探究催化剂对反应速率影响

2011年5月15日星期日

交流教案

杨为民

影响化学反应速率的条件

——探究三氯化铁对双氧水反应速率影响

成都十二中学 杨为民

1、教学分析设计 （1）教材分析

在教材中的位置：催化剂对反应速率的影响位于人教2007年3月第3版高中必修第二 册第二章《化学反应与能量》的第三节。该节名称化学反应速率与限度。

本节主要内容包括化学反应速率、化学反应限度，重点之一是催化剂对化学反应速率的影响。故选择影响反应速率的条件——探究三氯化铁对双氧水反应速率影响的原因为核心问题，进行一节课的教学设计。

在教材中地位与作用：催化剂对化学反应速率的影响承初中催化剂概念，特别是二氧化锰对双氧水的催化作用；下启选修教材化学反应速率与化学平衡。

催化剂对化学反应速率影响的内容特点：教材通过P48实验2—6，在初中二氧化锰对双氧水催化作用的基础上，增加了三氯化铁对双氧水的催化作用的实验。

催化剂对化学反应速率影响的实验特点：教材编写者通过再次做二氧化锰对双氧水催化作用的基础上，增加了三氯化铁的催化作用的实验。并加入了一个对照试验。

设计核心思想：三氯化铁对双氧水的催化作用的实验，有别于二氧化锰。其现象鲜明，颜色变化富于特色，容易吸引学生眼球！更为有利的是，借助学生已有的显性与缄默知识可以进行关联体验的学习。即实验虽然简单，但是内含丰富、难度适中、便于关联拓展，较好的体现了化学学科的实验探究特色。实为培养化学学科的观察、实验、思维能力的好素材。

（2）学生分析

从学生认知兴趣看，学生喜欢化学实验，高中学生更热爱亲自动手做探究实验。本节课第一个实验学生太熟悉，兴趣不大，但是以探究三氯化铁对双氧水反应速率影响的原因，则能很好地激发学生求知欲望。

从学生认知基础看，已经知道了催化剂概念以及二氧化锰对双氧水的催化作用。已经具备氧化还原反应的基础知识，已经知道三氯化铁是常用的氧化剂等显性知识。同时也不同程度地具备了一些研究催化剂实验、使用氧化还原的缄默知识。比如，通过实验探究二氧化锰的催化作用，通过化合价分析氧化还原等方法。

从关联认识看，学生不利的缄默知识正好是学生认识的误区，也是本节课基于学生分析

的基础：大多学生自认为熟悉催化剂，并且觉得它是不参与化学反应的——它是打酱油的。它是打酱油的吗（好奇心）？这为教师在本节课实施并达到关联体验教学目标——原来催化剂内涵如此深刻，创造了良好心理氛围。

（3） 教学目标

1．做三氯化铁对双氧水的催化实验，观察感知其现象，记录现象。分享比较、复述现象。

2．分析实验现象，初步认识三氯化铁对双氧水的催化原因。

3．通过实验探究，关联体会催化剂的催化原理，赞同实验是探究化学的重要途径与方法。

（4）教学媒体

1．多媒体： PPT 投影仪 2．实验用品：

试管、胶头滴管、试管架等。

三氯化铁溶液、双氧水、硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液。

一方面利用教学媒体营造学习环境，特别是突出核心问题，便于学生有目的的活动；另一方面有利于板书体现学生思维过程。

（5）设计思路

过去的教学，一般是教师边讲边实验。通过实验得出二氧化锰、三氯化铁溶液对双氧水分解起加快反应速率的作用，点到即可。

本节课，大胆改变教师的主体性，突出以学生为中心的自主学习方式，深入关联体验催化剂催化原因。

为此提出本节课的核心问题：探究三氯化铁对双氧水反应速率影响原因。

在核心问题的引领下，从学生亲自操作实验为出发点，去感知体验，并力求文字表达体验、挖掘体验，再升华体验的一些收获。即出发于体验，收获为较丰富的显性与缄默的认知。

核心问题的确立思路：立足于化学学科特点——以做实验为基础，先做三氯化铁溶液对双氧水的催化实验，观察记录，然后分析、讨论、交流、反思提升。再做硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液对双氧水的催化实验（变式练习）。逼迫学生在探究的学习活动中，主动积极的达成学习目标。

2、教学实施设计（6）～（7）

（9）板书设计

三氯化铁溶液对双氧水催化原因探究

主板书（随机而定）： 装置图 实验现象 分析解释

（注意比较学生的思维方式、肯定学生优点，突出分析思路——关联体验）

2Fe + H2O 2 = 2Fe + O2↑ + 2H , 2Fe + H2O 2 + 2H = 2Fe + 2H2O

催化剂概要：突出催化剂概念中的关键字词。 副板书： 简要记录学生各种解释

3+

2+

+

2+

+

3+

（10）教学流程

3．教后反馈调整 （11）表现反映

课后两个班都写了感想，每个同学都有不同程度的收获，他们喜欢这种课——新课程以及学校课题关联体验研究赋予他的生命，我也感到十分满意。下面原汁原味的（包括文字格式）录入同学的文字。感觉任何点评都不如仔细阅读体会同学们的文字好：

催化剂其善变兮

大家以前都认为，催化剂在化学反应中是一成不变的，为什么会这么认为呢? 原因是大家在理解催化剂这一概念时主观臆断。催化剂的特点是：反应前后化学性质和质量不改变。多数人包括我都会以为他是打酱油的强势围观者，其实不然，让我们一起看看下面这一例子，你便会知道它是行善而不为人知的活雷锋。

相信大家一定都接触过这样一个实验：在H 2O 2溶液中滴少量Fecl 3溶液，看其反应速率是否变化，结果无一例外都加快了反应速率。但这并非重点所在，不知大家是否观察到混合溶液颜色的变化：无色-浅黄-棕黄-浅黄，这不是非常奇怪吗? 是什么改变了它的颜色呢? 一时间大家展开了激烈的讨论…… 猜想一Action

会是生成的O 2使之变色吗? 我们知道，O 2少量溶于水，且无色透明，更不会与水反应，故这个猜想不成立。 猜想二 Action

会是Fe 3+与OH -生成少量Fe(OH)3使颜色变化吗? 显然不是，FeCl 3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

会是Fe 3+与H 2O 2反应使得颜色变化吗? 但有两个问题：①Fe 3+与H 2O 2均为强氧化剂，他们之间可能反应吗? ②若Fe 3+与H 2O 2反应，那Fe 3+不是已经发生变化了吗，而且最后颜色变回来又作何解释?

带着这矛盾又难以解释的问题，纠结良久…。。

原来，一切都是我们思维 在做怪。仔细观察，不难发现，在反应 2H 2O 2=2H2O+O2 中， H 2O 2既作还原剂也作氧化剂，只需简单标一标化合价便可解决的问题，却因我们长期

背诵的结论而走进死胡同，这一点值得深思!

说到这问题便有了转机，逼上梁山Fe 3+要与H 2O 2反应。于是乎，颜色变回来也就很好解释了

更有趣的是，这两个式子相加得到的正是2H 2O 2=2H2O+O2，正好是原反应方程式。 所以说，催化剂加快反应速率的实质在于其自己参与反应生成生成物，从而加快反应速率。孔子曰：”生无止息。”催化剂的存在亦是时刻在参与反应，不过最后又回到原来的样子罢了。

好一个善变的催化剂兮!

谈学习心得

翻开书，书上关于“化学反应的速率和限度”的讲解简单明了。但是其中蕴含的奥妙在课堂中——被挖掘出来。

令我惊讶的是，杨老可以那几乎二节课来与我们探究FeCl 3(aq)在H 2O 2分解中到底是如何起作用的，要知道，高中的时间无论对老师和学生来说都是十分紧张的。这是十分有别于我曾经接触的任何一位老师的，他们也会让我们思考讨论但绝不会拿二节课的时间给学生思考与探究。

当杨老抛出FeCl 3(aq)在FeCl 3(aq)分解中到底如何起作用时，我们的好奇心被激发了，因为一直以来我们都知道催化剂FeCl 3(aq)在反映前后化学性质, 是无变化的。于是我们开始了热烈而充分的讨论，同学们根据课堂上做的FeCl 3(aq)催化H 2O 2分解的实验中溶液有淡黄变棕黄再恢复淡黄入手，李一帆以为这个现象与H 2O 2强氧化剂有关，罗小惠以为是纯粹的

3+

物理上的颜色变化，周海福又提出了可能是H 2O 2分解时，其中Fe 形成了Fe （OH ）3(aq)胶

3+

体，庞铭又提出了可能是反应过程中Fe 聚集在H 2O 2分子上，因而颜色加深。这些猜测在杨老与我们的分析中一一否定，杨老并未急于给出答案，而是让我们继续思考，终于鲜博提

3+2+

出可能是反应过程中Fe 变成了Fe ，全部同学惊讶，然后哄堂大笑，因为我们思维无法突破，单纯的认为这是不可能的，但是杨老却并未否决这个说法，而且略显兴奋，并说：鲜博为我们提供了新的思考方向，让我们继续思考，这时下课铃声响了，大家都沉迷于思考中，一反常态的对这下课铃有了反感。

我回家后回想了一下大家的想法，还写了双氧水和氯化铁的电子式，反应的化学方程式，唯独没写反应的离子式。最后还是觉得鲜博的最不靠谱的猜想可能是对的，但想来想去还是

3+ 2+

没想明白Fe 怎么就变成了Fe „„

第二天一早，我们又开始了讨论思考。同学们的思考方向更加明晰了，思考层次也更加深入了。但是仍然没有说清其中的原由，杨老在我们苦思冥想无果后，提示到：“从方程式

3+3+2+

可知H 2O 2在反应中既做氧化剂又做了还原剂，而Fe 是氧化剂，所以2Fe + H2O 2 = 2Fe +

+2++3+

O 2 + 2H , 2Fe + H2O 2 + 2H = 2Fe + 2H2O 我们豁然明白，但杨老并为停留在此，而是

分析了我们最初思考时，是什麽阻碍了我们，我们的思维方式有何不对，最后提出我们要克服思维固着，要透过现象看本质，分析问题要回归本质---方程式。并要克服H 2O 2只做氧化剂，而忽略了H 2O 2还可为还原剂思维方式。”

上完这一课，我突然觉得我们很幸运，在当前的应试教育中，我们还未完全沦为做题的机器。因为有如此优秀的老师。

有人曾说：“高中是个竞技场”，我觉得没错，但如果这就是我们的所有筹码的话，那就悲哀了，因为这小的而言，这不符合高考的发展趋势，就大的而言，这也不符合当今的时代发展趋势。我们的筹码还有我们的思维，而思维的培养是个浩大而漫长的工程。这正是当代很多老师所忽略的或是说还做得不够的方面。

其实我认为，培养学生思维，注重激发学生潜能是一位优秀老师所应具有的，也是应予以实践的。我们真的很幸运，有杨老这位优秀而有前瞻性眼光的化学老师。杨老优秀就在于他一直所坚持的教育理念。其实教育理念是很重要的，就如一个优秀的企业的经营理念一般重要。比如，现在有名的优秀企业“慕思”，它之所以可以在五年类发展壮大，在激烈的市场竞争中脱颖而出，与兰博基尼跨国合作，正是基于它的经营理念：进行全球健康睡眠资源精髓的整合，将消费者的各项需求提前到健康睡眠系统的制造当中，并使产品做到可调节，以更大程度无偏差地知足消费者所需。而杨老的优秀就在于它的教育理念，不仅对学生的高考负责，还要对学生的未来长期发展负责。

而我们作为学生就应该在学习中学习，克服“思维固着”，透过现象看本质，学会总结，总结的不仅是题型知识点还有学习方法。我们自己也应注意培养自己的思维，学会讨论，打造团队精神，最终赢在勤奋，赢在思维，赢在高考，赢在未来。

（12）反思改进

目前感到的主要问题：

一是新的化学课程标准中的内容标准与平时（市区）考试标高的不一致，大大的困惑着一线教师的课堂教学，导致不敢按新课标的内容标准教学，用新书走老路；二是本年级庞大的班级数，且要让大多同学参与分组式探究活动，给上课教师、实验员、实验室提出了挑战；三是探究耗时较长的时间与有限的课时时间的严重矛盾阻碍了这类课的常态化。

确实值得我们今后勇敢面对，不断探究。