教學設計：張嘉旭

　　【版本信息】

　　 人民教育出版社高中化學選修四《化學反應原理》第二章第一節，蘇教版《化學反應原理》專題二第一節，魯科版《化學反應原理》第二章第三節，舊人教版高二化學教材第二章第二節，課標實驗教科書在舊人教版的基礎上都作了改進。

　　【教材分析】

　　 化學反應速率屬於動力學範疇，從普通高中化學課程標準實驗教科書體系來看，“化學反應速率”是必修、選修都有的内容，銜接如下表：

　　選修四銜接的必修教材教學鋪墊

　　 第二章：化學反應速率和化學平衡第一節：化學反應速率必修II第二章第三節：化學反應的速率和限度

　　 1．化學反應速率的計算

　　 2．影響化學反應速率的因素

　　 3．化學平衡的狀態

　　 4．可逆反應的v-t圖

　　 如何處理本章書和必修及之前學習内容的銜接，做到源於必修、又高於必修，學習能力螺旋式上昇。本節主要研究了化學反應速率的定量表示方法、化學反應速率的計算以及化學反應速率的測定。如果不探索能力的層次性，那麽化學反應速率的計算方法是必修2時已經學習過的，化學反應速率可以通過實驗測定在書中也只是一段文字介紹和一個簡單的測量實驗。提昇點在哪裏呢？對於化學反應速率的計算方法，應該引導學生自己探索，以固態和純液態物質表示的反應速率該如何計算。化學反應速率可以通過實驗測定的各種方法，我們應該想辦法貫徹到實驗2-1的鋅與稀硫酸反應的速率測定中去，讓學生自己探討測定方法。

　　【學情分析】

　　 本節課的教學對象是高二理科學生，通過必修模塊的學習，學生在《化學2》中已經初步學習了化學反應速率的定性描述以及知道外界因素會影響到反應速率的快慢，學生已初步具有觀察、描述和比較化學反應現象的能力，知道利用函數圖象描述變量間的關係。 但經過一個學期，學生大多已經遺忘，而且學生的抽象思維還不成熟，缺少將宏觀現象轉化成爲具體的數學表達式的能力，尤其是對化學反應速率的快慢進行具體的量化。在此處繼續學習化學反應速率，主要是對必修所學習的内容進行回顧，此外增加化學反應速率的實驗測定，培養學生的實驗設計和實驗操作能力。這些爲化學平衡的學習打下堅實的基礎。

　　【教學設計】

　　一、教學目標

　　 教學目標確立思路（思維工具：AGO、OPV、FIP）：

　　 根據不同的教學思路，教師可以把《化學反應速率》設計成講授課，也可以設計成實驗探究課，還可以設計爲學生小組合作問題式探究課。依據所用教材的文本特點和學生實際情况，結合思維訓練需要，着眼於實驗探究式教學，筆者設計出以下兩個學習目標：

　　 1.如何從定量的角度表示化學反應快慢

　　 2.探討測定化學發應速率的各種方法

　　二、備用思維工具

　　 AGO、CAF、APC、PMI、C&S、OPV、激發、聚焦、祛除。

　　  三、教學步驟

　　（一）小組合作自主學習教學

　　 1.課前布置復習、預習任務（思維工具：CAF）

　　 結合《必修2》，學生提前復習和預習，要求初步完成《化學反應速率》研究方法、表示方法、測量方法的思維導圖（圖1）。

　　圖1《化學反應速率》預習任務

　　 2.課堂展示學習目標（AGO）

　　 3.課堂展示、檢驗預習成果

　　 4.小組重點交流討論

　　 （1）判斷化學反應快慢的方法有哪些？（思維工具：CAF、APC）

　　 參考提示（圖2）：

　　圖2判斷化學反應快慢的方法

　　 藉助CAF和APC工具，引導學生歸納反應速度的方法，如産生氣泡的快慢、固體質量的變化、温度的變化、顔色的變化、渾濁程度的不同。（用氣球看多少氣體、各用一紙片放在瓶口看哪個先彈起、組成原電池根據燈泡量度，將氣體通入裝有水的U型管看液面變化高度，用指示劑判斷反應的情况，用原電池的原理等等）。

　　 （2）如何從定量的角度來表示化學反應快慢？（思維工具：CAF、APC）

　　 參考提示（圖3）：

　　圖3定量表示化學反應快慢的方法

　　 聚焦物理量，利用CAF、APC工具，從氣泡、温度、顔色等因素歸納定量表示反應快慢的多種方法。

　　 産生氣泡的快慢：測定氣體的體積或體系的壓强、測定物質的質量變化、測定物質的物質的量的變化；

　　 温度的變化：測定體系的温度或測定反應的熱量變化；

　　顔色的變化：測定物質或離子的濃度變化、測定溶液的導電能力的不同；

　　  ……

　　 5．化學反應速率的規律

　　 通過問題思考，小組交流討論，藉助思維工具，歸納化學反應速率的規律。

　　 \[問題1\]在密閉容器中，合成氨的反應 N2+3H2=2NH3；反應開始時，N2的濃度爲8mol/L，H2的濃度爲20mol/L。5min後，N2的濃度爲6mol/L，則此反應速率用N2表示爲，用H2表示爲，用NH3表示爲。

　　 \[問題2\]對於A（g）+B（g）=3C（g）的反應。在單位時間内，在容器1，經測定，减少了5molA；在容器2中减少了3molA，問在哪個容器中反應速率快？

　　 參考提示（圖4）：

　　圖4《化學反應速率》基本規律

　　（二）實驗探究教學

　　 1. 化學實驗方案設計（思維工具：AGO、CAF）

　　 藉助課本實驗2-1，開展CAF工具思維訓練。

　　 參考提示（圖5）：

　　 圖5實驗室制備氣體基本思路

　　 2. 對實驗方案的評價和甄别（思維工具：PMI）

　　 參考提示（圖6）：

　　圖6實驗方案的評價和甄别

　　 課本實驗中“觀察收集10mLH2所用的時間或1分鐘收集到的H2的體積”，針對實際用注射器難以操作和觀察，改進如下：

　　 ①當體系的温度恢復到室温後，對於圖一，要調節量筒的高度，使量筒内外的液面相平；對於圖二，要上下移動量筒，使量筒内的液面與廣口瓶中的液面相平；對於圖三，要上下移動右邊的玻璃管，使左右兩管中的液面相平。

　　 ②讀數時，眼睛要平視量筒内（或良氣管内）液面的最低點。

　　 3. 對實驗方案的改進（思維工具：OPV、FIP）

　　 問題：本實驗還可以如何測定鋅和稀硫酸反應的速率？

　　 （1）測量溶液中的H+的濃度的變化：

　　 ①用pH計測定溶液的pH，然後進行换算

　　 ②加入過量的Na2SiO3，使H+完成轉化爲沉澱，然後過濾、洗滌、乾燥，稱量沉澱的質量，再把沉澱的質量换算成H+濃度。

　　 ③加入一定量（過量）的石灰石，充分反應後，過濾、洗滌、乾燥，稱量剩餘的石灰石。進行换算。

　　 ④取出鋅粒，向剩餘溶液中加入幾滴酚酞試液，然後滴加一定濃度的NaOH溶液，當溶液由紅色變爲無色時，記下NaOH溶液的體積。

　　 （2）測量溶液中的Zn2+的濃度變化

　　 （3）測量氫氣的體積或氫氣的質量的變化：

　　 ①測量氫氣的體積

　　 ②測量氫氣的質量

　　 ③用氣球收集氫氣，稱量前後的質量

　　 ④稱量整套裝置反應前後的質量

　　 （4）測量體系的壓强的變化

　　 （5）測量鋅粒的質量的變化

　　 （6）測量溶液的導電能力的變化

　　 （7）測量反應體系的熱量變化

　　 （8）用密度計測定反應前後溶液的密度

　　 參考提示（圖7）：

　　圖7實驗方案的改進

　　 4. 對實驗方案的選擇（思維工具：APC、FIP）

　　圖8實驗方案的選擇

　　 5. 化學對比實驗變量控制的選擇思路（思維工具：CAF、FIP、C&S）

　　圖9化學對比實驗變量控制的選擇思路

　　 6．實驗探究：小組合式實驗

　　 7.問題討論：

　　 實驗2-1中：測定鋅與稀硫酸反應的速率。

　　 測定該反應速率的方法有多種，不同的方法需要測定不同的數據。請根據你設計的測定方法，填寫需要記録的數據及其單位：

　　 ① ，單位 ；②  ，單位 。

　　 根據你測定的實驗數據，處理後可求得（填化學式）的反應速率，單位是。

　　【教學後記】

　　 本節内容是第二章中最富有思維深度的一部分，有利於向學生展示化學實驗科學的魅力，有利於鍛煉學生的思維，有利於豐富學生的知識體系。本教學設計把小組合作自主學習和實驗探究結合起來，重點在思維工具的使用，訓練學生思維，突出思維工具在化學實驗教學中的應用。

　　 在小組合作自主學習教學中，運用CAF、OPV、聚焦等工具，對於化學反應速率的計算方法，應該引導學生自己探索。在復習和預習中，具有指導作用，激發學生思維，提高學習效率。

　　 在實驗探究教學中，把化學反應速率可以通過實驗測定的各種方法，通過思維訓練貫徹到實驗2-1的鋅與稀硫酸反應的速率測定中去，讓學生自己探討測定方法。

　　 使用CAF、APC、PMI、C&S、OPV、聚焦、祛除等思維工具，進行了實驗方案的設計、評價、改進、選擇、變量控制討論，在此基礎上選擇最佳方案，最後開展實驗研究，體驗思維效果，充分發揮思維在化學實驗中的能動作用，提高課堂效率。