發(fā)布時間:2023-09-27 10:22:39
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇化學(xué)反應(yīng)速率的意義,期待它們能激發(fā)您的靈感。
一、教學(xué)設(shè)計思路分析
(一)教材分析
本節(jié)課的地位和作用:本節(jié)教材探討人類面對具體的化學(xué)反應(yīng)要考慮的兩個基本問題:外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)的限度的影響。教材從日常生活中學(xué)生熟悉的大量化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)實驗入手,引出反應(yīng)速率的概念。在此基礎(chǔ)上又通過實驗探究,總結(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。這部分內(nèi)容是后面學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)限度概念的基礎(chǔ)。
教學(xué)重點:化學(xué)反應(yīng)速率的概念;影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。
教學(xué)難點:控制變量的對比實驗思想在科學(xué)探究實驗中的綜合運(yùn)用。
(二)學(xué)情分析
在此之前學(xué)生已經(jīng)儲備了一定的相關(guān)知識,諸如了解催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率有影響等,積累了一些化學(xué)反應(yīng)及方程式,掌握了最基本的實驗技能。
本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)重點不是在知識的深度上,而是讓學(xué)生通過實驗探究和問題解決過程,培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力和實踐能力,體會到化學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣,并真正做到學(xué)以致用。因此,如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理探究是本節(jié)課的關(guān)鍵所在。
二、教學(xué)方案設(shè)計
(一)教學(xué)目標(biāo)
知識與技能:掌握化學(xué)反應(yīng)速率的概念;了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因、外因。
過程與方法:能夠設(shè)計簡單實驗方法測定并比較化學(xué)反應(yīng)速率的因素,體會由定性到定量,由簡單到復(fù)雜的科學(xué)探究過程;通過實驗的過程強(qiáng)化控制變量這一思想在科學(xué)探究中的作用。
情感態(tài)度與價值觀:培養(yǎng)科學(xué)探究意識和實事求是的精神,并將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活實際,關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的熱點問題。
(二)教學(xué)方法
采用演示與實驗設(shè)計探究相結(jié)合的多功能式教學(xué),體會學(xué)生在教學(xué)中的主體地位和教師的主導(dǎo)作用。
(三)教學(xué)過程
【展示圖片】炸藥爆炸、離子反應(yīng)、食物腐敗、塑料老化、石油形成、溶洞形成。
【引入】同學(xué)們思考過這樣一個問題沒有,為什么炸藥爆炸和離子反應(yīng)幾乎在一瞬間就完成反應(yīng),食物腐敗在半天或者幾天內(nèi)完成反應(yīng),塑料老化在幾個月中就完成反應(yīng),而石油形成和溶洞形成卻需要成千上萬年以上的時間?
【過渡】試想,生活中化學(xué)反應(yīng)無處不在,有的化學(xué)反應(yīng)我們需要它進(jìn)行得快,有的化學(xué)反應(yīng)我們需要它進(jìn)行得慢,這就需要人為控制。可是人為控制一個具體化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行的依據(jù)是什么呢?因此我們首先需要知道的就是對這個化學(xué)反應(yīng)快慢的影響因素有哪些。請同學(xué)們根據(jù)學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗思考一下,影響化學(xué)反應(yīng)快速率的因素有哪些?
【板書】
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。
【引導(dǎo)】到底影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些呢?首先請同學(xué)們回憶已經(jīng)學(xué)習(xí)過的相關(guān)知識思考。
【問題】
1.為什么向同一硫酸溶液中加入Zn片和碳棒,Zn片會產(chǎn)生反應(yīng),而碳棒則完全沒有變化?
2.為什么同樣是金屬,Na遇水劇烈反應(yīng),金卻在任何條件下保持光亮如初?
由此我們可以判斷出:決定化學(xué)反應(yīng)速率的首要和主要的因素是物質(zhì)本質(zhì)屬性――內(nèi)因。
【板書】
一、內(nèi)因
物質(zhì)本身(決定性作用)
【過渡】物質(zhì)能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率的快慢看來與物質(zhì)本身固有性質(zhì)是緊密相連的。雖然物質(zhì)本身的屬性決定了它能否發(fā)生反應(yīng),但是對于生活中,化學(xué)實驗中,乃至于生產(chǎn)實際中,對于能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)我們也在設(shè)法控制他們的反應(yīng),所以影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素還有一類――外因。
【板書】
二、外因
【引導(dǎo)】從上述各類生活和實驗室實例中你能總結(jié)出外因可能有哪些嗎?
【板書】
1.鼓入更多的空氣――濃度
2.吃消食片――催化
3.酒精燈加熱――溫度
4.采取不斷震蕩攪拌――擴(kuò)大接觸面
【分組探究實驗】請同學(xué)們按照分小組,根據(jù)PPT上面的提示要求,帶著下列問題做好記錄,并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析得出你們的判斷結(jié)論。
【提示】
1.注意速率快慢的觀察點是什么?
2.注意實驗操作員、觀察員和記錄的同步。
【問題】每組實驗完成后從以下角度進(jìn)行思考總結(jié):
1.本組實驗是在保持哪幾個外因不變的情況下研究的?
2.本組研究化學(xué)反應(yīng)速率是從哪個外因角度進(jìn)行研究的?
3.按照下表填寫研究過程與研究結(jié)果后你們對本次本外因的研究結(jié)論是什么?
【分組實驗探究】:課本30頁【活動與探究】。
【教師組織】請第一小組代表發(fā)言,將本組實驗結(jié)果和你們的結(jié)論作陳述,其他成員補(bǔ)充。
【副板書】
【板書】
1.溫度――升高溫度可以加快化學(xué)反應(yīng)速率
【教師組織】請第二小組代表發(fā)言,將本組實驗結(jié)果和你們的結(jié)論作陳述,其他成員補(bǔ)充。
【副板書】
【板書】
2.催化劑――加入催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。
【教師組織】請第三小組代表發(fā)言,將本組實驗結(jié)果和你們的結(jié)論作陳述,其他成員補(bǔ)充。
【副板書】
【教師小結(jié)】塊狀與粉末相比,塊狀的接觸表面積比粉末小,因此反應(yīng)慢一些。說明反應(yīng)時,接觸面積越大,反應(yīng)越快。
【板書】
3.接觸面積――接觸面積越大,反應(yīng)越快。
【教師組織】請第四小組代表發(fā)言,將本組實驗結(jié)果和你們的結(jié)論作陳述,其他成員補(bǔ)充。
【副板書】
【教師小結(jié)】當(dāng)原來的反應(yīng)進(jìn)行到差不多完全時,向其中增加反應(yīng)物,反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,這實際上是變相增大了反應(yīng)物的濃度,因此可以得出增大反應(yīng)物濃度,有利于反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
【板書】
4.濃度――增大反應(yīng)物濃度,有利于反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
【總結(jié)】首先肯定同學(xué)們在設(shè)計實驗、完成實驗、觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)和得出實驗結(jié)論時表現(xiàn)出來的認(rèn)真表現(xiàn)。在實驗之后得出的結(jié)論和同學(xué)們的實驗猜想是一樣的,并且更加具體地知道具體哪個因素究竟是怎樣影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
【總結(jié)、布置作業(yè)】本堂課我們著重是從實驗中探究得出具體的因素是怎樣影響化學(xué)反應(yīng)速率的,接下來請同學(xué)們思考書上31頁【問題解決】的問題,并且?guī)е@幾個問題完成書33頁練習(xí)與實踐1-3題。
(四)板書設(shè)計
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
一、內(nèi)因
物質(zhì)本質(zhì)屬性(決定性作用)
二、外因
1.溫度――升高溫度可以加快化學(xué)反應(yīng)速率
2.催化劑――加入催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。
【摘要】 目的 了解內(nèi)毒素休克后血管反應(yīng)性的變化規(guī)律及器官差異。方法 家兔48只,隨機(jī)分為6組,依次為正常對照組、給內(nèi)毒素(LPS)后0.5、1、2、4、6小時組,分別測定各組腸系膜上動脈(SMA)、腹腔動脈(CA)和左腎動脈(LRA)離體血管環(huán)對去甲腎上腺素(NE)、乙酰膽堿(Ach)的收縮和舒張反應(yīng)性。結(jié)果 內(nèi)毒素休克后SMA對NE的收縮反應(yīng)性早期輕度升高,晚期顯著下降,對Ach的舒張反應(yīng)性早期顯著升高,晚期顯著下降;CA對NE的收縮反應(yīng)性早期顯著升高,晚期顯著下降,對Ach反應(yīng)性呈持續(xù)高反應(yīng),峰值在早期;LRA對NE的收縮反應(yīng)性早期顯著升高,晚期顯著下降,對Ach的反應(yīng)性早期顯著升高,晚期無明顯變化。結(jié)論 內(nèi)毒素休克血管反應(yīng)性呈現(xiàn)一定器官差異,這種差異可能與內(nèi)毒素休克血流動力學(xué)改變及血液重分布有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】 內(nèi)毒素休克;血管反應(yīng)性;器官差異
Abstract: Objective To explore the changes and organ persity of vascular reactivity following endotoxic shock.Methods Fortyeight rabbits were pided into 6 groups as follows: normal control group,and 0.5h,1h,2h,4h,6h group following LPS injection.The superior mesenteric artery(SMA),celiac artery(CA) and left renal artery(LRA) from each group were adopted to assay the vascular contraction and relaxation reactivity to NE and Ach.Results SMA reactivity to NE slightly increased in the early period,but decreased obviously in the late period;their reactivity to Ach increased significantly in the early period,but showed significant hyporeactivity in the late period.CA reactivity to NE increased in the early period,and then decreased obviously;their activity to Ach sustained hyperreactivity,the peak appeared in the early period.LRA reactivity to NE increased quickly in the early period,and then decreased obviously;their activity to Ach increased quickly in the early period,while had no significant change in the late period.Conclusion There is organ persity of vascular reactivity following endotoxic shock,which may be related to the changes of hemodynamics and blood redistribution.
Key words:endotoxic shock;vascular reactivity;organ persity
內(nèi)毒素休克是嚴(yán)重創(chuàng)傷患者及臨床危重病患者的一種常見并發(fā)癥。研究表明,內(nèi)毒素休克失代償期存在血管低反應(yīng)性[1,2],而血管低反應(yīng)性的存在嚴(yán)重影響休克復(fù)蘇的效果。但是內(nèi)毒素休克后血管反應(yīng)性的變化規(guī)律及各器官血管反應(yīng)性之間差異如何,目前尚不清楚。為了闡明這一問題,本實驗采用家兔靜注內(nèi)毒素休克模型,研究了給內(nèi)毒素(LPS)前后各時相點腸系膜上動脈(SMA)、左腎動脈(LRA)和腹腔動脈(CA)對去甲腎上腺素(NE)、乙酰膽堿(Ach)的反應(yīng)性。材料與方法
1 主要試劑及儀器
內(nèi)毒素(LPS O111B4,美國Sigma公司),乙酰膽堿(Ach,美國Sigma公司),重酒石酸去甲腎上腺素(NE,上海禾豐制藥有限公司),恒溫離體器官灌流槽(西班牙Letica公司), 張力傳感器、八道生理記錄儀(澳大利亞ADInstruments公司)。
2 動物模型及分組
普通級家兔(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所動物中心)48只,雌雄不拘,體重2.5~2.8kg,分為正常對照組及給LPS后0.5、1、2、4、6小時組,每組8只。所有家兔均于實驗前12小時禁食,可自由飲水。內(nèi)毒素休克模型通過經(jīng)耳緣靜脈注射LPS 1.0mg/kg復(fù)制。正常組麻醉固定后不做任何處理,直接處死后取SMA、LRA、CA主干,清除周圍結(jié)締組織,制成2~3mm長血管環(huán)待測;其余組直接經(jīng)耳緣靜脈注射LPS1.0mg/kg,分別于給LPS后0.5、1、2、4、6小時麻醉處死,留取以上標(biāo)本待測。
3 離體血管反應(yīng)性測定
將SMA、CA、LRA血管環(huán)掛于注有10ml Krebs-Henseleit液(NaCl 118mmol/L、KCl 4.7mmol/L、NaHCO325mmol/L、KH2PO41.03mmol/L、MgSO4·7H2O 0.45mmol/L、葡萄糖11.1mmol/L、CaCl22.5mmol/L、pH7.4)的離體器官灌流槽浴槽中,持續(xù)充入95%的O2和5%的CO2混合氣體,分別給予SMA、LRA、CA血管環(huán)初張力3.0、2.0、2.0g,37℃恒溫孵育100分鐘左右,每20分鐘換液1次,待張力曲線平穩(wěn)后,測定血管環(huán)對梯度濃度NE(10-9~10-5、5×10-5mol/L)的收縮性及對梯度濃度Ach(10-9~10-5mol/L)的舒張性,以張力/血管環(huán)重量(g/mg)為量化標(biāo)準(zhǔn)制作濃度-張力曲線,用血管環(huán)對NE的最大收縮反應(yīng)和對Ach的最大舒張反應(yīng)及濃度-張力曲線評價血管反應(yīng)性。
4 統(tǒng)計學(xué)處理
數(shù)據(jù)用±s表示,采用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理,組間各時相點比較采用t檢驗。P
1 內(nèi)毒素休克家兔SMA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律(圖1)
SMA對NE的反應(yīng)性在注射LPS后2小時內(nèi)輕度升高,6小時顯著下降(P
2 內(nèi)毒素休克家兔CA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律(圖2)
CA對NE的反應(yīng)性在2小時顯著上升(P
3 內(nèi)毒素休克家兔LRA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律(圖3)
LRA對NE的反應(yīng)性在早期(1小時)顯著升高(P
a.給LPS后不同時相點家兔SMA對NE的反應(yīng)性;b.對Ach的反應(yīng)性;c.不同時相點SMA對NE、Ach的Emax變化(N、0小時代表正常對照,0.5、1、2、4、6小時分別代表給LPS后0.5、1、2、4、6小時,Emax為最大收縮/舒張力),與正常組比較:*P
圖1 內(nèi)毒素休克家兔SMA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律
a.給LPS后不同時相點家兔CA對NE的反應(yīng)性;b.對Ach的反應(yīng)性;c.不同時相點CA對NE、Ach的Emax變化(N、0小時代表正常對照,0.5、1、2、4、6小時分別代表給LPS后0.5、1、2、4、6小時,Emax為最大收縮/舒張力),與正常組比較:*P
圖2 內(nèi)毒素休克家兔CA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律
a.給LPS后不同時相點家兔LRA對NE的反應(yīng)性;b.對Ach的反應(yīng)性;c.不同時相點LRA對NE、Ach的Emax變化(N、0小時代表正常對照,0.5、1、2、4、6小時分別代表給LPS后0.5、1、2、4、6小時,Emax為最大收縮/舒張力),與正常組比較:*P
圖3 內(nèi)毒素休克家兔LRA離體動脈環(huán)對NE、Ach的反應(yīng)性的變化規(guī)律
討 論
大量研究證明,失血性休克、內(nèi)毒素休克和膿毒性休克等各類型休克后存在血管低反應(yīng)性[3,4],并發(fā)現(xiàn)在失血性休克后血管對NE的反應(yīng)性存在血管床差異[5]。但前期研究大多只研究了單一血管的反應(yīng)性變化或血管對NE反應(yīng)性的變化,對內(nèi)毒素休克后各血管對NE和Ach的收縮舒張反應(yīng)性的變化知之甚少。因此,本實驗采用家兔LPS靜脈內(nèi)注射內(nèi)毒素休克模型[6],研究SMA、CA、LRA等不同血管對NE和Ach的收縮和舒張反應(yīng)性變化。
本實驗發(fā)現(xiàn)內(nèi)毒素休克后各血管對NE、Ach的反應(yīng)性存在差異。在休克早期,SMA對NE的收縮反應(yīng)性變化不明顯,而CA、LRA均有顯著升高,LRA的高收縮反應(yīng)出現(xiàn)較早。在失血性休克中亦發(fā)現(xiàn)SMA在休克早期存在對NE的高反應(yīng)性[7],可能與機(jī)體對低血壓的代償調(diào)節(jié)有關(guān)。各血管對Ach的反應(yīng)性在早期均明顯升高,CA高峰出現(xiàn)相對較晚。目前對早期的高舒張反應(yīng)性尚無相關(guān)報道,機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。
在休克晚期,各血管均出現(xiàn)對NE的收縮低反應(yīng)性,與本實驗室前期和其他實驗室結(jié)果一致[3,4]。而對Ach的舒張反應(yīng)性各血管反應(yīng)不一,SMA呈明顯低反應(yīng),CA出現(xiàn)高反應(yīng),LRA反應(yīng)性無明顯變化。各器官出現(xiàn)這種反應(yīng)性差異可能與休克后各器官血液再分布有關(guān),但其機(jī)制尚不清楚。有研究證實,在內(nèi)毒素休克晚期血管內(nèi)皮細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷,有去內(nèi)皮現(xiàn)象[8],是否各血管的內(nèi)皮細(xì)胞損傷或內(nèi)皮細(xì)胞對Ach的敏感性存在差異,尚需進(jìn)一步研究證實。
參考文獻(xiàn)
[1]d'Emmanuele di Villa Bianca R,Lippolis L,Autore G,et al.Dexamethasone improves vascular hyporeactivity induced by LPS in vivo by modulating ATPsensitive potassium channels activity[J].Br J Pharmacol,2003,140(1):91-96.
[2]Boffa JJ,Arendshorst WJ.Maintenance of renal vascular reactivity contributes to acute renal failure during endotoxemic shock[J].J Am Soc Nephrol,2005,16(1):117-124.
[3]Garcia Soriano F,Liaudet L,Marton A,et al.Inosine improves gut permeability and vascular reactivity in endotoxic shock[J] .Crit Care Med,2001,29(4):703-708.
[4]Yang G,Liu L,Xu J,et al.Effect of arginine vasopressin on vascular reactivity and calcium sensitivity after hemorrhagic shock in rats and its relationship to Rhokinase[J].J Trauma,2006,61(6):1336-1342.
[5]Liu LM,Ward JA,Dubick MA.Hemorrhageinduced vascular hyporeactivity to norepinephrine in select vasculatures of rats and the roles of nitric oxide and endothelin[J].Shock,2003,19(3):208-214.
[6]陳瑋,李濤,楊光明,等.內(nèi)毒素休克后家兔血管低反應(yīng)性的變化規(guī)律及其與血流動力學(xué)變化的關(guān)系[J].重慶醫(yī)學(xué),2007,36(22):2254-2256.
【關(guān)鍵詞】溫度;濃度;反應(yīng)速率
一、問題的提出
人教版《化學(xué)》選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中,影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素是一個非常重要的實驗。教材中設(shè)計到的溫度和濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響有兩個實驗,濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是用0.01mol/L酸性KMnO4溶液分別與0.1mol/L的H2C2O4溶液和0.2mol/L的H2C2O4溶液反應(yīng)來進(jìn)行驗證,結(jié)果表明加入較濃的H2C2O4溶液褪色更快。溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液進(jìn)行反應(yīng),一組放入熱水中,另一組放入冷水中,記錄出現(xiàn)渾濁的時間,結(jié)果顯示,放入熱水的這一組出現(xiàn)渾濁的時間要比放入冷水的時間短,實驗表明,其他條件相同時,升高溫度反應(yīng)速率增大。但是在實際實驗教學(xué)過程中按照教材上的方法進(jìn)行實驗顯得有些繁瑣,為了更加簡便、直觀的觀察實驗現(xiàn)象,對此實驗進(jìn)行了改進(jìn),只用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液進(jìn)行反應(yīng),同時驗證了濃度和溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,并得到了理想的實驗效果。
二、研究目的和意義
(一)研究目的
為探究濃度、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,對教材實驗改進(jìn),用一個實驗來證明溫度、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,掌握實驗的操作方法,并得到理想的實驗結(jié)果。
(二)研究意義
“為探究濃度、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響”的學(xué)生實驗方面提供一些可借鑒的資料。
三、研究方法(實驗法)
(一)試劑與儀器
0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、蒸餾水、試管、燒杯、溫度計、秒表、電子天平、容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管、洗瓶。
(二)實驗方法
1.準(zhǔn)確配置好0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液,在三個燒杯中裝入不同溫度的水,然后取三支大試管分別加入相同體積的反應(yīng)物,將這三支試管放入不同溫度水的燒杯中,觀察實驗現(xiàn)象,記錄出現(xiàn)渾濁的時間。
2.室溫下,取兩支大試管,分別加入不同體積的反應(yīng)物,觀察實驗現(xiàn)象,記錄出現(xiàn)渾濁的時間。
Na2S2O3+H2SO4■Na2SO4+S+SO2+H2O
(三)實驗結(jié)果與討論
從第一組實驗數(shù)據(jù)可以看出,用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml進(jìn)行反應(yīng),當(dāng)溫度越高時,出現(xiàn)渾濁的時間越短,從而得到結(jié)論:溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快。從第二組實驗數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml進(jìn)行反應(yīng),出現(xiàn)渾濁的時間為1分33秒,而當(dāng)把0.1mol/L的Na2S2O3溶液改為6ml時,出現(xiàn)渾濁的時間要比原來的更短,從而得到結(jié)論:反應(yīng)物的濃度越大化學(xué)反應(yīng)速率越快。
(四)結(jié)論
通過實驗證明得到結(jié)論:其他條件相同時,升高溫度反應(yīng)速率增大,降低溫度反應(yīng)速率減小。增大反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率增大,減小反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率減小。
四、應(yīng)用
關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)速率;教學(xué)思考;對策
中圖分類號:G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)04-0233-02
“化學(xué)反應(yīng)的速率”是從化學(xué)動力學(xué)的角度研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的一節(jié)課,課程重點是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法以及濃度、溫度、催化劑等外界因素對反應(yīng)速率的影響。考試大綱對這節(jié)課的要求有:了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法;理解濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等外界條件對反應(yīng)速率的影響,認(rèn)識其一般規(guī)律;了解化學(xué)反應(yīng)速率在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。學(xué)生對“化學(xué)反應(yīng)速率”這一知識點的認(rèn)識發(fā)展過程可用圖1來表示,通過必修2的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道化學(xué)反應(yīng)有快慢之別,但不知道如何定量描述化學(xué)反應(yīng)的快慢。已經(jīng)知道濃度、溫度、催化劑等外界條件的改變將對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生怎樣的影響,但不知道為什么能產(chǎn)生這樣的影響、影響程度如何。學(xué)生在本節(jié)課將學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法,并從定量的角度來探討外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響情況。現(xiàn)以魯科版“化學(xué)反應(yīng)原理”第二章第三節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的速率”為例,對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考并提出相應(yīng)解決對策,本節(jié)教材的內(nèi)容框架如圖2所示。
一、化學(xué)反應(yīng)速率
教材在這一部分通過一個探究活動,讓學(xué)生嘗試對化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行定量的研究。在教學(xué)過程中易出現(xiàn)一個問題:由于在這個實驗中直接測到的是鎂條的質(zhì)量和物質(zhì)的量,所以在表示反應(yīng)速率時,學(xué)生都是直接用單位時間內(nèi)的鎂條質(zhì)量的變化量或物質(zhì)的量的變化量來表示反應(yīng)速率的。這與通常說的用單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化量來表示反應(yīng)速率不同,因此探究活動設(shè)置了問題2“如果分別用單位時間內(nèi)鹽酸濃度的減小和氯化鎂濃度的增加來表示反應(yīng)速率,需要哪些數(shù)據(jù)?”來引導(dǎo)學(xué)生,為下文的速率方程做了鋪墊。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生容易犯一個錯誤,即將鎂的物質(zhì)的量的變化量除以溶液的體積,當(dāng)作是鎂的濃度的變化量,教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生,“一般來說,濃度只針對氣體和溶液中的溶質(zhì),固體和溶劑的濃度看做常數(shù),不能用來表示化學(xué)反應(yīng)速率”。
在教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中還應(yīng)注意以下幾點:第一,對于同一個化學(xué)反應(yīng),用不同的物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率,在數(shù)值上是不同的,所以一般要指出是v(A)還是v(B)。第二,無論用反應(yīng)物還是用生成物來表示的化學(xué)反應(yīng)速率都是正值,但在課本中出現(xiàn)的兩個公式的形式:會讓學(xué)生以為,以單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化量表示的反應(yīng)速率是負(fù)的,容易給學(xué)生造成困惑,所以應(yīng)強(qiáng)調(diào)Δc(A)就是濃度的變化量,不一定是“末減初”,即無論以什么物質(zhì)來表示的化學(xué)反應(yīng)速率都是一個正值。第三,上述的第二個公式較為復(fù)雜,學(xué)生理解和記憶時比較困難,在實際應(yīng)用中也較少出現(xiàn),只是為了說明同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率都是相同的,所以在教學(xué)時應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生重點理解和掌握第一個公式,對第二個公式的理解應(yīng)是:在同一個化學(xué)反應(yīng)方程式中,以不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其方程式系數(shù)之比。
在必修2的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)從定性的角度了解了什么是化學(xué)反應(yīng)速率,在這節(jié)課中將進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法,并從定量的角度來探討外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響情況,著重培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識。
二、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
在濃度對速率的影響中,教材出現(xiàn)了速率方程:v=kc(A)c(B)。在教學(xué)中要注意把握這部分內(nèi)容的深廣度,與掌握具體知識相比,本節(jié)課更重視培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識,所以在教學(xué)時應(yīng)抓住的一個核心是:只需要知道化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度存在一定的定量關(guān)系,這種定量關(guān)系通常通過實驗測定,與化學(xué)方程式中的系數(shù)并無確定關(guān)系。
在教學(xué)過程中遇到的問題主要有:第一,學(xué)生易把速率方程和上節(jié)的化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式混淆,對于兩個公式所表達(dá)的意義也不清楚。對于這個問題的突破,可以通過將兩個公式進(jìn)行對比,指導(dǎo)學(xué)生對兩者進(jìn)行區(qū)分。第二,壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是學(xué)習(xí)過程中的一個易錯點,應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生將壓強(qiáng)對速率的影響轉(zhuǎn)化成對濃度的影響,即壓強(qiáng)改變時只有引起濃度的變化才會影響反應(yīng)速率,否則不影響,如:恒容下充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體問題、只涉及液體和固體的反應(yīng)的問題等。
三、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
這部分內(nèi)容教學(xué)的重點是:溫度與反應(yīng)速率常數(shù)之間存在著定量關(guān)系;溫度對反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān);活化能的定義。教學(xué)時應(yīng)通過情境的創(chuàng)設(shè),層層設(shè)問,將知識點一一引出。首先提問:溫度如何影響化學(xué)反應(yīng)速率?(通過影響反應(yīng)速率常數(shù)來影響化學(xué)反應(yīng)速率);其次提問:為什么升高相同溫度對不同化學(xué)反應(yīng)的速率影響程度不同?(不同反應(yīng)的活化能不同,活化能越大改變溫度對反應(yīng)速率的影響程度越大);最后再解釋什么是活化能。溫度對速率的影響涉及到了化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究的問題,具有非常強(qiáng)的理論性。例如:教材提出了“基元反應(yīng)”的概念,又對“化學(xué)反應(yīng)式怎樣進(jìn)行的”這一問題進(jìn)行了分析。如何在教學(xué)過程中做到既不增加學(xué)習(xí)難度、不引入過多概念,又可以幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解為什么化學(xué)反應(yīng)速率會千差萬別,為今后的學(xué)習(xí)打下初步的理論基礎(chǔ),就成為教學(xué)的一個難點。因此在進(jìn)行阿倫尼烏斯公式的教學(xué)時,只要求學(xué)生知道對于一個確定的反應(yīng),溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān)。當(dāng)Ea>0時,升高溫度反應(yīng)速率常數(shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率加快。在教學(xué)過程中不宜追究其來龍去脈,更不宜進(jìn)行公式推導(dǎo)。教材中的反應(yīng)歷程示意圖應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),借助圖像有助于幫助學(xué)生理解活化能的意義。
四、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
催化劑對速率的影響主要是讓學(xué)生了解催化劑是通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程、降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率的。教材中的“氯催化臭氧分解歷程示意圖”是教學(xué)的重點,可以幫助學(xué)生理解上述內(nèi)容。
在教學(xué)過程中會遇到的問題是:學(xué)生常常將催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響和對平衡移動的影響混淆。教師應(yīng)幫助學(xué)生對這一內(nèi)容進(jìn)行對比和歸納,如:催化劑降低了反應(yīng)的活化能,從而使反應(yīng)速率常數(shù)增大,進(jìn)而提高了化學(xué)反應(yīng)速率;而催化劑不能改變化學(xué)平衡常數(shù),從而不影響平衡的移動,不改變平衡狀態(tài),問題就能夠得到解決了。
教材從“化學(xué)反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的”提出“反應(yīng)歷程”和“基元反應(yīng)”等概念。這些概念的引入可從本質(zhì)上揭示化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性,保證了教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性,幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解為什么化學(xué)反應(yīng)速率會千差萬別,為今后的學(xué)習(xí)打下初步的理論基礎(chǔ)。但是,高考對速率方程、阿倫尼烏斯公式、基元反應(yīng)和碰撞理論等都沒有要求,那么在教學(xué)中如何準(zhǔn)確把握教學(xué)的深廣度,就成為了一個重要的問題。例如對于“基元反應(yīng)”,僅需知道基元反應(yīng)即為一步完成的反應(yīng),而許多化學(xué)反應(yīng)是由若干個基元反應(yīng)組成的復(fù)雜反應(yīng)即可。再如對于“速率方程”,需知道化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度存在一定的定量關(guān)系,這種定量關(guān)系通常通過實驗測定,與化學(xué)方程式中的系數(shù)無確定關(guān)系。
與必修2相比,化學(xué)反應(yīng)原理著重培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行定量研究的意識,因此如何準(zhǔn)確把握教學(xué)的深廣度,不給學(xué)生增加學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)也是教學(xué)過程需要解決的一個重要問題。在教學(xué)時,既要使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素的認(rèn)識在必修的基礎(chǔ)上有所提高,又不過于定量化、抽象化,要注意使這部分內(nèi)容區(qū)別于大學(xué)化學(xué)教學(xué)。重點培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力及解決問題的能力、邏輯思維的能力,這些能力的考察也是新課程高考中的一個重要方面。
參考文獻(xiàn):
[1]北京師范大學(xué)國家基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教材總編委會組.化學(xué)反應(yīng)原理(選修)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2011.
[2]中華人民共和國教育部考試中心.2013年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱(理科)[M].北京:高等教育出版社,2013.
[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民教育出版社,2003.
[4]周小山,嚴(yán)先元.新課程的教學(xué)設(shè)計思路與教學(xué)模式[M].成都:四川大學(xué)出版社,2005.
[5]王錦化.實驗創(chuàng)新活動中高師本科生選題芻議[J].化學(xué)教育,2006,(5).
關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 考點
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是中學(xué)化學(xué)教和學(xué)的難點之一,是高考的必考內(nèi)容。在復(fù)習(xí)這部分內(nèi)容時,要掌握相關(guān)概念和規(guī)律,化學(xué)反應(yīng)速率及其影響條件,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷和影響化學(xué)平衡的因素,另外還要注意化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合考查。現(xiàn)將這部分主要的考點梳理一二。
一、化學(xué)反應(yīng)速率
對化學(xué)反應(yīng)速率這部分內(nèi)容,首先要熟練掌握其定義:用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示,其數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為:v=,單位是:mol/(L?s)或mol/(L?min)或mol/(L?h)。
要了解的是:同一化學(xué)反應(yīng)的速率可以用不同的物質(zhì)來表示,其數(shù)值可能不同,但意義是一樣的,這就需要在書寫時標(biāo)明是什么物質(zhì)的反應(yīng)速率;并且用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于方程式中相應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比。另外,一般來說反應(yīng)過程都不是等速進(jìn)行的,某一時間內(nèi)的反應(yīng)速率實際上是這一段時間內(nèi)的平均速率,而不是瞬時速率,這一點在判斷題中要特別注意。
影響化學(xué)反應(yīng)速率的首要因素是反應(yīng)物本身的性質(zhì),但可以發(fā)生變化的是外界因素,常有如下方面:濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑,另外光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應(yīng)物顆粒體積、擴(kuò)散速率、溶劑、原電池反應(yīng)等都會影響反應(yīng)速率的變化。除了了解影響因素之外,化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算也是必不可少的。這就要求我們掌握化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡中計算的基本模式――“三行式”法。
設(shè)起始投入的A、B分別為a mol、b mol,某時刻(或平衡時),A的物質(zhì)的量的變化為x mol,
mA+nB?葑pC+qD
起始:ab 0 0
轉(zhuǎn)化:x
某時刻或平衡:
注意:①轉(zhuǎn)化量與方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)成比例,由A即可計算出B、C、D的變化量;
②這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度、體積(針對氣體)等,但對于同一算式,各物質(zhì)所列數(shù)值的單位必須統(tǒng)一;
③對反應(yīng)物:平衡量=起始量-轉(zhuǎn)化量,對生成物:平衡量=起始量+轉(zhuǎn)化量。
【鞏固練習(xí)】
1.反應(yīng)4NH(g)+5O(g)?葑4NO(g)+6HO(g)在5L的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol,則此反應(yīng)的平均速率為:()。
A.(O)=0?郾01mol/(L?s) B.(NO)=0?郾008mol/(L?s)
C.(HO)=0?郾002mol/(L?s) D.(NH)=0?郾002mol/(L?s)
二、化學(xué)平衡
化學(xué)反應(yīng)速率討論的是化學(xué)反應(yīng)快慢的問題,但是在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢是不夠的,因為我們既希望反應(yīng)物盡可能快地轉(zhuǎn)化為生成物,同時又希望反應(yīng)物盡可能多地轉(zhuǎn)化為生成物。后者所說的就是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問題――化學(xué)平衡。
化學(xué)平衡中需要注意的是:化學(xué)平衡的對象是可逆反應(yīng),理解平衡概念時一定要注意,在反應(yīng)體系中,既有正反應(yīng)又有逆反應(yīng),二者是統(tǒng)一反應(yīng)系統(tǒng)的一部分,不是獨立存在的。其特征是:
動――動態(tài)平衡;
等――正、逆反應(yīng)速率相等;
定――各物質(zhì)的量保持不變;
變――條件改變,平衡移動。
所謂“變”,就是在外界因素變化時,平衡狀態(tài)也會發(fā)生移動。這就是勒夏特列原理:如果改變影響化學(xué)平衡的某一條件,平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。
1.濃度:增大反應(yīng)物濃度或降低生成物濃度,平衡正向移動;反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,平衡逆向移動。
2.溫度:升高溫度,平衡向吸熱方向移動;降低溫度,平衡向放熱方向移動。
3.壓強(qiáng):加壓,平衡向氣體體積減小的方向移動;減壓,平衡向氣體體積增大的方向移動。
4.催化劑:同樣程度地影響正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率,對化學(xué)平衡無影響,但能縮短到達(dá)平衡所需的時間。
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志和平衡的移動是本節(jié)的重要內(nèi)容。
【鞏固練習(xí)】
2.在一定溫度下,可逆反應(yīng):A(氣)+B(氣)?葑2AB(氣)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:()。
A.A、B、AB的濃度不再變化
B.容器中的壓強(qiáng)不再隨時間變化
C.單位時間內(nèi)消耗n mol的A同時生成2n mol的AB
D.A、B、AB的濃度之比為1∶1∶2
3.對平衡CO(g)?葑CO(aq);ΔH=-19.75kJ/mol,為增大二氧化碳?xì)怏w在水中的溶解度,應(yīng)采用的方法是:()。
A.升溫增壓B.降溫減壓
C.升溫減壓D.降溫增壓
三、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合考查
一般來講,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡是緊密相連的,那么當(dāng)二者同時出現(xiàn)時,就要理清思路,仔細(xì)分析。特別是以下幾種不準(zhǔn)確的表述:反應(yīng)物和生成物之間存在著一個簡單的代數(shù)關(guān)系;增加反應(yīng)物的濃度則逆反應(yīng)的反應(yīng)速率降低;當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度(或升高反應(yīng)體系的溫度,減少反應(yīng)體系的體積)達(dá)到新的平衡后,正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率與起始平衡狀態(tài)時的反應(yīng)速率一致;催化劑能提高正反應(yīng)的速率,但不能提高逆反應(yīng)的速率。以上這些表述都是片面的、不完整的。
【鞏固練習(xí)】
4.對處于化學(xué)平衡的體系,以化學(xué)平衡與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系可知:()。
A.化學(xué)反應(yīng)速率變化時,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動。
B.化學(xué)平衡發(fā)生移動時,化學(xué)反應(yīng)速率一定變化。
C.正反應(yīng)進(jìn)行的程度大,正反應(yīng)速率一定大。
D.只有催化劑存在下,才會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)速率變化,而化學(xué)平衡不移動的情況。
5.下列事實中不能利用勒夏特列原理來解釋的是:()。
A.往硫化氫水溶液中加堿有利于S2-的增多
B.加入催化劑有利于氨氧化的反應(yīng)
C.高壓有利于合成氨的反應(yīng)
D.500℃左右比室溫更有利于氨的合成