孔瑩瑩

草酸相關(guān)知識是高考的熱點，在近五年各地高考題中均有涉及，考查的知識包括弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡、草酸的分解及有機合成制備等。其中影響草酸和高錳酸鉀反應(yīng)速率的因素不僅是新課標的重點，而且在其研究過程中運用的控制變量法，作為科學(xué)探究中的重要思想方法，被廣泛地運用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實驗之中。

本課將教學(xué)目標和現(xiàn)代化教育手段有機結(jié)合，嘗試將曲線的繪制和控制變量法及定量分析引入教學(xué)，重點研究影響草酸和高錳酸鉀反應(yīng)速率的因素，引導(dǎo)學(xué)生通過合作學(xué)習制定實驗方案，利用色度傳感器進行測量，對透光率與時間關(guān)系的曲線進行分析，從微觀角度分析推測曲線形狀的成因，計算反應(yīng)速率，從而提高化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

一、教學(xué)目標

1.知識與技能

了解草酸的相關(guān)性質(zhì)，掌握影響反應(yīng)速率的因素，能靈活運用控制變量的思想方法研究問題，有能力分析相關(guān)圖像并進行速率計算。

2.過程與方法

通過自主學(xué)習、啟發(fā)引導(dǎo)、合作學(xué)習研究草酸和高錳酸鉀反應(yīng)速率影響因素，掌握控制變量的思想方法。

3.情感態(tài)度與價值觀

體會數(shù)字化實驗的引入對化學(xué)實驗的影響。提高實驗探究能力、信息整合能力與合作交往能力。

二、教學(xué)重點和難點

控制變量法的應(yīng)用。

三、教學(xué)方法

啟發(fā)引導(dǎo)、自主探究、小組討論、多媒體展示、數(shù)字化信息實驗系統(tǒng)。

四、教學(xué)過程

課前預(yù)習：為學(xué)生推送草酸相關(guān)學(xué)習資料包，包括草酸的百科知識及近5年高考真題。學(xué)生根據(jù)資料構(gòu)建草酸知識的思維導(dǎo)圖。

【設(shè)計意圖】通過信息平臺傳遞知識，學(xué)生在課前自主完成學(xué)習。在思維導(dǎo)圖繪制過程中，涉及到如何快速閱讀和整理信息內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的主觀能動性和創(chuàng)造天賦。

導(dǎo)入新課：情境導(dǎo)入。動畫片《大力水手》中的主角大力水手吃了菠菜會變強壯，創(chuàng)作者的靈感來自于當時的一篇報道。報道稱100g菠菜中含有35mg鐵，這個數(shù)值很高，以至于現(xiàn)在人們?nèi)哉J為菠菜是補鐵佳品。但作者不知這篇報道點錯了小數(shù)點，菠菜的鐵含量被擴大了10倍。事實上，菠菜中鐵的含量只比其他蔬菜略高，而且其含有的大量草酸還會阻礙鐵的吸收。草酸有什么性質(zhì)呢？

【設(shè)計意圖】從學(xué)生喜歡的動畫片入手，指出人們對菠菜補鐵的錯誤認識，引起共鳴，激發(fā)學(xué)生的興趣，推動課程進展。

學(xué)生活動：兩名同學(xué)和大家分享思維導(dǎo)圖（包括性質(zhì)及相應(yīng)高考考點）。

【設(shè)計意圖】學(xué)生之間相互溝通評價，更能引起思考，產(chǎn)生共鳴。根據(jù)“學(xué)習金字塔理論”，教別人可使知識留存率高達90%。

教師總結(jié)提升：總結(jié)評價學(xué)生的思維導(dǎo)圖，概括提升研究物質(zhì)的三個角度，總結(jié)草酸考點，查找與新課標中重點的交叉點。

【設(shè)計意圖】以草酸為例建立研究物質(zhì)角度的模型，培養(yǎng)模型認知素養(yǎng)。通過考點查找，使學(xué)生做到心中有數(shù)、知己知彼，引出對影響草酸和高錳酸鉀反應(yīng)速率因素的研究。

提問：草酸與高錳酸鉀反應(yīng)的原理是什么？影響該反應(yīng)速率的因素有哪些？

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習回顧。

學(xué)生活動：小組討論、設(shè)計實驗方案，研究溫度、各反應(yīng)物的濃度對反應(yīng)速率的影響，把方案繪制成一張表格（提供試劑：0.1mol/L 草酸溶液、0.005mol/L 高錳酸鉀溶液、2mol/L 硫酸溶液、蒸餾水）。

利用App進行投屏，展示學(xué)生的實驗方案，其他同學(xué)評價。

【設(shè)計意圖】小組合作能充分發(fā)揮生生間的相互交流、協(xié)作功能，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識、團隊精神，讓學(xué)生由被動變?yōu)橹鲃樱褌€人自學(xué)、小組交流、全班討論、教師指點等有機地結(jié)合起來，進而促使小組之間合作、競爭，激發(fā)了學(xué)習熱情，挖掘了個體學(xué)習潛能，增大了信息量，使學(xué)生在互補促進中共同提高。

教師總結(jié)提升：（借助表格1進行方法總結(jié)）當研究的變量因素有多種的時候，如果同時研究，不知道具體哪種因素導(dǎo)致了實驗結(jié)果。所以要控制將其中一個因素作為變量，其他因素保持一致，再進行研究，這種方法就是控制變量法。要運用該方法進行實驗方案的設(shè)計，首先要明確研究的變量因素有什么，然后選定參照實驗組，以該組實驗為參照組進行控制變量的研究。

提問：如何判斷各組與對照組相比反應(yīng)速率的快慢？

教師總結(jié)：方法有很多種，對于有顏色的溶液體系，在某些情況下，可以通過褪色時間長短進行速率快慢的判斷。

追問：分別將第二組至第四組實驗與第一組實驗對比，比較反應(yīng)時間;第五組實驗與第一組對比時，反應(yīng)時間如何？為什么？

教師總結(jié)過渡：v=，前四組實驗△c一致，可以從△t判斷速率快慢。如果要借助時間反應(yīng)速率的快慢，必須保證高錳酸鉀的量一致。但是第五組與第一組存在雙變量，需要通過具體的計算。反應(yīng)時間需要測量。人眼觀察顏色褪盡存在較大誤差，用能提供精準數(shù)字的儀器進行測量。

【設(shè)計意圖】通過第一組和第五組對比，學(xué)生再次體會控制變量法的應(yīng)用，強調(diào)高考易錯點。

演示實驗：教師和學(xué)生合作，利用數(shù)字化信息系統(tǒng)進行第一組和第五組的對比實驗。實驗過程中，教師介紹相關(guān)的儀器及原理。實驗結(jié)果如圖2。

學(xué)生活動：根據(jù)實驗圖像計算第一組和第五組反應(yīng)速率。

【設(shè)計意圖】本部分利用數(shù)字化儀器色度傳感器進行實驗，把傳統(tǒng)的觀察顏色褪盡的定性實驗轉(zhuǎn)變成顯示透光率變?yōu)榱銜r所用時間的定量實驗，目的是為了讓學(xué)生體會到數(shù)字化實驗的精確性、信息技術(shù)的先進性并對該反應(yīng)的本質(zhì)進行分析。

提問：曲線形狀和自己頭腦中的形狀是否相同？推測曲線形狀的成因，并設(shè)計實驗驗證假設(shè)。

【設(shè)計意圖】通過分析推理證實或證偽自己的假設(shè)，面對“異常”現(xiàn)象敢于提出自己的見解。培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

教師總結(jié)過渡：曲線形狀的成因可能是由于反應(yīng)自身放熱，溫度升高速率逐漸加快，但是在實驗時，用溫度傳感器測定的反應(yīng)溫度幾乎不變，這是因為反應(yīng)物量很少，能及時與環(huán)境進行熱交換，溫度對速率影響很小;也可能隨著反應(yīng)的進行，生成的錳離子對反應(yīng)有催化作用，可以在反應(yīng)開始前加入硫酸錳進行對比。

學(xué)生活動：利用0.01mol/L MnSO4溶液，繼續(xù)完善實驗方案，探究催化劑對反應(yīng)速率的影響。

演示實驗：學(xué)生根據(jù)制定的實驗方案進行實驗驗證。

【設(shè)計意圖】學(xué)習的精髓是反復(fù)做重要的事情，尤其是自己做不好的事。多次利用控制變量的方法，鞏固強化。

教師總結(jié)：定量研究標志著化學(xué)成為一門真正的科學(xué)。我們要善于利用控制變量的研究方法，把多變量問題分解成單一變量問題進行逐一研究，然后再綜合解決。而且數(shù)字化信息實驗系統(tǒng)能為我們提供更加科學(xué)、精確的數(shù)據(jù)。拓寬了研究的領(lǐng)域，加大了研究的深度。

五、作業(yè)

Cr2O72-+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O

若該反應(yīng)速率方程可表示為

v=k.ca（Cr2O72-）.cb（H2C2O4）.cc（H+）

請你設(shè)計實驗方案（已知通過實驗?zāi)軌驕y定出任意時刻各粒子的濃度），思考至少制定幾組實驗方案能夠求出該反應(yīng)的速率方程。