探究催化劑對反應(yīng)速率影響

1、影響化學反應(yīng)速率的條件探究三氯化鐵對雙氧水反應(yīng)速率影響成都十二中學 楊為民1、教學分析設(shè)計（ 1）教材分析在教材中的位置：催化劑對反應(yīng)速率的影響位于人教2007 年 3 月第 3 版高中必修第二冊第二章化學反應(yīng)與能量的第三節(jié)。該節(jié)名稱化學反應(yīng)速率與限度。本節(jié)主要內(nèi)容包括化學反應(yīng)速率、 化學反應(yīng)限度， 重點之一是催化劑對化學反應(yīng)速率的 影響。故選擇影響反應(yīng)速率的條件 探究三氯化鐵對雙氧水反應(yīng)速率影響的原因 為核心問 題，進行一節(jié)課的教學設(shè)計。在教材中地位與作用： 催化劑對化學反應(yīng)速率的影響承初中催化劑概念， 特別是二氧化 錳對雙氧水的催化作用；下啟選修教材化學反應(yīng)速率與化學平衡。催化劑對化學反應(yīng)

2、速率影響的內(nèi)容特點：教材通過P48 實驗 26，在初中二氧化錳對雙氧水催化作用的基礎(chǔ)上，增加了三氯化鐵對雙氧水的催化作用的實驗。催化劑對化學反應(yīng)速率影響的實驗特點： 教材編寫者通過再次做二氧化錳對雙氧水催化 作用的基礎(chǔ)上，增加了三氯化鐵的催化作用的實驗。并加入了一個對照試驗。設(shè)計核心思想：三氯化鐵對雙氧水的催化作用的實驗，有別于二氧化錳。其現(xiàn)象鮮明， 顏色變化富于特色， 容易吸引學生眼球！ 更為有利的是， 借助學生已有的顯性與緘默知識可 以進行關(guān)聯(lián)體驗的學習。即實驗雖然簡單，但是內(nèi)含豐富、難度適中、便于關(guān)聯(lián)拓展，較好 的體現(xiàn)了化學學科的實驗探究特色。實為培養(yǎng)化學學科的觀察、實驗、思維能力的好素

3、材。 （ 2）學生分析從學生認知興趣看， 學生喜歡化學實驗， 高中學生更熱愛親自動手做探究實驗。 本節(jié)課 第一個實驗學生太熟悉， 興趣不大， 但是以 探究三氯化鐵對雙氧水反應(yīng)速率影響的原因， 則 能很好地激發(fā)學生求知欲望。也是本節(jié)課基于學生分析從學生認知基礎(chǔ)看， 已經(jīng)知道了催化劑概念以及二氧化錳對雙氧水的催化作用。 已經(jīng)具 備氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)知識， 已經(jīng)知道三氯化鐵是常用的氧化劑等顯性知識。 同時也不同程 度地具備了一些研究催化劑實驗、 使用氧化還原的緘默知識。 比如， 通過實驗探究二氧化錳 的催化作用，通過化合價分析氧化還原等方法。從關(guān)聯(lián)認識看， 學生不利的緘默知識正好是學生認識的誤區(qū)，

4、的基礎(chǔ)：大多學生自認為熟悉催化劑，并且覺得它是不參與化學反應(yīng)的它是打醬油的。 它是打醬油的嗎 （好奇心） ？這為教師在本節(jié)課實施并達到關(guān)聯(lián)體驗教學目標原來催化 劑內(nèi)涵如此深刻，創(chuàng)造了良好心理氛圍。（ 3） 教學目標 1做三氯化鐵對雙氧水的催化實驗，觀察感知其現(xiàn)象，記錄現(xiàn)象。分享比較、復(fù)述現(xiàn) 象。2分析實驗現(xiàn)象，初步認識三氯化鐵對雙氧水的催化原因。 3通過實驗探究，關(guān)聯(lián)體會催化劑的催化原理，贊同實驗是探究化學的重要途徑與方 法。（4）教學媒體1多媒體： PPT 投影儀2實驗用品：試管、膠頭滴管、試管架等。三氯化鐵溶液、雙氧水、硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液。一方面利用教學媒體營造學習環(huán)境， 特別是突出

5、核心問題， 便于學生有目的的活動； 另 一方面有利于板書體現(xiàn)學生思維過程。（ 5）設(shè)計思路過去的教學， 一般是教師邊講邊實驗。 通過實驗得出二氧化錳、 三氯化鐵溶液對雙氧水 分解起加快反應(yīng)速率的作用，點到即可。本節(jié)課， 大膽改變教師的主體性， 突出以學生為中心的自主學習方式， 深入關(guān)聯(lián)體驗催 化劑催化原因。為此提出本節(jié)課的核心問題： 探究三氯化鐵對雙氧水反應(yīng)速率影響原因 。在核心問題的引領(lǐng)下， 從學生親自操作實驗為出發(fā)點， 去感知體驗， 并力求文字表達體 驗、挖掘體驗， 再升華體驗的一些收獲。 即出發(fā)于體驗， 收獲為較豐富的顯性與緘默的認知。核心問題的確立思路： 立足于化學學科特點以做實驗為基

6、礎(chǔ)， 先做三氯化鐵溶液對 雙氧水的催化實驗，觀察記錄，然后分析、討論、交流、反思提升。再做硫酸銅溶液、硫酸 亞鐵溶液對雙氧水的催化實驗（變式練習） 。逼迫學生在探究的學習活動中，主動積極的達 成學習目標。2、教學實施設(shè)計（6）（7）教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖新課我們知道二氧化錳是加快雙先行組導入(1min)MnO 2氧水分解速率的催化劑，那么三2H2O2 = 2H2O +織者引導學氯化鐵溶液也可以做雙氧水分解O2生快速進入的催化劑嗎？課堂內(nèi)容學寫出反應(yīng)方程式。習。喚醒相今天我們也要用類似的實驗應(yīng)緘默知探究它。識。提出打開教材P48,仔細閱讀實驗閱讀自學。心理定核心問題2 6。勾畫實驗要點

7、。向：明確實(3mi n)PPT：完成三氯化鐵溶液與雙驗的目的氧水的實驗，表達為什么三氯化性。鐵溶液可以加快雙氧水分解速率的原因。實驗每8人一組合作完成實驗。操作。核心問探究(20mi n)巡視。觀察。題，促進學指導。記錄。生關(guān)聯(lián)體驗參與討論、交流。分享記錄。的活動。獨立分析，寫出思維過程。小組內(nèi)討論、交流、爭辯。形成共識。觀測預(yù)設(shè) 學生對實驗現(xiàn)象的觀察一一準確性是分析的基礎(chǔ)向無色雙氧水中滴入 3滴黃色三氯化鐵溶液：黃色t棕黃t黃色，同時產(chǎn)生大量氣泡。 學生對實驗現(xiàn)象的理解：透過現(xiàn)象看本質(zhì)一一反應(yīng)產(chǎn)物的探究與氧化還原理論的運用一一學生解釋困難，疑惑、討論熱烈。教師做到“不憤不啟、不悱不發(fā)”。2

8、Fe3+ + H 202 = 2Fe 2+ + 0 2 f + 2H + , 2Fe 2+ + H 2C2 + 2H + = 2Fe 3+ + 2H 2O 學生關(guān)聯(lián)體會深刻：原來催化劑“不是打醬油的”。而是產(chǎn)與反應(yīng)的。從始態(tài)、 終態(tài)看本身質(zhì)量與性質(zhì)都未改變?？偨Y(jié)提升(5mi n)全班范圍內(nèi)的交流、 討論。點評。小組代表發(fā)言、補充。大范圍達成共識。相互尊 重，學習合 作與分享。 核心問題的 反思達成。運用反饋(10mi n)合作學習小組分別利用提供 的實驗用品，探究硫酸銅溶液、 硫酸亞鐵溶液對雙氧水的催化作 用。1. 先預(yù)測實驗現(xiàn)象。2. 再進行實驗操作。3. 努力提出新問題。完成新探究。投影儀

9、交流。檢驗核心問題的達 成情況。鞏 固矯正。布置作業(yè)(1mi n)復(fù)習。作業(yè)。1、嘗試回憶本節(jié)課內(nèi)容 思考的問題。學而時習之。2、自學本節(jié)其它內(nèi)容，完成教材習題。（9）板書設(shè)計三氯化鐵溶液對雙氧水催化原因探究主板書（隨機而定）：裝置圖實驗現(xiàn)象分析解釋（注意比較學生的思維方式、肯定學生優(yōu)點，突岀分析思路一一關(guān)聯(lián)體驗）2Fe3+ + H 202 = 2Fe 2+ + O 2 f + 2H + , 2Fe 2+ + H 2Q + 2H + = 2Fe 3+ + 2H 2O催化劑概要：突岀催化劑概念中的關(guān)鍵字詞。副板書：簡要記錄學生各種解釋（10）教學流程3 教后反饋調(diào)整引入新課（11）表現(xiàn)反映提出核

10、心問題課后兩個班都寫了感想，<每個同學都有不同程度的收獲,PPT他們喜歡這種課一一新課程以我也感至到十分滿意?？偨Y(jié)提升關(guān)聯(lián)大家以前都認為,思為心問題的達成原因是大家扌操作期察記錄面原汁原味論交括文字格及學校課題關(guān)聯(lián)體驗研究賦了他的生命，實驗探究活動式）錄入同學的文字。感覺任何點評都不如仔細閱讀體會同學們的文字好:在理解催化劑這一概念時主觀臆斷。 催化劑的特點是：反應(yīng)前后化學性質(zhì)和質(zhì)量不改變。多數(shù)人包括我都會以為布置作業(yè)勺強勢圍觀者，其實不然，讓我們一起看看下面這一例子， 你便會知道它是行善而不為人知的活雷鋒。相信大家一定都接觸過這樣一個實驗：在 H2O2溶液中滴少量 Feci 3溶液，看

11、其反應(yīng)速 率是否變化，結(jié)果無一例外都加快了反應(yīng)速率。 但這并非重點所在，不知大家是否觀察到混 合溶液顏色的變化：無色 -淺黃-棕黃-淺黃，這不是非常奇怪嗎 ？是什么改變了它的顏色呢一時間大家展開了激烈的討論猜想一 Action會是生成的 O2 使之變色嗎 ?我們知道， O 2少量溶于水，且無色透明，更不會與水反應(yīng)， 故這個猜想不成立。猜想二 Action會是Fe3+與0H-生成少量Fe(OH) 3使顏色變化嗎？顯然不是，F(xiàn)eCl3溶液中加有一些酸， 在 H+ 的存在下 Fe(OH) 3 不可能存在，故此猜想也不成立。猜想三 Action會是Fe3+與H2O2反應(yīng)使得顏色變化嗎？但有兩個問題：F

12、e3+與H2O2均為強氧化劑， 他們之間可能反應(yīng)嗎？若Fe3+與H2O2反應(yīng)，那Fe3+不是已經(jīng)發(fā)生變化了嗎，而且最后顏 色變回來又作何解釋 ?帶著這矛盾又難以解釋的問題，糾結(jié)良久。原來，一切都是我們思維 在做怪。仔細觀察，不難發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)2H 2O2=2H 2O+O 2中，H2O2既作還原劑也作氧化劑，只需簡單標一標化合價便可解決的問題，卻因我們長期背誦的結(jié)論而走進死胡同，這一點值得深思 !說到這問題便有了轉(zhuǎn)機，逼上梁山Fe3+要與H2O2反應(yīng)。于是乎，顏色變回來也就很好解釋了更有趣的是，這兩個式子相加得到的正是2H2O2=2H 2O+O 2，正好是原反應(yīng)方程式。所以說，催化劑加快反應(yīng)速率的

13、實質(zhì)在于其自己參與反應(yīng)生成生成物，從而加快反應(yīng)速率。 孔子曰： ”生無止息。 ”催化劑的存在亦是時刻在參與反應(yīng)， 不過最后又回到原來的樣子罷 了。好一個善變的催化劑兮 !談學習心得翻開書，書上關(guān)于“化學反應(yīng)的速率和限度”的講解簡單明了。但是其中蘊含的奧妙在 課堂中被挖掘出來。令我驚訝的是，楊老可以那幾乎二節(jié)課來與我們探究FeCl3(aq) 在 H2O2 分解中到底是如何起作用的， 要知道， 高中的時間無論對老師和學生來說都是十分緊張的。 這是十分有別于 我曾經(jīng)接觸的任何一位老師的， 他們也會讓我們思考討論但絕不會拿二節(jié)課的時間給學生思 考與探究。當楊老拋出 FeCl3(aq) 在 FeCl3(

14、aq) 分解中到底如何起作用時，我們的好奇心被激發(fā)了， 因為一直以來我們都知道催化劑FeCl3(aq) 在反映前后化學性質(zhì) ,是無變化的。 于是我們開始了熱烈而充分的討論， 同學們根據(jù)課堂上做的 FeCl3(aq) 催化 H2O2 分解的實驗中溶液有淡黃 變棕黃再恢復(fù)淡黃入手，李一帆以為這個現(xiàn)象與H2O2 強氧化劑有關(guān)，羅小惠以為是純粹的物理上的顏色變化，周海福又提出了可能是H2O2分解時，其中Fe3+形成了 Fe (OH «aq)膠體，龐銘又提出了可能是反應(yīng)過程中Fe3+聚集在H2O2分子上，因而顏色加深。這些猜測在楊老與我們的分析中一一否定， 楊老并未急于給出答案， 而是讓我們繼

15、續(xù)思考， 終于鮮博提 出可能是反應(yīng)過程中 Fe3+變成了 Fe2+，全部同學驚訝，然后哄堂大笑，因為我們思維無法突 破，單純的認為這是不可能的，但是楊老卻并未否決這個說法，而且略顯興奮，并說：鮮博 為我們提供了新的思考方向，讓我們繼續(xù)思考，這時下課鈴聲響了，大家都沉迷于思考中， 一反常態(tài)的對這下課鈴有了反感。我回家后回想了一下大家的想法， 還寫了雙氧水和氯化鐵的電子式， 反應(yīng)的化學方程式， 唯獨沒寫反應(yīng)的離子式。 最后還是覺得鮮博的最不靠譜的猜想可能是對的， 但想來想去還是思考層次也更加沒想明白Fe3+怎么就變成了 Fe2+第二天一早， 我們又開始了討論思考。 同學們的思考方向更加明晰了，深入

16、了。但是仍然沒有說清其中的原由，楊老在我們苦思冥想無果后，提示到：“從方程式可知H2O2在反應(yīng)中既做氧化劑又做了還原劑，而Fe3+是氧化劑，所以2Fe3+ + H2C2 = 2Fe2+ +Q + 2H + , 2Fe 2+ + H 2Q + 2H + = 2Fe 3+ + 2H 2O我們豁然明白，但楊老并為停留在此，而是分析了我們最初思考時， 是什麼阻礙了我們， 我們的思維方式有何不對， 最后提出我們要克 服思維固著，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，分析問題要回歸本質(zhì)-方程式。并要克服 H2O2只做氧化劑，而忽略了 H2O2還可為還原劑思維方式?！鄙贤赀@一課， 我突然覺得我們很幸運， 在當前的應(yīng)試教育中，

17、我們還未完全淪為做題的 機器。因為有如此優(yōu)秀的老師。有人曾說：“高中是個競技場”，我覺得沒錯，但如果這就是我們的所有籌碼的話，那就悲哀了，因為這小的而言，這不符合高考的發(fā)展趨勢，就大的而言，這也不符合當今的時 代發(fā)展趨勢。 我們的籌碼還有我們的思維， 而思維的培養(yǎng)是個浩大而漫長的工程。 這正是當 代很多老師所忽略的或是說還做得不夠的方面。其實我認為， 培養(yǎng)學生思維， 注重激發(fā)學生潛能是一位優(yōu)秀老師所應(yīng)具有的， 也是應(yīng)予 以實踐的。 我們真的很幸運， 有楊老這位優(yōu)秀而有前瞻性眼光的化學老師。 楊老優(yōu)秀就在于 他一直所堅持的教育理念。 其實教育理念是很重要的， 就如一個優(yōu)秀的企業(yè)的經(jīng)營理念一般 重要。比如，現(xiàn)在有名的優(yōu)秀企業(yè)“慕思”，它之所以可以在五年類發(fā)展壯大，在激烈的市 場競爭中脫穎而出， 與蘭博基尼跨國合作， 正是基于它的經(jīng)營理念： 進行全球健康睡眠資源 精髓的整合，將消費者的各項需求提前到健康睡眠系統(tǒng)的制造當中，并使產(chǎn)品做到可調(diào)節(jié)， 以更大程度無偏差地知足消費者所需。 而楊老的優(yōu)秀就在于它的教育理念， 不僅對學生的高 考負責，還要對學生的未來長期發(fā)展負責。而我們作為學生就應(yīng)該在學習中學習， 克服“思維固著” ，透過現(xiàn)象看本質(zhì)， 學會