“温度对化学反应速率影响”实验的探究式学习

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1、“温度对化学反应速率影响”实验的探究式学习　　【摘要】针对“温度对化学反应速率影响”实验中出现的异常现象进行分析，认真探究其原因，可以让我们体会发现问题、提出猜想、进行验证并得出结论的探究过程，使我们探究、解决问题的能力得以培养。　　【?P键词】温度；化学反应速率；实验；探究式教学　　一、背景　　新一轮课改倡导我们在老师指导下进行自主探究式学习，其目的在于引导我们积极、主动地发现问题、分析问题和解决问题，从而促进我们在知识和技能的形成过程中，发展其综合能力。化学是一门以实验为基础的自然学科，实验是化学教学的重要内容，

2、是我们进行探究性学习的重要载体。　　关于“温度对化学反应速率影响”实验，是根据碘酸钾与亚硫酸氢钠在酸性条件下反应生成单质碘，碘遇淀粉变蓝色的实验原理，在保持其他条件不变的情况下，改变反应温度，记录在不同温度下，溶液变为蓝色所需的时间，根据时间的变化趋势来说明温度对化学反应速率的影响。其化学反应方程式如下：　　2KIO3+5NaHSO3→K2SO4+Na2SO4+3NaHSO4+I2↓+H2O　　长期以来，老师们对这部分内容基本是采用验证式的教学方式来实施教学的，我们按照规定的步骤进行操作最后都能得到“预期的结果”。在

3、一次实验中，我和我组的同学并未按要求进行操作（本实验要求在室温、比室温高10℃、比室温高15℃的条件下进行），而是将碘酸钾与亚硫酸氢钠溶液加热至比室温高50℃，然后再混合，使其反应。结果，过了很长时间溶液也没变成预期的蓝色，我们感到很困惑：根据范特霍夫规则，当其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，即温度越高，溶液变成蓝色所需的时间越短，怎么会不变蓝色呢？。此时，老师若直接告诉我们答案，我们表面上的疑虑消除了，但只是被动地接受了知识，缺少主动性，缺失了分析问题、解决问题能力的培养，显然与新课改的要求不符。所以，针

4、对这一意外情况下发生的异常实验现象，老师应该引导我们带着问题去图书馆、阅览室、网络查找相关资料，旨在培养我们探究、解决问题的能力。　　二、探究过程　　（一）提出问题　　在我们课前进行充分准备的基础上，老师可针对上次实验中意外发现的异常实验现象：温度过高，溶液不变蓝色，将我们分为若干个小组，引导我们进行实验探究。　　1.实验准备　　试剂：0.02mol.L-1NaHSO3（每升溶液含可溶性淀粉2.5克）、0.02mol.L-1KIO3（每升溶液中含6mol.L-1硫酸4ml）。　　仪器：数显恒温水浴锅、磁力搅拌器、秒表

5、、试管、烧杯、玻璃棒等。　　2.实验过程　　步骤及实验记录：　　（1）取10mlNaHSO3溶液加入试管中；　　（2）取30mlKIO3溶液和10ml水加入烧杯中；　　（3）将试管和烧杯同时放入恒温水浴锅中（水浴锅中事先加好水），温度设置在10℃；　　（4）当温度显示10℃时，将NaHSO3溶液迅速倒入KIO3溶液中，并不断搅拌溶液，记下溶液变成蓝色所需的时间。　　按同样方法，在15℃、20℃、25℃等条件下实验，记下溶液变成蓝色所需的时间，列于下表：　　由上表可知：当反应温度T≤30℃时，溶液变成蓝色所需的时间，随

6、温度升高而逐渐缩短（完全符合范特霍夫规则）；当反应温度T>30℃时，溶液变成蓝色所需的时间，随温度升高反而逐渐增长；当反应温度T≥55℃时，溶液不再变蓝色。　　通过上述实验，我们会产生疑问：当反应温度T>30℃时，溶液变成蓝色所需的时间为什么随温度升高反而逐渐增长？升温至55℃时，溶液为什么不变蓝色呢？　　（二）分析与猜想　　根据已有的知识结构和实践经验，我们可积极思考、认真讨论、仔细分析碘酸钾和亚硫酸氢钠在酸性溶液中发生的一些反应，离子反应式如下：　　1.IO3-+3HSO3-→3SO42-+3H++I-（慢）　　

7、2.IO3-+5I-+6H+3→I2↓+3H2O（慢）　　3.I2+HSO3-+H2O→2I-+SO42―+3H+（快）　　以上反应速率是（3）>（2）>（1），反应速率由（1）（2）决定，I-被IO3-氧化生成单质的I2，而同时单质的I2又被还原成I-，只有当HSO3-被全部反应，溶液中才会有单质的I2存在，遇到淀粉溶液才变蓝色。上述实验中加入的碘酸钾和亚硫酸氢钠的摩尔比为3：1，碘酸钾过量，亚硫酸氢钠被完全反应，溶液中应该有I2存在，溶液应该出现蓝色。为什么会出现上述异常现象呢？我们最先想到的原因是：I2在逐渐减

8、少，而I2减少的原因可能是：I2易升华，随着温度升高，反应生成的I2从溶液中慢慢逸出。　　通过思考和探究，我们最终明白了I2遇到淀粉溶液之所以变成蓝色的原因：淀粉为白色无定形粉末，由10%～30%的直链淀粉和70%～90%的支链淀粉组成，其中的直链淀粉具有遇I2变蓝色的特性。溶于水中的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状，螺旋状结构中有一定的空