探究影响反应速率的因素实验教学设计

素养目标：1.准确理解化学实验的基本原理、操作步骤、安全规范及常用仪器。2.能够独立完成简单的化学实验。3.培养学生收集、整理、分析和解释实验数据的能力。4.学生能够根据实验目的，设计合理的实验方案。5.分工合作，共同完成实验任务。

实验设计与创新点：1.实验目的。通过实验探究浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响，并分析其作用机制。2.实验设计。实验材料。0.1mol/L Na₂S₂O₃ 溶液、 0.1mol/LH₂SO₄ 溶液、 0.5mol/LH₂SO₄ 溶液溶液、 10%H₂O₂ 溶液、1mol/L FeCl3 溶液、 1mol/LCuSO₄ 溶液 ，肝脏研磨液，热水、试管，烧杯，量筒，温度计，胶头滴管，秒表等。实验原理：1.硫代硫酸钠（ Na2S2O3 ）与硫酸的反应 Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄ +SO₂↑+S↓+H₂O 。2.过氧化氢的分解反应。 2H₂O₂=2H₂O+O₂' ↑

（三）实验步骤

1. 浓度对化学反应速率的影响（开放性实验，提供药品有 0.10.1mol/L Na2S2O3 ，0.1mol/L H2SO4， 0.5mol/LH₂SO₄ ）。取两支相同的试管， 分别加入 5ml0.lmol/L Na₂S₂O₃ 溶液、分别加入 2ml0.1mol/LH₂SO₄ 和 0.5mol/LH₂SO₄ ， O 倒入液体的同时开始计时，至试管看不到背面纸上的字时计时结束。2.温度对化学反应速率的影响。取两支相同的试管， 分别加入 5ml0.1mol/LNa₂S₂O₃ 溶液，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有 6 热水的烧杯中。测温并记录，然后分别加入2ml0.1mol/L H2SO4 和 0.5mol/LH₂SO₄ ，倒入液体的同时开始计时，至试管看不到背面纸上的字时计时结束。3. 催化剂对化学反应速率的影响。取一只支试管、胶塞、注射器组装成简易实验装置，试管内加入 催化剂，塞上塞子，将注射器针头插穿胶塞，注射器吸取 5mL 10% 的过氧化氢溶液，连接好装置迅速注入，同时计时，至生成 3ml气体时计时结束。拔下塞子。

四、创新点

1.实验装置的创新。设计了一种简易的气体收集装置，通过注射器收集产生的气体，直接观察气体体积变化来确定气体的生成量，使实验结果更加直观、准确。2.在分析催化剂对化学反应速率的影响时采用了肝脏研磨液做催化剂，与生物知识相结合，认识到酶是高效的催化剂。多学科知识相互融合。3.实验教学方法的创新。采用小组合作探究的方式，让学生自主设计实验方案、进行实验操作和数据分析，培养学生的科学探究能力和团队协作精神。

教学过程:

一、明确教学目标

投影展示：本堂课的教学目标及核心素养

二、引入新课

1.图片展示：核弹爆炸，溶洞的形成，水果的腐败。由图片引出问题。知识回顾：[老师]：那些现象可以定性描述反应的快慢？[学生]：沉淀生成的快慢，气体溢出的快慢，颜色变化的快慢，温度升高的快慢等等。[老师]：化学反应进行是有快慢的，原因是什么？[学生]：影响化学反应速率的因素分为内因和外因，内因是反应物的组成、结构、性质，外因是温度、浓度、压强、催化剂等等。[老师]：反应的快慢程度能否定量测定？[学生]：能，用用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示。2.新知渗透。[老师]：反应的快慢程度能通过实验定量测定，但做实验必须先要设计实验。设计反应规律的探究实验，必须要先明确四个点：确定因变量，确定质变量，确定观察点，确定设计原理。展示认知模型。[老师]：讲解模型并强调选择研究对象要 1.有明显的实验现象，如溶液出现浑浊、产生气体 2.反应快慢适中，便于观察和记录。[老师]：设计实验的方法用控制变量法，其核心思想是只改变一种条件，控制其他条件不变，观察实验结果，从而得出该条件对结果的影响。运用模型，设计实验。[老师]：今天准备了一些药品和仪器大家在这有限的药品里面看一下可以发生哪些反应，那些是适合我们今天课堂来做的？[药品]:0.1mol/L Na₂S₂O₃ 溶液、0.1mol/L H2SO4 溶液、0.5mol/LH₂SO₄ 溶液、 10%H₂O₂ 溶液、1mol/L FeCl3 溶液、1mol/L CuSO₄ 溶液 ，肝脏研磨液，热水。[仪器]:试管，烧杯，量筒，温度计，胶头滴管，秒表等。[明确研究对象][学生]:1.硫代硫酸钠（ Na₂S₂O₃ ）与硫酸的反应。反应方程式： Na₂S₂O₃+H₂SO₄= Na₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O 2.过氧化氢的分解反应 2H₂O₂=2H₂O+O₂↑ 。[老师]：设计实验需明确几个问题：首先是自变量，应变量是什么？哪个 是观察点，如何来设计实验？具体操作应该做？3.学生讨论设计实验 [学生]:硫代硫酸钠和硫酸反应，它的应变量是化学反应速率，自变量是温度和浓度，观察指标是沉淀的生成的量。实验的时候应该是根据自变量即温度和浓度来设计，温度不同的时候，其他条件应该都相同，即取同浓度同体积的硫代硫酸钠和同浓度同体积的硫酸反应，在不同温度下进行实验；当浓度不同的时候，其他一条件应该都相同，即在温度相同的条件下，取两支试管儿，分别加入等体积的硫代硫酸钠。分别加入等体积的 0.1 摩尔每升的硫酸和 0.5 摩尔每升的硫酸进行反应。双氧水的分解，它的应变量是化学反应速率，自变量是温度、浓度和催化剂，观察指标是生成气体的量。实验的时候应该根据自变量。及温度、浓度、催化剂来设计。[老师]：用控制变量法来设计实验硫代硫酸钠和硫酸反应，它的变量是温度和浓度，观察指标只有沉淀的生成的量。这里需要指出的是二氧化硫气体，它的溶解度非常大，在这个反应中不易观察，不能作为观察指标。双氧水分解的反应有三个自变量，温度，浓度，催化剂。由于时间原因我们本节课只研究催化剂对化学反应速率的影响。[老师]：1 我们这节课提供的催化剂有：1mol/L FeCl3 溶液、1mol/L CuSO₄ 溶液 ，肝脏研磨液，那么如何设计实验？[学生]:双氧水的分解实验，当催化剂作为自变量时，我们可以只改变催化剂，其他都不变进行实验。4.实施实验。先进行探究浓度对化学反应速率的影响和探究温度对化学反应速率的影响的实验。实验过程老师需注意 1.实验安全，2 拿取药品是否规范，3 实验步骤是否按讨论的设计进行。[老师]：代表总结得出的结论。[学生]:增大反应物浓度反应速率增大，升高反应体系温度反应速率增大。5.教具展示。学生演示简易装置的使用。[老师]：使用简易装置进行实验。[老师]：代表总结得出的结论。[学生]:肝脏研磨液强于 FeCl3 溶液强于 CuSO4 溶液。6.形成结论。[老师]：浓度、温度、催化剂都可以改变化学反应速率。7.研究的意义。[老师]：1 通过控制温度、湿度和氧气含量等因素，可以减缓食品的变质速度，延长食品的保质期。在药物研发过程中，需要关注药物在体内的代谢反应速率。合适的代谢速率可以确保药物在体内持续发挥作用在化工生产中，了解并控制化学反应速率可以确定最佳的反应条件，加快反应进行，从而在单位时间内生产出更多的产品，提高企业的经济效益。例如，在合成氨工业中，通过选择合适的催化剂、温度和压力等条件，提高反应速率，增加氨的产量。[老师]：通过反应规律的探究实验认知模型学习，给同学们提供了一种主动探索化学反应规律的方法。通过参与探究实验，运用认知模型，你能够亲身体验化学反应的过程，直观地观察到各种反应现象，从而更深刻地理解化学反应的本质和规律。这种亲身实践获得的知识往往比单纯的书本学习更加牢固和持久。其次，在能力培养方面，它有助于提升你的实验操作技能。在探究实验中，你需要准确地进行实验设计、操作各种实验仪器、控制实验条件等，这些都能锻炼你的动手能力和实践能力。同时，认知模型的运用要求你具备分析问题、解决问题的能力，以及对实验数据进行处理和归纳总结的能力，促进你的综合素养的提高。

三、反思

[老师]：根据所测数据能计算出所研究反应方程的反应速率吗？[学生]能。[老师]：根据所测数据和化学反应速率公式来计算本组研究化学反应方程的化学反应速率，这是课后作业。

武金玉 韩旭亮 贾海鹏 胡子花 王敬荣