“化學(xué)反應(yīng)的速率”教學(xué)思考和對策

盛景云

摘要：“化學(xué)反應(yīng)的速率”包括化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法以及濃度、溫度、催化劑等外界因素對反應(yīng)速率的影響等內(nèi)容。對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了較為深入的思考，并提出了相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)速率；教學(xué)思考；對策

中圖分類號：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0233-02

“化學(xué)反應(yīng)的速率”是從化學(xué)動力學(xué)的角度研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的一節(jié)課，課程重點是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法以及濃度、溫度、催化劑等外界因素對反應(yīng)速率的影響?？荚嚧缶V對這節(jié)課的要求有：了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法；理解濃度、溫度、壓強、催化劑等外界條件對反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識其一般規(guī)律；了解化學(xué)反應(yīng)速率在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。學(xué)生對“化學(xué)反應(yīng)速率”這一知識點的認(rèn)識發(fā)展過程可用圖1來表示，通過必修2的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道化學(xué)反應(yīng)有快慢之別，但不知道如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的快慢。已經(jīng)知道濃度、溫度、催化劑等外界條件的改變將對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生怎樣的影響，但不知道為什么能產(chǎn)生這樣的影響、影響程度如何。學(xué)生在本節(jié)課將學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法，并從定量的角度來探討外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響情況?，F(xiàn)以魯科版“化學(xué)反應(yīng)原理”第二章第三節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的速率”為例，對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考并提出相應(yīng)解決對策，本節(jié)教材的內(nèi)容框架如圖2所示。

一、化學(xué)反應(yīng)速率

教材在這一部分通過一個探究活動，讓學(xué)生嘗試對化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行定量的研究。在教學(xué)過程中易出現(xiàn)一個問題：由于在這個實驗中直接測到的是鎂條的質(zhì)量和物質(zhì)的量，所以在表示反應(yīng)速率時，學(xué)生都是直接用單位時間內(nèi)的鎂條質(zhì)量的變化量或物質(zhì)的量的變化量來表示反應(yīng)速率的。這與通常說的用單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化量來表示反應(yīng)速率不同，因此探究活動設(shè)置了問題2“如果分別用單位時間內(nèi)鹽酸濃度的減小和氯化鎂濃度的增加來表示反應(yīng)速率，需要哪些數(shù)據(jù)？”來引導(dǎo)學(xué)生，為下文的速率方程做了鋪墊。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生容易犯一個錯誤，即將鎂的物質(zhì)的量的變化量除以溶液的體積，當(dāng)作是鎂的濃度的變化量，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生，“一般來說，濃度只針對氣體和溶液中的溶質(zhì)，固體和溶劑的濃度看做常數(shù)，不能用來表示化學(xué)反應(yīng)速率”。

在教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中還應(yīng)注意以下幾點：第一，對于同一個化學(xué)反應(yīng)，用不同的物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率，在數(shù)值上是不同的，所以一般要指出是v（A）還是v（B）。第二，無論用反應(yīng)物還是用生成物來表示的化學(xué)反應(yīng)速率都是正值，但在課本中出現(xiàn)的兩個公式的形式：會讓學(xué)生以為，以單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化量表示的反應(yīng)速率是負(fù)的，容易給學(xué)生造成困惑，所以應(yīng)強調(diào)Δc（A）就是濃度的變化量，不一定是“末減初”，即無論以什么物質(zhì)來表示的化學(xué)反應(yīng)速率都是一個正值。第三，上述的第二個公式較為復(fù)雜，學(xué)生理解和記憶時比較困難，在實際應(yīng)用中也較少出現(xiàn)，只是為了說明同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率都是相同的，所以在教學(xué)時應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生重點理解和掌握第一個公式，對第二個公式的理解應(yīng)是：在同一個化學(xué)反應(yīng)方程式中，以不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其方程式系數(shù)之比。

在必修2的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)從定性的角度了解了什么是化學(xué)反應(yīng)速率，在這節(jié)課中將進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法，并從定量的角度來探討外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響情況，著重培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識。

二、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

在濃度對速率的影響中，教材出現(xiàn)了速率方程：v=kc（A）c（B）。在教學(xué)中要注意把握這部分內(nèi)容的深廣度，與掌握具體知識相比，本節(jié)課更重視培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識，所以在教學(xué)時應(yīng)抓住的一個核心是：只需要知道化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度存在一定的定量關(guān)系，這種定量關(guān)系通常通過實驗測定，與化學(xué)方程式中的系數(shù)并無確定關(guān)系。

在教學(xué)過程中遇到的問題主要有：第一，學(xué)生易把速率方程和上節(jié)的化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式混淆，對于兩個公式所表達(dá)的意義也不清楚。對于這個問題的突破，可以通過將兩個公式進(jìn)行對比，指導(dǎo)學(xué)生對兩者進(jìn)行區(qū)分。第二，壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是學(xué)習(xí)過程中的一個易錯點，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生將壓強對速率的影響轉(zhuǎn)化成對濃度的影響，即壓強改變時只有引起濃度的變化才會影響反應(yīng)速率，否則不影響，如：恒容下充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體問題、只涉及液體和固體的反應(yīng)的問題等。

三、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

這部分內(nèi)容教學(xué)的重點是：溫度與反應(yīng)速率常數(shù)之間存在著定量關(guān)系；溫度對反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān)；活化能的定義。教學(xué)時應(yīng)通過情境的創(chuàng)設(shè)，層層設(shè)問，將知識點一一引出。首先提問：溫度如何影響化學(xué)反應(yīng)速率？（通過影響反應(yīng)速率常數(shù)來影響化學(xué)反應(yīng)速率）；其次提問：為什么升高相同溫度對不同化學(xué)反應(yīng)的速率影響程度不同？（不同反應(yīng)的活化能不同，活化能越大改變溫度對反應(yīng)速率的影響程度越大）；最后再解釋什么是活化能。溫度對速率的影響涉及到了化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究的問題，具有非常強的理論性。例如：教材提出了“基元反應(yīng)”的概念，又對“化學(xué)反應(yīng)式怎樣進(jìn)行的”這一問題進(jìn)行了分析。如何在教學(xué)過程中做到既不增加學(xué)習(xí)難度、不引入過多概念，又可以幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解為什么化學(xué)反應(yīng)速率會千差萬別，為今后的學(xué)習(xí)打下初步的理論基礎(chǔ)，就成為教學(xué)的一個難點。因此在進(jìn)行阿倫尼烏斯公式的教學(xué)時，只要求學(xué)生知道對于一個確定的反應(yīng)，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān)。當(dāng)Ea>0時，升高溫度反應(yīng)速率常數(shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快。在教學(xué)過程中不宜追究其來龍去脈，更不宜進(jìn)行公式推導(dǎo)。教材中的反應(yīng)歷程示意圖應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，借助圖像有助于幫助學(xué)生理解活化能的意義。

四、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

催化劑對速率的影響主要是讓學(xué)生了解催化劑是通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程、降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率的。教材中的“氯催化臭氧分解歷程示意圖”是教學(xué)的重點，可以幫助學(xué)生理解上述內(nèi)容。endprint

在教學(xué)過程中會遇到的問題是：學(xué)生常常將催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響和對平衡移動的影響混淆。教師應(yīng)幫助學(xué)生對這一內(nèi)容進(jìn)行對比和歸納，如：催化劑降低了反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速率常數(shù)增大，進(jìn)而提高了化學(xué)反應(yīng)速率；而催化劑不能改變化學(xué)平衡常數(shù)，從而不影響平衡的移動，不改變平衡狀態(tài)，問題就能夠得到解決了。

教材從“化學(xué)反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的”提出“反應(yīng)歷程”和“基元反應(yīng)”等概念。這些概念的引入可從本質(zhì)上揭示化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，保證了教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性，幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解為什么化學(xué)反應(yīng)速率會千差萬別，為今后的學(xué)習(xí)打下初步的理論基礎(chǔ)。但是，高考對速率方程、阿倫尼烏斯公式、基元反應(yīng)和碰撞理論等都沒有要求，那么在教學(xué)中如何準(zhǔn)確把握教學(xué)的深廣度，就成為了一個重要的問題。例如對于“基元反應(yīng)”，僅需知道基元反應(yīng)即為一步完成的反應(yīng)，而許多化學(xué)反應(yīng)是由若干個基元反應(yīng)組成的復(fù)雜反應(yīng)即可。再如對于“速率方程”，需知道化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度存在一定的定量關(guān)系，這種定量關(guān)系通常通過實驗測定，與化學(xué)方程式中的系數(shù)無確定關(guān)系。

與必修2相比，化學(xué)反應(yīng)原理著重培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識，因此如何準(zhǔn)確把握教學(xué)的深廣度，不給學(xué)生增加學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)也是教學(xué)過程需要解決的一個重要問題。在教學(xué)時，既要使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素的認(rèn)識在必修的基礎(chǔ)上有所提高，又不過于定量化、抽象化，要注意使這部分內(nèi)容區(qū)別于大學(xué)化學(xué)教學(xué)。重點培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力及解決問題的能力、邏輯思維的能力，這些能力的考察也是新課程高考中的一個重要方面。

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