手持技术之“催化剂、浓度对反应速率的影响”教学设计

陈小婉++衷明华

【摘 要】 利用手持技术对“催化剂、浓度对反应速率的影响”进行探究，通过斜率判断反应速率的大小，加深学生对催化剂的认识，并在实验中实现自主探究。

【关键词】 手持技术；催化剂；H2O2的浓度；反应速率

【中图分类号】G64.24 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）15-0-02

一、教材分析

本节课以义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册第二单元课题3“制取氧气”以及《中学化学实验教学研究》第五章第二节实验3“催化剂、浓度等条件对反应速率的影响”为背景，对催化剂的内容进一步补充说明。

二、学情分析

学生已学习了氧气的过氧化氢制法与氯酸钾制法，课本很好地诠释它作为催化剂本身的作用，但学生所了解到的催化剂种类只有二氧化锰，对其它催化剂并不了解；再者，由于课时限制，在氧气的过氧化氢制法中，过氧化氢溶液的浓度对反应速率所引起的影响也并无进一步探究。

三、教学目标

知识与技能：学习不同催化剂和反应溶液的不同浓度对反应速率的影响；了解气压传感器、数据采集器以及配套软件的使用方法。

过程与方法：使用控制变量法比较不同的催化剂对过氧化氢分解速率的影响的差异，从中认识到催化剂的种类、用量等的选择对实验结果的影响；尝试用比较法来寻找实验的最佳方案，通过实验提高处理实验数据和分析实验结果的能力。

情感态度与价值观：通过亲身体验科学探究的喜悦，从而培养实事求是的科学态度和积极探索的科学精神以及学习化学的兴趣；通过学习过程，初步学会从化学视角去观察生活、生产和社会中有关化学反应速率的问题。

四、教学重难点

教学重点：二氧化锰、马铃薯、过氧化氢浓度对过氧化氢的催化分解速率的影响。

教学难点：手持技术的掌握以及实验数据的处理。

五、教法学法

教法：讲授法、情境导入法

学法：实验探究法、讨论法

六、实验用具

“探世界”万能数据采集器、气压传感器（0～700kPa）、电子天平、磁力搅拌器、塑料注射器（5ml）、锥形瓶、量筒、研钵。

约为0.5、1.0、1.5mol/L的H2O2溶液、催化剂（事先研细或研烂）：MnO2、新鲜马铃薯。

七、教学过程

（一）情境导入

生活中，由于坡度较大，汽车上坡时比较艰难，但如果降低坡度——在平地上行驶，汽车会行驶得更快更远（如图1）。化学反应也像汽车一样，相应的降低反应所需的活化能，可以使反应更快的进行，加快反应的速率。这里的活化能是用来定义一个化学反应的发生所需要克服的能量障碍，表示一个化学反应发生所需要的最小能量。进而进入主题：将使用催化剂来要降低反应所需的活化能，并引导学生回顾催化剂的种类以及在哪些实验中出现过。

（二）作出假设

对学生的可能回答：“在氧气的过氧化氢制法与氯酸钾制法中用过催化剂二氧化锰！”给予肯定，并趁热介绍另一种催化剂——新鲜马铃薯，提出问题让学生思考：与二氧化锰相比，哪个的催化效率会比较好呢？在不同质量催化剂的作用下反应速率是否一样？

在以上问题上引导学生得出以下假设：

A、二氧化锰对过氧化氢分解反应的催化速率较好；

B、新鲜马铃薯对过氧化氢分解反应的催化速率较好；

C、二氧化锰和新鲜马铃薯对过氧化氢分解反应的催化速率一样好；

D、在不同质量催化剂的作用下反应速率一样；

E、在不同质量催化剂的作用下反应速率不一样。

再拿出不同浓度的过氧化氢溶液抛出问题：不同浓度的过氧化氢溶液对反应速率会不会也有影响呢？如果有，0.5、1.0、1.5mol/L的H2O2溶液在催化剂作用下哪一种溶液的分解速率最快呢？

在此问题上引导学生得出以下假设：（相同催化剂的条件下）

F、不同浓度的过氧化氢溶液对反应速率有影响；

G、不同浓度的过氧化氢溶液对反应速率无影响；

H、0.5mol/L的H2O2溶液在催化剂作用下分解速率最快；

I、1.0mol/L的H2O2溶液在催化剂作用下分解速率最快；

J、1.5mol/L的H2O2溶液在催化剂作用下分解速率最快。

（三）介绍实验用品以及实验步骤：（并重点讲解气压传感器、数据采集器以及配套软件的使用方法）

（四）分组实验

将学生分成四大组，利用手持技术进行实验。

第一组同学进行MnO2催化H2O2溶液（1.0mol/L）的分解反应实验；第二组同学进行新鲜马铃薯催化H2O2溶液（1.0mol/L）的分解反应实验。分别将实验数据记录于表1、表2中。

第三组同学进行0.04gMnO2催化不同浓度H2O2溶液的分解反应实验；第四组同学进行2.0g新鲜马铃薯催化不同浓度H2O2溶液的分解反应实验。分别将实验数据记录于表3、表4中。

（五）讨论交流、得出结论

实验结束后，第一组与第二组的数据进行对比，对假设A、B、C进行判断，得出结论；同时进行组内数据对比，对假设D、E进行判断，得出结论；第三组与第四组分别进行组内数据对比，对假设F、G进行判断，若假设F成立，再判断假设H、I、J，并得出结论。最后，教师总结各小组代表的汇报情况，针对实验中所出现的问题（如实验装置漏气）等提出解决方案。

八、板书设计

（主板书） （副板书）

一、催化剂：降低反应所需活化能 实验探究步骤：

二、不同催化剂（种类、质量） （一）提出问题

对反应速率的影响 （二）作出假设

三、不同浓度对反应速率的影响 （三）进行实验

（四）讨论与交流

（五）得出结论

九、教学特色

1、创设民主和谐的学习气氛，让学生真正成为学习的主人，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的合作精神。

2、课内与课外相结合。课内学知识，课外学技能，运用理论，使学生真正做到将知识的掌握灵活运用，提高自主动手能力。

参考文献：

【1】黄瑞娇，衷明华.应用手持技术实验探究“催化剂、浓度等对化学反应速率的影响”的教学设计【J】.江西化工，2015年，第4期：116-117.

【2】王小玲，郑琳，衷明华.《催化剂、浓度等条件对反应速率的影响》说课稿【J】.江西化工，2015年，第5期：142.