌握在实验中进行变 量控制的一般思路和方法 七、教学重点难点 1. 培养学生快速书写陌生氧化还原化学方程式并配平，加强“分类观”、 “价态观”相 关知识复习加强学生化学基本观念的形成和培养。 2. 通过实验探究活动和问题设置使学生建立变量控制的概念，并掌握在实验中进行变 量控制的一般思路和方法 八、教学设计过程 环节一：有效碰撞理论模型 1. 化学反应进行的快慢与单位时间_ 有关，这与单位体 积_有关 ,所有能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的方 法，都可以用来改变控制反应速率 2.影响化学反应速率的因素有_ 环节二：书写2-2 中相关的化学反应方程式和离子方程式并总结书写一般步骤 【探究一 】 请你把高锰酸钾和草酸两种物质的化学式写出来并用分类的思想试着从尽可能多 的角度对两种物质进行分类，并讨论交流看相互的类别有无重复。 【交流展示 】KMnO 4从组成成分归类正盐 从 Mn化合价角度归类+7 价 Mn强氧化性物质 从组成酸根和碱根离子归类强酸强碱盐 从稳定性分类不稳定, 见光易分解的物质 普通分子产物分子 吸收 能量 合理 取向 _能量 H 2C2O4 从酸的强弱分类弱酸 酸的元数分类二元酸 化合价归类+3价 C具有还原性弱氧化性物质 【探究二 】 从以上归类角度分析两种物质发生那种类型的反应复分解还是氧化还原？生成 物分别是什么？与之有关的实验现象是什么？ 【交流展示 】 +7 价 Mn 与+3 价 C发生氧化还原反应， 紫色 无色，+7 价 MnO4- 降价 +2 价 Mn 2+溶液 酸性条件下+3 价 C2O4 2- 升价 +4 价 CO2 【探究三 】请你把反应物和生成物写在等式两边并按照化合价升降守恒给予配平 配平后请结合溶液酸碱性利用电荷守恒把H+、H2O 加到方程式两边并配平。 【交流展示 】 MnO4 -Mn2+ H2C2O4 2CO2 所以得到2MnO4 - +5 H 2C2O42Mn 2+ + 10CO 2 根据溶液为酸性且电荷守恒、H、O 守恒需要在方程式左边加6H + 右边加 8H2O 故得到： 2MnO4 - +5 H 2C2O4 +6H += 2Mn2+ + 10CO 2 +8H2O 归纳小结：书写陌生氧化还原反应的一般步骤和方法 1.根据物质类别、化合价判断是否属于氧化还原反应 2.判断产物的化合价和种类 3.化合价升降守恒配平变价物质 4.根据电荷守恒和质量守恒以及溶液酸碱性在方程式两边适当加上不变价的酸、 碱、 H2O 等物质。 环节三：控制的变量的概念和方法。 【探究四】阅读实验内容，完成以下问题 （1）实验目的： _ （2）完成实验记录实验数据完成下列表格 试剂（ mol/L）和用量（ ml）自变量 （mol/L ） 因变量 （mol/L ） 测量数据计算数据 KMnO4 （0.01mol/L ） H2C2O4 （0.1mol/L） H2C2O4 （0.2mol/L） 蒸馏水 时间（min）反应 速率 （mol/L· s-1） 试管一 试管二 试管三 降 5 升 2 思考交流：反应速率怎么计算？ 第三支试管的作用？ 根据表格回答如何控制变量？ 提示：用c（H2C2O4）还是用c（KMnO4）计算速率？能用0.01mol/L计算反应速率吗？ 交流展示： 1. 自变量为c（H2C2O4）因变量为c(KMnO4) 2. 计算反应速率用的褪色表示是KMnO 4的消耗完， H2C2O4过量未完全反应 3. c（KMnO 4）为 0.01mol/L ×4mL ×10 3/（2+6）mL × 103 而不是 0.01mol/L因为 溶液混合之后的浓度才是反应开始的浓度。 4. 第三支试管为空白对照试验，对比稀释对酸性高锰酸钾颜色的影响 环节四：控制变量的设计和应用 【探究五】如果只有一种浓度0.2mol/L的 H2C2O4能否完成该实验，请你根据控制变量的 思路参考上面的实验表格重新设计一个表格。 试剂（ mol/L）和用量（ ml）自变量 （mol/L ） 因变量 （mol/L ） 测量数据计算数据 KMnO4 （0.01mol/L ） H2C2O4 （0.2mol/L） 蒸馏水反应 速率 （mol/L· s-1） 试管一 试管二 试管三 【思考交流】填写上述表格自变量和因变量分别是什么？如何控制变量？ 试管一蒸馏水加入，是在草酸加入之前还是在草酸加入之后？ 小结： 草酸与酸性高锰酸钾混合之后再加蒸馏水稀释，变量也就是酸性高锰酸钾与草酸的 初始浓度与对比实验不再一致，所以蒸馏水加入草酸溶液后，再一起与酸性高锰酸钾溶液混 合才能保证初始酸性高锰酸钾溶液的浓度相等。 环节五：有效碰撞模型解释速率改变的原因 探究五：请你结合有效碰撞的模型，解释为什么反应物浓度提高，化学反应速率加快 小 结： 提 高 反 应 物 浓 单 位 体 积 活 化 分 子 数增多 单 位 时 间 有 效 碰 撞 次数增多 化 学 反 应 速率加快 提 高 反 应 物 浓 _ _ 增多 _ _ 增多 化 学 反 应 速率加快 问题思考： 一. 影响化学化学反应速率的因素或者选修四的其他章节，要不要把元素化合物 中陌生的化学方程式的书写的相关内容进行适当的渗透，如何渗透？ 中心组大部分老师认为在时间允许的前提下有必要，只有会写方程式才能体会这个反 应在该章节中所体现的价值，也只有在选修教材中不断的渗透这种方程式的书写方法，学生 才能逐渐形成书写陌生方程式的思路。如何渗透， 二中的刘华斌老师在讲解该章节时，先做 一个试管实验， 让学生直观的看到酸性高锰酸钾与草酸反应的现象褪色，从现象分析反 应发生的本质判断出反应物产物进而写出方程式，使学生明白书写陌生方程式要根据情境， 做好审题才是成功第一步。 二. 本节书的学生实验的价值和意义是什么？ 林珊老师利用实验2-2 帮学生建立学习化学实验的基本流程，在看到一个实验的时候 利用问题设置教会学生如何在做之前分析实验，思考实验， 比如设置一些问题层层递进：为 什么要选择做这个实验？实验目的是什么？原理是什么？如何设计才能达到目的（试剂用 量、先加后加顺序，实验步骤，操作细节）。 金灿老师认为催化剂对化学反应速率的影响，教材上设计了很多组的对比实验，为什么 催化剂的影响要设计那么多组实验，其价值在哪里？这么几组实验分别想说明什么问题？通 过这几组对比实验使学生明白催化剂加与不加的区别，不同催化剂的催化效果差别，酶的催 化效率，使学生从课本上了解工业生产中催化剂的作用。 周健老师在考查温度对学反应速率的影响时，实验2-3 和科学探究两个实验条件设置 时发现了一个问题，并不是所有实验都适合相同的温度，比如科学探究如果采取常温、加热 两个条件，不容易看到预期的实验现象，因为I2 与淀粉结合形成的产物在温度较高时会发 生分解而看不到蓝色，这个实验的合适温度应设定为冰水与常温的对比。 总而言之， 人教版教材各个模块的功能和价值还有许多值得挖掘的地方，这些需要教师 对教材有更加细致和把握和深入的思考，当然利用好教材上的相关模块更加有利于新课程学 生学习能力的提高，化学基本观念的落实。 参考文献： 1.陈颖、陈咏梅、夏勤.控制变量思想下“影响化学反应速率的因素”教学研究 2.陈功、罗榆琴、佘文静等.利用数字化实验研究硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响因素 3.姜言霞、王磊、支瑶等.基于模型建构促进学生“化学反应速率”认识发展的教学研究