從定性到定量

賈順義

【摘要】通過化學(xué)反應(yīng)速率的教學(xué)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)中從定性到定量的變化，使學(xué)生感受到科學(xué)家們對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)是不斷遞進(jìn)的，從定性認(rèn)識(shí)上升到了定量認(rèn)識(shí)。

【關(guān)鍵詞】定性 ?定量 ?化學(xué)反應(yīng)速率

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）35-0135-01

定性——用文字語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)描述，定量——用數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述，定性分析與定量分析應(yīng)該是統(tǒng)一的，相互補(bǔ)充的;定性分析是定量分析的基本前提，定量分析使之定性更加科學(xué)、準(zhǔn)確，它可以促使定性分析得出廣泛而深入的結(jié)論?；瘜W(xué)教學(xué)中的定性是指研究對(duì)象的性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，例如看到濃鹽酸就要想到它有揮發(fā)性，看到硫酸銅溶液就要想到藍(lán)色，等等;然后主要考慮化學(xué)性質(zhì)，例如看到金屬就應(yīng)該想到其具有還原性，在反應(yīng)中失去電子，看到非金屬單質(zhì)如Cl2、O2應(yīng)該想到其具有氧化性，在反應(yīng)中得到電子。 定量主要是針對(duì)定性中的化學(xué)性質(zhì)而言的，主要是要考慮反應(yīng)物的用量問題，反應(yīng)物是恰好完全反應(yīng)，還是某一種反應(yīng)物有剩余，如“適量”表示恰好完全反應(yīng)，“過量”表示該物質(zhì)有剩余，等等。下面我結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的教學(xué)來談?wù)劵瘜W(xué)教學(xué)中從定性到定量的變化。

化學(xué)反應(yīng)速率在高一化學(xué)2中已經(jīng)涉及，但僅限于讓學(xué)生了解化學(xué)反應(yīng)有快有慢，化學(xué)反應(yīng)的快慢可以用化學(xué)反應(yīng)速率來表示。高二選修《化學(xué)反應(yīng)原理》專題2第一單元的教學(xué)中又重新出現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)速率這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，這兩次出現(xiàn)在教學(xué)要求上有什么不同呢？認(rèn)真對(duì)比教材的編寫內(nèi)容，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)《化學(xué)反應(yīng)原理》中關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的教學(xué)其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生定量地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的快慢。也就是高一你要知道爆炸反應(yīng)快，鋼鐵腐蝕反應(yīng)慢，高二的教學(xué)要讓學(xué)生了解爆炸反應(yīng)比鋼鐵腐蝕快了多少？同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在不同時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)的速率是否相同呢？用什么方法測(cè)定一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率呢？我的教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

通過圖片對(duì)比天津爆炸案發(fā)生的極快，溶洞的形成極慢來說明化學(xué)反應(yīng)有快慢之分，向?qū)W生提問，用哪個(gè)物理量來描述化學(xué)反應(yīng)的快慢，引入化學(xué)反應(yīng)速率的概念。

觀察與思考：在室溫下，有少量催化劑存在時(shí)，過氧化氫在水溶液中發(fā)生分解反應(yīng)：2H2O2=O2↑+2H2O反應(yīng)過程中過氧化氫的物質(zhì)的量濃變化如下表所示。

學(xué)生完成作圖：

讓學(xué)生分析圖像中，隨著反應(yīng)時(shí)間的變化，以H2O2的表示的化學(xué)反應(yīng)速率變化趨勢(shì)，及前20分鐘與后20分鐘所表示的速率是否相同。

通過這樣的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率，瞬時(shí)速率可以通過數(shù)學(xué)方法得到。在單一反應(yīng)物中隨著反應(yīng)物濃度的降低，反應(yīng)速率在下降，那么在多組分的反應(yīng)混合物中用不用物質(zhì)表示的速率會(huì)有什么變化呢？

投影：N2O5在四氯化碳溶液中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

請(qǐng)同學(xué)們分析，同一時(shí)間段內(nèi)，同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示其反應(yīng)速率，數(shù)值是否相同，數(shù)值之間有什么聯(lián)系？

學(xué)生之間進(jìn)行分組交流與討論：得出結(jié)論。

同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示其反應(yīng)速率，數(shù)值不一定相同，但是數(shù)值之比等化學(xué)方程式的系數(shù)之比。教學(xué)糾正為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

教師，以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是怎樣獲得的呢，閱讀教材P34頁(yè)，了解化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定方法，然后進(jìn)行活動(dòng)探究：鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率測(cè)定，實(shí)驗(yàn)裝置如下：

圖2-3 大理石與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖

本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率是mL·s-1說明我們表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)基單位是可以根據(jù)需要靈活選用的，讓學(xué)生進(jìn)行交流對(duì)比后可以發(fā)現(xiàn)不同組的數(shù)據(jù)差異很大，所以提出可以用更精確的實(shí)驗(yàn)方法來測(cè)定，向同學(xué)們展示DIS實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)上述實(shí)驗(yàn)用壓強(qiáng)傳感器進(jìn)行測(cè)定反應(yīng)過程中的壓強(qiáng)變化，同時(shí)可以得到時(shí)間壓強(qiáng)變化曲線，這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生感受到科技的力量。然后讓學(xué)生閱讀P35頁(yè)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。了解技術(shù)進(jìn)步對(duì)于研究化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生親自參與了化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定，理解了化學(xué)反應(yīng)速率的物理意義，活動(dòng)與探究的設(shè)計(jì)既給了學(xué)生充分的交流空間，又體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性，這樣設(shè)計(jì)可以使學(xué)生感受到科學(xué)家們對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)是不斷遞進(jìn)的，從定性認(rèn)識(shí)上升到了定量認(rèn)識(shí)。