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      剖析高職化學(xué)教學(xué)中對于化學(xué)反應(yīng)速率的講授

      2012-12-29 00:00:00王娜胡曉文
      成才之路 2012年11期


         摘 要:教師在講授化學(xué)反應(yīng)速率章節(jié)的關(guān)鍵點與核心內(nèi)容時,應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生建立化學(xué)思維模式,善于分析,靈活思考,將理論與實際問題融會貫通,以樹立學(xué)習(xí)信心。
         關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)速率;反應(yīng)速率理論;影響因素
        
         化學(xué)反應(yīng)速率這一篇章從學(xué)科范疇來講,屬于無機化學(xué),而且是無機化學(xué)中非?;A(chǔ)的篇章。教師清晰透徹地講好化學(xué)反應(yīng)速率,對于培養(yǎng)學(xué)生正確的思維模式,樹立學(xué)好無機化學(xué)的信心至關(guān)重要。根據(jù)本人多年從事高職基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)工作的經(jīng)驗,高職院校大一新生在學(xué)習(xí)無機化學(xué)時,普遍感到理論性太強,難以把握理論之間的聯(lián)系,在實際分析問題時憑背誦規(guī)律來解題,難以全面把握知識內(nèi)涵。針對此現(xiàn)象,文章探究化學(xué)反應(yīng)速率講授的關(guān)鍵與核心,幫助學(xué)生建立化學(xué)思維模式,從本質(zhì)上提高學(xué)生的理論層次和分析能力。
         一、化學(xué)反應(yīng)速率的定義及表示方法
         學(xué)生在高中就開始學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率,它的定義是很好理解的。教師在講解反應(yīng)速率的表示方法時,務(wù)必指出真正有研究意義的化學(xué)反應(yīng)速率是瞬時速率,使學(xué)生明確今后如不特別說明,反應(yīng)速率均指瞬時速率,這就避免學(xué)生混淆平均反應(yīng)速率、瞬時速率和反應(yīng)速率三者的關(guān)系。瞬時速率在“濃度——時間”曲線圖上等于曲線上對應(yīng)某一時間的點的斜率,對學(xué)生講述時,應(yīng)畫出“濃度——時間”曲線圖,做出三角形圖像,結(jié)合極限知識,直觀地表達(dá)出時間段無限趨近于0時,反映在曲線圖上濃縮為一個點,這個點的斜率即是瞬時速率,學(xué)生會一目了然。
         二、反應(yīng)速率理論簡介
         反應(yīng)速率理論包括碰撞理論和過渡態(tài)理論。學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個理論時經(jīng)常感到困惑,甚至學(xué)完化學(xué)反應(yīng)速率這一章知識后,依然無法全面把握這兩個理論的實質(zhì)。站在做題的角度,只需背誦影響反應(yīng)速率的因素及原因就能通過考試,于是有些學(xué)生便忽略了對理論的理解,甚至影響今后學(xué)習(xí)其他化學(xué)理論的積極性?;瘜W(xué)這門學(xué)科以實驗為基礎(chǔ),化學(xué)理論及模型的提出都是為了解決實際問題,因此,大多數(shù)理論都有局限性,都是側(cè)重于分析解決問題的某一方面,并非萬能。教師在具體講授理論時,務(wù)必要展示清楚理論的側(cè)重點和適用性,揭示理論本質(zhì)。
         1. 碰撞理論
         碰撞理論講授的關(guān)鍵是研究發(fā)生有效碰撞的必備條件。有效碰撞包含兩個必備條件,一是能量條件,二是取向條件。這兩個條件共同影響有效碰撞的頻率,繼而影響反應(yīng)速率。能量條件的關(guān)鍵是:活化能是發(fā)生有效碰撞的能量限制,活化能數(shù)值越小,表示分子具備較小的能量就能變成活化分子,于是活化分子的比例較大,有效碰撞的比例也越大,反應(yīng)速率越大,反之亦然。取向條件的關(guān)鍵是:活化分子組中的相應(yīng)原子在碰撞時必須相互接觸。可見,有效碰撞的兩個條件中,能量條件是必要條件,取向條件是充分條件。
         碰撞理論側(cè)重于有效碰撞的頻率。某條件使有效碰撞頻率增加,則提高反應(yīng)速率,反之亦然。碰撞理論比較直觀易懂,它不考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運動,將分子視為剛性球,分子間的碰撞視為完全的彈性碰撞,沒有展示出化學(xué)反應(yīng)的具體過程。
         2. 過渡態(tài)理論
         過渡態(tài)理論彌補了碰撞理論的不足,從微觀角度解釋化學(xué)反應(yīng)速率。過渡態(tài)理論的關(guān)鍵是提出活化配合物這一中間狀態(tài),使化學(xué)反應(yīng)的具體過程,以能量變化的數(shù)值來分析。教師在講述過渡態(tài)理論分析反應(yīng)速率時,務(wù)必做出反應(yīng)歷程——勢能圖。在勢能圖上學(xué)生可直觀地看出每一步能量的差異,使活化能的概念更加形象;同時引申出正逆反應(yīng)各自都有活化能,加深對正逆反應(yīng)的理解;揭示出摩爾反應(yīng)熱與正逆反應(yīng)活化能之間的關(guān)系,加深學(xué)生對前面所學(xué)的化學(xué)熱力學(xué)相關(guān)概念的理解。
         通過以上講授和引申,學(xué)生會自覺總結(jié)出過渡態(tài)理論側(cè)重于分析活化能(碰撞理論側(cè)重于有效碰撞的頻率),進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生全面把握這兩個理論的關(guān)系,為后面講述幾大條件如何改變反應(yīng)速率打基礎(chǔ)。
         三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件及原因
         這里重點講述濃度、溫度以及催化劑對反應(yīng)速率的改變及原因。
         1. 濃度
         討論濃度對反應(yīng)速率的影響,前提條件是其他影響反應(yīng)速率的條件不變(尤其指溫度)。當(dāng)溫度一定時,體系的能量分布一定,過渡態(tài)理論側(cè)重于分析能量,所以不好解釋濃度對反應(yīng)速率的改變及原因。適合用碰撞理論解釋:增大反應(yīng)物濃度,單位體積內(nèi)活化分子增多,單位時間在此體積中反應(yīng)物分子有效碰撞的次數(shù)增多,因此反應(yīng)速率增大。
         2. 溫度
         溫度對反應(yīng)速率的改變及原因,用碰撞理論可以這樣解釋:升高溫度,反應(yīng)物吸收能量,有助于非活化分子轉(zhuǎn)化為活化分子,導(dǎo)致活化分子百分比增大,進(jìn)行有效碰撞的頻率增大,因此反應(yīng)速率增大。
         因為溫度與能量因素相關(guān)聯(lián),所以溫度對反應(yīng)速率的影響,也可以用過渡態(tài)理論解釋。在化學(xué)反應(yīng)過程中,反應(yīng)物的能量必須達(dá)到活化能的限制,從反應(yīng)歷程——勢能圖上表現(xiàn)為反應(yīng)物必須爬過活化配合物(過渡態(tài))的能壘,這是反應(yīng)發(fā)生的基本條件。升高溫度,有助于反應(yīng)物系統(tǒng)的能量提升,能量更容易達(dá)到活化能,進(jìn)入過渡態(tài),反應(yīng)更容易發(fā)生,反應(yīng)速率增大。
         3. 催化劑
         催化劑通過改變反應(yīng)歷程來影響反應(yīng)速率,過渡態(tài)理論從微觀角度研究化學(xué)反應(yīng)的中間過程,因此,過渡態(tài)理論適宜分析催化劑對反應(yīng)速率的影響。加入催化劑,反應(yīng)過程中活化配合物的能量降低,即活化能降低,反應(yīng)更容易發(fā)生,反應(yīng)速率加快。從反應(yīng)歷程——勢能圖上可以看出,加入催化劑改變反應(yīng)歷程后,正反應(yīng)和逆反應(yīng)活化能降低的數(shù)值是相等的,因此催化劑對正逆反應(yīng)速率均加快。
         總之,按照以上方案講授化學(xué)反應(yīng)速率,學(xué)生能從本質(zhì)上領(lǐng)悟理論,在實際學(xué)習(xí)中做到靈活思考、融會貫通,而不是單純背誦規(guī)律。大學(xué)化學(xué)理論知識較多,適用條件復(fù)雜,思維模式也較為抽象。高職生相比本科院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差,接受適應(yīng)這些特點也更加困難。在實際教學(xué)中,教師應(yīng)有針對性地培養(yǎng)高職學(xué)生具體問題具體分析的意識和能力,對于指導(dǎo)學(xué)生入門,樹立學(xué)習(xí)信心有深遠(yuǎn)的意義。
        
        參考文獻(xiàn):
        [1]高琳.基礎(chǔ)化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006.
        [2]葉芬霞.無機及分析化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004.
       ?。ㄈ照章殬I(yè)技術(shù)學(xué)院)

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