手持技術之“催化劑、濃度對反應速率的影響”教學設計

陳小婉++衷明華

【摘 要】 利用手持技術對“催化劑、濃度對反應速率的影響”進行探究，通過斜率判斷反應速率的大小，加深學生對催化劑的認識，并在實驗中實現自主探究。

【關鍵詞】 手持技術；催化劑；H2O2的濃度；反應速率

【中圖分類號】G64.24 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）15-0-02

一、教材分析

本節課以義務教育課程標準實驗教科書《化學》九年級上冊第二單元課題3“制取氧氣”以及《中學化學實驗教學研究》第五章第二節實驗3“催化劑、濃度等條件對反應速率的影響”為背景，對催化劑的內容進一步補充說明。

二、學情分析

學生已學習了氧氣的過氧化氫制法與氯酸鉀制法，課本很好地詮釋它作為催化劑本身的作用，但學生所了解到的催化劑種類只有二氧化錳，對其它催化劑并不了解；再者，由于課時限制，在氧氣的過氧化氫制法中，過氧化氫溶液的濃度對反應速率所引起的影響也并無進一步探究。

三、教學目標

知識與技能：學習不同催化劑和反應溶液的不同濃度對反應速率的影響；了解氣壓傳感器、數據采集器以及配套軟件的使用方法。

過程與方法：使用控制變量法比較不同的催化劑對過氧化氫分解速率的影響的差異，從中認識到催化劑的種類、用量等的選擇對實驗結果的影響；嘗試用比較法來尋找實驗的最佳方案，通過實驗提高處理實驗數據和分析實驗結果的能力。

情感態度與價值觀：通過親身體驗科學探究的喜悅，從而培養實事求是的科學態度和積極探索的科學精神以及學習化學的興趣；通過學習過程，初步學會從化學視角去觀察生活、生產和社會中有關化學反應速率的問題。

四、教學重難點

教學重點：二氧化錳、馬鈴薯、過氧化氫濃度對過氧化氫的催化分解速率的影響。

教學難點：手持技術的掌握以及實驗數據的處理。

五、教法學法

教法：講授法、情境導入法

學法：實驗探究法、討論法

六、實驗用具

“探世界”萬能數據采集器、氣壓傳感器（0～700kPa）、電子天平、磁力攪拌器、塑料注射器（5ml）、錐形瓶、量筒、研缽。

約為0.5、1.0、1.5mol/L的H2O2溶液、催化劑（事先研細或研爛）：MnO2、新鮮馬鈴薯。

七、教學過程

（一）情境導入

生活中，由于坡度較大，汽車上坡時比較艱難，但如果降低坡度——在平地上行駛，汽車會行駛得更快更遠（如圖1）。化學反應也像汽車一樣，相應的降低反應所需的活化能，可以使反應更快的進行，加快反應的速率。這里的活化能是用來定義一個化學反應的發生所需要克服的能量障礙，表示一個化學反應發生所需要的最小能量。進而進入主題：將使用催化劑來要降低反應所需的活化能，并引導學生回顧催化劑的種類以及在哪些實驗中出現過。

（二）作出假設

對學生的可能回答：“在氧氣的過氧化氫制法與氯酸鉀制法中用過催化劑二氧化錳！”給予肯定，并趁熱介紹另一種催化劑——新鮮馬鈴薯，提出問題讓學生思考：與二氧化錳相比，哪個的催化效率會比較好呢？在不同質量催化劑的作用下反應速率是否一樣？

在以上問題上引導學生得出以下假設：

A、二氧化錳對過氧化氫分解反應的催化速率較好；

B、新鮮馬鈴薯對過氧化氫分解反應的催化速率較好；

C、二氧化錳和新鮮馬鈴薯對過氧化氫分解反應的催化速率一樣好；

D、在不同質量催化劑的作用下反應速率一樣；

E、在不同質量催化劑的作用下反應速率不一樣。

再拿出不同濃度的過氧化氫溶液拋出問題：不同濃度的過氧化氫溶液對反應速率會不會也有影響呢？如果有，0.5、1.0、1.5mol/L的H2O2溶液在催化劑作用下哪一種溶液的分解速率最快呢？

在此問題上引導學生得出以下假設：（相同催化劑的條件下）

F、不同濃度的過氧化氫溶液對反應速率有影響；

G、不同濃度的過氧化氫溶液對反應速率無影響；

H、0.5mol/L的H2O2溶液在催化劑作用下分解速率最快；

I、1.0mol/L的H2O2溶液在催化劑作用下分解速率最快；

J、1.5mol/L的H2O2溶液在催化劑作用下分解速率最快。

（三）介紹實驗用品以及實驗步驟：（并重點講解氣壓傳感器、數據采集器以及配套軟件的使用方法）

（四）分組實驗

將學生分成四大組，利用手持技術進行實驗。

第一組同學進行MnO2催化H2O2溶液（1.0mol/L）的分解反應實驗；第二組同學進行新鮮馬鈴薯催化H2O2溶液（1.0mol/L）的分解反應實驗。分別將實驗數據記錄于表1、表2中。

第三組同學進行0.04gMnO2催化不同濃度H2O2溶液的分解反應實驗；第四組同學進行2.0g新鮮馬鈴薯催化不同濃度H2O2溶液的分解反應實驗。分別將實驗數據記錄于表3、表4中。

（五）討論交流、得出結論

實驗結束后，第一組與第二組的數據進行對比，對假設A、B、C進行判斷，得出結論；同時進行組內數據對比，對假設D、E進行判斷，得出結論；第三組與第四組分別進行組內數據對比，對假設F、G進行判斷，若假設F成立，再判斷假設H、I、J，并得出結論。最后，教師總結各小組代表的匯報情況，針對實驗中所出現的問題（如實驗裝置漏氣）等提出解決方案。

八、板書設計

（主板書） （副板書）

一、催化劑：降低反應所需活化能 實驗探究步驟：

二、不同催化劑（種類、質量） （一）提出問題

對反應速率的影響 （二）作出假設

三、不同濃度對反應速率的影響 （三）進行實驗

（四）討論與交流

（五）得出結論

九、教學特色

1、創設民主和諧的學習氣氛，讓學生真正成為學習的主人，激發學生學習化學的興趣，培養學生的合作精神。

2、課內與課外相結合。課內學知識，課外學技能，運用理論，使學生真正做到將知識的掌握靈活運用，提高自主動手能力。

參考文獻：

【1】黃瑞嬌，衷明華.應用手持技術實驗探究“催化劑、濃度等對化學反應速率的影響”的教學設計【J】.江西化工，2015年，第4期：116-117.

【2】王小玲，鄭琳，衷明華.《催化劑、濃度等條件對反應速率的影響》說課稿【J】.江西化工，2015年，第5期：142.