探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響

1、影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件探究三氯化鐵對(duì)雙氧水反應(yīng)速率影響成都十二中學(xué) 楊為民1、教學(xué)分析設(shè)計(jì)（ 1）教材分析在教材中的位置：催化劑對(duì)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(cè)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量的第三節(jié)。該節(jié)名稱化學(xué)反應(yīng)速率與限度。本節(jié)主要內(nèi)容包括化學(xué)反應(yīng)速率、 化學(xué)反應(yīng)限度， 重點(diǎn)之一是催化劑對(duì)化學(xué)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(duì)雙氧水反應(yīng)速率影響的原因 為核心問(wèn) 題，進(jìn)行一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)。在教材中地位與作用： 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響承初中催化劑概念， 特別是二氧化 錳對(duì)雙氧水的催化作用；下啟選修教材化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡。催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)

2、速率影響的內(nèi)容特點(diǎn)：教材通過(guò)P48 實(shí)驗(yàn) 26，在初中二氧化錳對(duì)雙氧水催化作用的基礎(chǔ)上，增加了三氯化鐵對(duì)雙氧水的催化作用的實(shí)驗(yàn)。催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)： 教材編寫(xiě)者通過(guò)再次做二氧化錳對(duì)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(shí)驗(yàn)。并加入了一個(gè)對(duì)照試驗(yàn)。設(shè)計(jì)核心思想：三氯化鐵對(duì)雙氧水的催化作用的實(shí)驗(yàn)，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(xué)生眼球！ 更為有利的是， 借助學(xué)生已有的顯性與緘默知識(shí)可 以進(jìn)行關(guān)聯(lián)體驗(yàn)的學(xué)習(xí)。即實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)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(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)探究特色。實(shí)為培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科的觀察、實(shí)驗(yàn)、思維能力的好素

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

4、的基礎(chǔ)：大多學(xué)生自認(rèn)為熟悉催化劑，并且覺(jué)得它是不參與化學(xué)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(shí)施并達(dá)到關(guān)聯(lián)體驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)原來(lái)催化 劑內(nèi)涵如此深刻，創(chuàng)造了良好心理氛圍。（ 3） 教學(xué)目標(biāo) 1做三氯化鐵對(duì)雙氧水的催化實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，初步認(rèn)識(shí)三氯化鐵對(duì)雙氧水的催化原因。 3通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，關(guān)聯(lián)體會(huì)催化劑的催化原理，贊同實(shí)驗(yàn)是探究化學(xué)的重要途徑與方 法。（4）教學(xué)媒體1多媒體： PPT 投影儀2實(shí)驗(yàn)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(xué)媒體營(yíng)造學(xué)習(xí)環(huán)境， 特別是突出

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

6、礎(chǔ)， 先做三氯化鐵溶液對(duì) 雙氧水的催化實(shí)驗(yàn)，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(duì)雙氧水的催化實(shí)驗(yàn)（變式練習(xí)） 。逼迫學(xué)生在探究的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，主動(dòng)積極的達(dá) 成學(xué)習(xí)目標(biāo)。2、教學(xué)實(shí)施設(shè)計(jì)（6）（7）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課我們知道二氧化錳是加快雙先行組導(dǎo)入(1min)MnO 2氧水分解速率的催化劑，那么三2H2O2 = 2H2O +織者引導(dǎo)學(xué)氯化鐵溶液也可以做雙氧水分解O2生快速進(jìn)入的催化劑嗎？課堂內(nèi)容學(xué)寫(xiě)出反應(yīng)方程式。習(xí)。喚醒相今天我們也要用類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)應(yīng)緘默知探究它。識(shí)。提出打開(kāi)教材P48,仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)閱讀自學(xué)。心理定核心問(wèn)題2 6。勾畫(huà)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

7、。向：明確實(shí)(3mi n)PPT：完成三氯化鐵溶液與雙驗(yàn)的目的氧水的實(shí)驗(yàn)，表達(dá)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(shí)驗(yàn)每8人一組合作完成實(shí)驗(yàn)。操作。核心問(wèn)探究(20mi n)巡視。觀察。題，促進(jìn)學(xué)指導(dǎo)。記錄。生關(guān)聯(lián)體驗(yàn)參與討論、交流。分享記錄。的活動(dòng)。獨(dú)立分析，寫(xiě)出思維過(guò)程。小組內(nèi)討論、交流、爭(zhēng)辯。形成共識(shí)。觀測(cè)預(yù)設(shè) 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察一一準(zhǔn)確性是分析的基礎(chǔ)向無(wú)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(shí)產(chǎn)生大量氣泡。 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解：透過(guò)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(yùn)用一一學(xué)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(xué)生關(guān)聯(lián)體會(huì)深刻：原來(lái)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。總結(jié)提升(5mi n)全班范圍內(nèi)的交流、 討論。點(diǎn)評(píng)。小組代表發(fā)言、補(bǔ)充。大范圍達(dá)成共識(shí)。相互尊 重，學(xué)習(xí)合 作與分享。 核心問(wèn)題的 反思達(dá)成。運(yùn)用反饋(10mi n)合作學(xué)習(xí)小組分別利用提供 的實(shí)驗(yàn)用品，探究硫酸銅溶液、 硫酸亞鐵溶液對(duì)雙氧水的催化作 用。1. 先預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2. 再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3. 努力提出新問(wèn)題。完成新探究。投影儀

9、交流。檢驗(yàn)核心問(wèn)題的達(dá) 成情況。鞏 固矯正。布置作業(yè)(1mi n)復(fù)習(xí)。作業(yè)。1、嘗試回憶本節(jié)課內(nèi)容 思考的問(wèn)題。學(xué)而時(shí)習(xí)之。2、自學(xué)本節(jié)其它內(nèi)容，完成教材習(xí)題。（9）板書(shū)設(shè)計(jì)三氯化鐵溶液對(duì)雙氧水催化原因探究主板書(shū)（隨機(jī)而定）：裝置圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析解釋?zhuān)ㄗ⒁獗容^學(xué)生的思維方式、肯定學(xué)生優(yōu)點(diǎn)，突岀分析思路一一關(guān)聯(lián)體驗(yàn)）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(shū)：簡(jiǎn)要記錄學(xué)生各種解釋?zhuān)?0）教學(xué)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(wèn)題課后兩個(gè)班都寫(xiě)了感想，<每個(gè)同學(xué)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。總結(jié)提升關(guān)聯(lián)大家以前都認(rèn)為,思為心問(wèn)題的達(dá)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(xué)校課題關(guān)聯(lián)體驗(yàn)研究賦了他的生命，實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)式）錄入同學(xué)的文字。感覺(jué)任何點(diǎn)評(píng)都不如仔細(xì)閱讀體會(huì)同學(xué)們的文字好:在理解催化劑這一概念時(shí)主觀臆斷。 催化劑的特點(diǎn)是：反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不改變。多數(shù)人包括我都會(huì)以為布置作業(yè)勺強(qiáng)勢(shì)圍觀者，其實(shí)不然，讓我們一起看看下面這一例子， 你便會(huì)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(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：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(wú)一例外都加快了反應(yīng)速率。 但這并非重點(diǎn)所在，不知大家是否觀察到混 合溶液顏色的變化：無(wú)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(shí)間大家展開(kāi)了激烈的討論猜想一 Action會(huì)是生成的 O2 使之變色嗎 ?我們知道， O 2少量溶于水，且無(wú)色透明，更不會(huì)與水反應(yīng)， 故這個(gè)猜想不成立。猜想二 Action會(huì)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(huì)是Fe3+與H2O2反應(yīng)使得顏色變化嗎？但有兩個(gè)問(wèn)題：F

12、e3+與H2O2均為強(qiáng)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(lái)又作何解釋 ?帶著這矛盾又難以解釋的問(wèn)題，糾結(jié)良久。原來(lái)，一切都是我們思維 在做怪。仔細(xì)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(jiǎn)單標(biāo)一標(biāo)化合價(jià)便可解決的問(wèn)題，卻因我們長(zhǎng)期背誦的結(jié)論而走進(jìn)死胡同，這一點(diǎn)值得深思 !說(shuō)到這問(wèn)題便有了轉(zhuǎn)機(jī)，逼上梁山Fe3+要與H2O2反應(yīng)。于是乎，顏色變回來(lái)也就很好解釋了更有趣的是，這兩個(gè)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(shuō)，催化劑加快反應(yīng)速率的

13、實(shí)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(wú)止息。 ”催化劑的存在亦是時(shí)刻在參與反應(yīng)， 不過(guò)最后又回到原來(lái)的樣子罷 了。好一個(gè)善變的催化劑兮 !談學(xué)習(xí)心得翻開(kāi)書(shū)，書(shū)上關(guān)于“化學(xué)反應(yīng)的速率和限度”的講解簡(jiǎn)單明了。但是其中蘊(yùn)含的奧妙在 課堂中被挖掘出來(lái)。令我驚訝的是，楊老可以那幾乎二節(jié)課來(lái)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(shí)間無(wú)論對(duì)老師和學(xué)生來(lái)說(shuō)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(huì)讓我們思考討論但絕不會(huì)拿二節(jié)課的時(shí)間給學(xué)生思 考與探究。當(dāng)楊老拋出 FeCl3(aq) 在 FeCl3(

14、aq) 分解中到底如何起作用時(shí)，我們的好奇心被激發(fā)了， 因?yàn)橐恢币詠?lái)我們都知道催化劑FeCl3(aq) 在反映前后化學(xué)性質(zhì) ,是無(wú)變化的。 于是我們開(kāi)始了熱烈而充分的討論， 同學(xué)們根據(jù)課堂上做的 FeCl3(aq) 催化 H2O2 分解的實(shí)驗(yàn)中溶液有淡黃 變棕黃再恢復(fù)淡黃入手，李一帆以為這個(gè)現(xiàn)象與H2O2 強(qiáng)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(shí)，其中Fe3+形成了 Fe (OH «aq)膠體，龐銘又提出了可能是反應(yīng)過(guò)程中Fe3+聚集在H2O2分子上，因而顏色加深。這些猜測(cè)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(guò)程中 Fe3+變成了 Fe2+，全部同學(xué)驚訝，然后哄堂大笑，因?yàn)槲覀兯季S無(wú)法突 破，單純的認(rèn)為這是不可能的，但是楊老卻并未否決這個(gè)說(shuō)法，而且略顯興奮，并說(shuō)：鮮博 為我們提供了新的思考方向，讓我們繼續(xù)思考，這時(shí)下課鈴聲響了，大家都沉迷于思考中， 一反常態(tài)的對(duì)這下課鈴有了反感。我回家后回想了一下大家的想法， 還寫(xiě)了雙氧水和氯化鐵的電子式， 反應(yīng)的化學(xué)方程式， 唯獨(dú)沒(méi)寫(xiě)反應(yīng)的離子式。 最后還是覺(jué)得鮮博的最不靠譜的猜想可能是對(duì)的， 但想來(lái)想去還是思考層次也更加沒(méi)想明白Fe3+怎么就變成了 Fe2+第二天一早， 我們又開(kāi)始了討論思考。 同學(xué)們的思考方向更加明晰了，深入

16、了。但是仍然沒(méi)有說(shuō)清其中的原由，楊老在我們苦思冥想無(wú)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(shí)， 是什麼阻礙了我們， 我們的思維方式有何不對(duì)， 最后提出我們要克 服思維固著，要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，分析問(wèn)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(jué)得我們很幸運(yùn)， 在當(dāng)前的應(yīng)試教育中，

17、我們還未完全淪為做題的 機(jī)器。因?yàn)橛腥绱藘?yōu)秀的老師。有人曾說(shuō)：“高中是個(gè)競(jìng)技場(chǎng)”，我覺(jué)得沒(méi)錯(cuò)，但如果這就是我們的所有籌碼的話，那就悲哀了，因?yàn)檫@小的而言，這不符合高考的發(fā)展趨勢(shì)，就大的而言，這也不符合當(dāng)今的時(shí) 代發(fā)展趨勢(shì)。 我們的籌碼還有我們的思維， 而思維的培養(yǎng)是個(gè)浩大而漫長(zhǎng)的工程。 這正是當(dāng) 代很多老師所忽略的或是說(shuō)還做得不夠的方面。其實(shí)我認(rèn)為， 培養(yǎng)學(xué)生思維， 注重激發(fā)學(xué)生潛能是一位優(yōu)秀老師所應(yīng)具有的， 也是應(yīng)予 以實(shí)踐的。 我們真的很幸運(yùn)， 有楊老這位優(yōu)秀而有前瞻性眼光的化學(xué)老師。 楊老優(yōu)秀就在于 他一直所堅(jiān)持的教育理念。 其實(shí)教育理念是很重要的， 就如一個(gè)優(yōu)秀的企業(yè)的經(jīng)營(yíng)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(lèi)發(fā)展壯大，在激烈的市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出， 與蘭博基尼跨國(guó)合作， 正是基于它的經(jīng)營(yíng)理念： 進(jìn)行全球健康睡眠資源 精髓的整合，將消費(fèi)者的各項(xiàng)需求提前到健康睡眠系統(tǒng)的制造當(dāng)中，并使產(chǎn)品做到可調(diào)節(jié)， 以更大程度無(wú)偏差地知足消費(fèi)者所需。 而楊老的優(yōu)秀就在于它的教育理念， 不僅對(duì)學(xué)生的高 考負(fù)責(zé)，還要對(duì)學(xué)生的未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展負(fù)責(zé)。而我們作為學(xué)生就應(yīng)該在學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)， 克服“思維固著” ，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)， 學(xué)會(huì)