影响化学反应速率的因素 教学设计.doc

影响化学反应速率的因素 教学设计由于新课程实施研修的需要,请泉州市晋江一中的年轻教师杨少芬到河北的一个地市做公开教学。教学内容是选修模块化学反应原理(苏教版)的专题2第一单元化学反应速率中的影响化学反应速率的因素。异地教学，师生互不了解，要上好课不容易。但是，课上下来，效果出乎意料的好，得到学生和听课教师的好评。教师的教学设计、课堂教学活动的组织驾御能力、师生的互动、情感交流都值得称道。下面从课的设计思想和教学基本过程对课的教学设计做介绍。所引用的材料大多选自杨少芬老师讲课的教案和讲演文稿，有些段落做了修改和删节。一、设计思想学生通过必修2的学习，已初步了解了影响化学反应速率的因素。本节课主要目的是让学生以草酸和酸性高锰酸钾的反应为例，通过设计实验进一步认识温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响，并能用相关理论简要解释温度、浓度、压强、催化剂等对化学反应速率的影响。通过教学让学生的认识从感性上升到理性，由个别现象得了解提升到规律性知识的掌握。本课的教学活动主要是指导学生设计并进行实验，观察、描述、记录现象并从中获得规律性认识，提高学生动手能力和思维能力，提高学生参与学习活动的主动性，培养学生的实验设计与操作能力，增强学生合作学习的意识。二、教学过程设计第一部分复习影响化学反应速率的因素教师讲解我们在化学2的学习中已经了解了影响化学反应速率的因素，请大家一起来回顾。学生发言温度、浓度、催化剂、表面积、都是影响反应速率的因素教师发言，与学生互动，启发学生从内因、外因两个方面作归纳，认识各因素影响的规律教师板书一、影响化学反应速率的因素1、内因(决定作用)2、外因：反应物浓度、压强、温度、催化剂、其他(如反应物的颗粒度、扩散速度、溶剂性质、光照、电磁波、放射线等)。二、设计实验证明温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响第二部分指导学生设计实验证明温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响教师讲解今天我们要学习怎样通过实验来观察浓度、温度、催化剂三种外界条件对化学反应速率的影响。我建议大家研究反应物浓度、反应温度、催化剂使用这三种外界条件对下面的化学反应速率的影响。2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O教师展示草酸、酸性高锰酸钾、硫酸锰水溶液的样品，并讲解化学家已经发现，反应物浓度、温度对这一反应速率的影响十分明显，硫酸锰能催化上述反应。通过实验容易观察到不同条件下反应速率的差异。今天我们就利用这一反应来设计实验，研究外界条件对反应速率的影响。请大家考虑，要怎样来比较该反应在某种条件改变时，反应速率的变化趋势?学生发言可以从比较条件改变时产生CO2气泡的快慢或者测定单位时间里放出CO2气体体积的大小，也可以测定高锰酸钾溶液浓度在单位时间内降低的多少。教师讲解是的，从单位时间内反应物浓度的降低或生成物浓度的增加可以衡量一个反应在某个时间段中反应速率的大小。如果我们仅仅是为了比较该反应在某种条件变化时反应速率是变大、变小还是不变，不要求作速率的精确测定确定，可以用那种比较简便的方法?学生讨论，发表看法教师归纳大家提出了各种方法。大家比较一致的看法是：可以通过观察、比较酸性高锰酸钾溶液反应褪色所需要的时间。我也同意。但是，我还有三个问题：一是比较条件改变对反应速率的影响，每次实验是改变一个条件还是改变几个条件合适?二是用比较酸性高锰酸钾溶液反应褪色所需要的时间来比较条件变化时反应速率的变化，这种办法能不能探讨酸性高锰酸钾溶液浓度改变对反应速率的影响?第三，要准确比较酸性高锰酸钾溶液褪色在不同条件下所需要的时间，要怎样选择开始观察的时间?各次实验，能从不同时间开始计时吗?学生讨论，提出看法教师小结通过讨论，我们可以知道，一，每次实验只能改变一个条件，这样才能客观地反映该条件改变对反应速率的影响。因此，要设定一个作为比较标准的对照组；二，是要通过比较酸性高锰酸钾溶液反应褪色所需要的时间来比较条件变化时反应速率的变化，不能改变酸性高锰酸钾溶液的浓度，不同浓度的溶液颜色不同，也会影响褪色所要的时间，即使，反应速率相同，浓的溶液褪色时间也长；第三，要准确比较酸性高锰酸钾溶液褪色在不同条件下所需要的时间的长短，各次实验要在同一时刻加入草酸溶液，而后观察比较褪色索要的时间。我建议大家选用下列试剂、仪器来设计并进行实验：0.01mol/L酸性KMnO4溶液，0.1mol/L H2C2O4溶液、0.2mol/L H2C2O4溶液，MnSO4固体，60左右热水。试管、量筒(10Ml)、烧杯(50mL)、药匙等。我建议用下列表格中的第1组数据做为对照组(板书)：实验组酸性KMnO4溶液浓度、体积H2C2O4溶液浓度、体积催化剂温度褪色时间结论对照组0.01mol/L,4mL0.1mol/L,4mL不用室温-实验组1学生实验教师巡视观察指导展示让2-3位学生展示实验记录和结论，汇报实验结果。教师小结大家的实验，证实了反应物浓度增大、温度升高、使用适当的催化剂可以提高反应速率。从大家的实验结果还可以得到什么结论?哪位同学有新的发现?学生发言三种条件改变对反应速率影响大小不同，从实验看，MnSO4催化剂对这一反应速率的影响最大，其次是温度，最后才是浓度。第三部分了解怎样从微观视角解释影响反应速率的因素教师讲解做了实验之后，大家有没有想到，外界条件的改变为什么会影响反应速率呢?我们已经知道，化学反应是构成物质的微粒分子、离子、电子云运动的结果，简单地说，构成物质分子的原子重新组合，发生化学变化，生成新物质。做更深入的研究，我们知道，原子间靠化学键结合，发生化学变化时，分子中原子间的原有的化学键断裂并生成新的化学键。这种过程是怎么发生的呢?科学家们又是怎样解释说明外界条件对反应速率的影响呢?教科书对这一问题作了简单的介绍。科学家用两种理论作解释、说明。一是碰撞理论，二是过渡态理论。教师板书二、影响反应速率因素的理论解释1.用碰撞理论解释化学反应的发生及影响速率的因素2.过渡态理论解释化学反应的发生及影响速率的因素教师讲解请大家先读课本上关于碰撞理论的介绍，思考两个问题：1、普通分子与活化分子的根本区别?2、活化分子间的碰撞都是有效碰撞吗?如果不是，还需要什么样的条件?学生阅读课文、就教师的问题作答教师小结归纳，结合图片作启发式讲解根据碰撞理论，如果要发生反应，分子间必须发生有效碰撞(effective collision)，有效碰撞必须要满足两个条件：1、发生碰撞的分子要具有较高的能量2、分子发生碰撞时符合一定的方向。反应速率的大小与单位时间内发生的有效碰撞次数成正比。因此要使反应速率增大，反应物分子在单位时间内的有效碰撞次数就要多，而这又必然要求单位体积内的活化分子数要多。反应物浓度增大，单位体积活化分子数(用红色微粒表示)增多：压强增大，气体物质单位体积活化分子数增多：温度升高分子的平均能量升高，其中的活化分子百分数增多：因此，增大反应物浓度或增大气体反应物的压强、或升高反应体系的温度，都能使单位体积内活化分子数增多，从而增大单位时间内有效碰撞的次数，使反应速率增大。我们可以用下图说明外界条件对反应速率的影响(板书)：那么，又该如何解释催化剂对化学反应速率的影响呢?科学家们提出了过渡态理论来加以解释。请大家阅读课文中过渡态理论的介绍，弄清楚什么是过渡状态、什么是活化能。学生阅读课文、教师巡视答疑教师小结归纳，结合图片作启发式讲解反应物要转化为生成物，要经过一个能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子平均能量的差是反