人教版與全華版探究化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的實(shí)驗(yàn)對比

汪金虹　李學(xué)強(qiáng)

摘要：大陸人教版和臺灣全華版高中化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)置有很大的差異，本文以濃度和溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)為例，通過對比兩版教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)置的理論研究、實(shí)驗(yàn)試做，以及高中課堂（高二）學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的試做，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)效果、學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)置的理念等各角度進(jìn)行對比分析，得出結(jié)論。對兩版教材中影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的對比研究，可以為人教版教材中的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)提供建議，同時(shí)可以豐富學(xué)生的知識視野、啟發(fā)學(xué)生的思維。

關(guān)鍵詞：人教版;全華版;化學(xué)反應(yīng)速率;對比分析

文章編號：1008-0546（ 2019）08-0082-03

中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.026

化學(xué)反應(yīng)速率在高中化學(xué)中占有非常重要的地位，對學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)具有很重要的意義。人教版教材中對研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)分別選自必修2和選修4，必修2只設(shè)置了溫度和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程都較簡單，本文選擇選修4教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比。人教版教材中的實(shí)驗(yàn)注重探究性，旨在通過實(shí)驗(yàn)探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象獲取新知識，教材中只給出了實(shí)驗(yàn)藥品，沒有列出特定的實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法，屬于探究性實(shí)驗(yàn)。全華版教材中的實(shí)驗(yàn)是在學(xué)習(xí)完理論知識后設(shè)置的，目的在于通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)既給出了實(shí)驗(yàn)用品，又給出了特定的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)裝置圖和實(shí)驗(yàn)操作方法，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

一、兩版教材中濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)對比研究

1.全華版教材中濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)原理

103（ aq）+3HS03（ aq）→ I-（aq）+3SOi-（aq）+3H+（aq）

103（ aq）+51-（aq）+6H+（aq）→312（s）+3H20（1）

反應(yīng)過程中產(chǎn)生碘單質(zhì)，利用碘遇淀粉變藍(lán)色的特性，通過藍(lán)色出現(xiàn)的時(shí)間判斷化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。

實(shí)驗(yàn)藥品：碘酸鉀固體、亞硫酸氫鈉固體、稀硫酸溶液、淀粉指示劑。

（2）實(shí)驗(yàn)過程

①溶液的配制

A溶液：稱取2.14g KIO3固體，加蒸餾水配制成500mL 0.02mol/L的KI03溶液。

B溶液：稱取0.0416g NaHSO3固體，加蒸餾水配制成lOOmL 0.004mol/L NaHS03溶液。

稱取2 9土豆淀粉加入20mL的蒸餾水，攪拌均勻后再加400mL熱水，冷卻至室溫后，取淀粉溶液的上清液與NaHS03溶液混合，再加SmL稀硫酸溶液，配制得B溶液。

②觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

首先取lOmL 0.02mol/L KI03溶液和lOmL B溶液混合后立即計(jì)時(shí)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

另取4支試管，依次配制不同濃度的溶液，

溶液A H20

8mL+2mL

A1 cl= 0.016mol/L

6mL+4mL

A2 c2= 0.012mol/L

4mL+6mL

A3 c3 =0.008mol/L

2mL+8mL

A4

c4=0.004mol/L

分別與lOmL的B溶液混合，記錄各自的反應(yīng)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：幾組不同濃度反應(yīng)物的現(xiàn)象都由無色變?yōu)樗{(lán)色，但變色時(shí)間長短不同。

2.人教版教材中濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)原理

2KMn04+ 5H2C204+ 3H2S04=K2S04+ 2MnS04+10C02↑ +8H20

發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液的紫色褪去，通過高錳酸鉀紫色褪去的時(shí)間判斷化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。

（2）實(shí)驗(yàn)過程

①溶液的配制

KMn04溶液：稱取0.316g固體配成200mLO.Olmol/L KMn04溶液

H2C204溶液：稱取9g固體配制成500mL 0.2mol/LH2C2O4溶液

②觀察實(shí)驗(yàn)及記錄數(shù)據(jù)

由于筆者在上課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)試做時(shí)發(fā)現(xiàn)，室溫下此反應(yīng)高錳酸鉀溶液褪色的時(shí)間會長達(dá)10分鐘以上，反應(yīng)時(shí)間過長，課堂中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)無法實(shí)驗(yàn)，故將條件改為35℃左右的熱水浴，將不同濃度的混合液放在同一水浴中。

取兩支試管，各加入4mL O.Olmol/L的KMn04酸性溶液，然后向一支試管中加2rriL O.lrriol/L H2C204（草酸）溶液，記錄溶液褪色所需的時(shí)間;向另一支試管中加2mL 0.2mol/L H2C204溶液，記錄溶液褪色所需的時(shí)間。

人教版教材中濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象經(jīng)過了四個(gè)不同的變色階段，最終都變?yōu)闊o色，變色過程見表l所示：

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

兩版教材中濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2所示：

全華版教材設(shè)置了5組不同濃度的反應(yīng)物進(jìn)行對比，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出隨著碘酸鉀濃度的依次減小，反應(yīng)時(shí)間逐漸增大，時(shí)間間隔明顯，而且每組反應(yīng)時(shí)間都不長，適合課堂實(shí)驗(yàn)。人教版教材中共設(shè)置了兩組不同濃度的實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，即使在熱水浴中反應(yīng)時(shí)間也要兩分鐘左右，且顏色是由紫色一紅色一黃色一無色，反應(yīng)過程中顏色變化較復(fù)雜，達(dá)不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。由上述可得出結(jié)論，關(guān)于探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)，全華版教材中的實(shí)驗(yàn)對比明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)果能充分驗(yàn)證理論知識，所以，對于此實(shí)驗(yàn)全華版教材中的優(yōu)于人教版教材中的。

二、兩版教材中溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)對比研究

1.全華版教材中溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)藥品：全華版教材中關(guān)于溫度對化學(xué)速率影響的實(shí)驗(yàn)藥品與濃度實(shí)驗(yàn)相同，只是將原來0.02mol/L KI03溶液稀釋至O.Olmol/L，得到As溶液，繼續(xù)與原來的B溶液反應(yīng)。

（1）實(shí)驗(yàn)過程

①用分度吸量管精確量取lO.OmL的As溶液，置入一試管中，再用另一支分度吸量管，吸取lO.OmL的溶液B，置入另一支試管中。

②將兩試管放入裝有八分滿的大燒杯（500mL）中，測量大燒杯的水溫，將此兩試管靜置一段時(shí)間（約3-5分鐘）后，利用水浴法使兩溶液的溫度與水溫相同。

③將同溫度的兩溶液，同時(shí)倒入一個(gè)干凈小燒杯（ lOOmL），立即按下秒表計(jì)時(shí)，輕輕搖動(dòng)燒杯使溶液混合均勻，當(dāng)溶液顯現(xiàn)出藍(lán)黑色時(shí)，停止計(jì)時(shí)并記錄反應(yīng)所需的時(shí)間。

④以冰塊或加熱等方式改變不同的水浴溫度（ 15℃-35℃），選擇4個(gè)不同的溫度，重復(fù)上述步驟1到步驟3，測量不同反應(yīng)溫度下溶液顯現(xiàn)藍(lán)黑色所需的時(shí)間。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在15℃、20℃、26℃、35℃水浴中靜置過的反應(yīng)物混合后溶液均能快速變?yōu)樗{(lán)色。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)，不論是熱水浴還是冷水浴，反應(yīng)都很快就能完成，經(jīng)15℃的冷水靜置4min左右反應(yīng)時(shí)間為4.9ls，當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)時(shí)間更短。

2.人教版教材中溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)原理

Na2S203+H2S04一Na2S04+S02 ↑ +S↓ +H20

反應(yīng)過程依據(jù)出現(xiàn)S單質(zhì)白色沉淀的時(shí)間判斷化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。

（2）實(shí)驗(yàn)過程

①配制溶液

稱取7.9克硫代硫酸鈉固體配制成500mL O.lmol/L溶液;稀釋濃硫酸得到O.lmol/L的稀硫酸溶液。

②觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

取兩支試管各加入5mL O.lmol/L Na2S203溶液，另取兩支試管各加入5min O.lmiol/L H2S04溶液：將盛有Na2S203溶液的兩試管分別放入8℃的冷水和35℃的熱水中，分別迅速倒入5mL O.lmol/L H2S04溶液后開始計(jì)時(shí)，記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：35℃水浴的燒杯出現(xiàn)大量的渾濁：8℃水浴的燒杯出現(xiàn)少量渾濁。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在冷水中和熱水中出現(xiàn)渾濁的時(shí)間明顯不同，熱水中出現(xiàn)沉淀的時(shí)間短，且現(xiàn)象明顯、易于觀察。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

兩版教材中溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3所示：

全華版教材共設(shè)置了五組探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)，雖然使用的藥品和濃度相同，減少了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)過于靈敏，可能是由于碘酸鉀濃度過大，幾組實(shí)驗(yàn)的時(shí)間間隔差別太小，不能充分驗(yàn)證溫度越大反應(yīng)速率增大的結(jié)論。人教版教材設(shè)置了兩組實(shí)驗(yàn)，分別是在冷水和熱水中進(jìn)行，沒有明確規(guī)定實(shí)驗(yàn)的溫度，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中為了與全華版教材中的實(shí)驗(yàn)形成對比，選擇8℃與35℃的水浴，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，能形成鮮明對比，由于兩種水溫下，時(shí)間間隔大，筆者建議還可在這兩溫度間選擇幾種溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

三、結(jié)論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更認(rèn)同全華版教材中的，關(guān)于溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響認(rèn)為人教版教材中的實(shí)驗(yàn)對比更鮮明，但建議多加幾組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對比。由此可見兩版教材都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過對比分析可以吸收不同教材中的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[l]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)反應(yīng)原理：選修4[M].北京：人民教育出版社，2007

[2]林萬寅主編.普通高級中學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)（三）[M].臺北：全華圖書股份有限公司，2016：12

[3]石月香.人教版與翰林版濃度對反應(yīng)速率影響實(shí)驗(yàn)對比[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2017（12）：31-32