《发生在课堂里的交朋友和打架》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发生在课堂里的交朋友和打架（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 / 6 发生在课堂里的 “交朋友”和“打架” 黄明建 真没想到，大家在周五的化学课堂上为“交朋友”、“打架”争论得不可开交。起因则是一道“压强对化学反应速率影响”的讨论题。 题目是： 有相同容积的 A、B、C 三个密闭容器，在相同温度下，分别由一定量氮气和氢气发生合成氨的反应（催化剂的使用完全相同）。各容器中所含气态物质的起始浓度为 A0.01mol/LN2、0.03mol/LH2 B0.1mol/LN2、0.3mol/LH2 C0.1mol/LN2、0.3mol/LH2、0.1mol/LAr 你认为： （1）其中哪个容器内的气体压强最大？ （2）其中哪个容器内的化学反应速率最快？ 第一
2、节课在 3 班上，我先是让同学回答第 1 问并说明理由，进展顺利。 到了第二问，同学中有意见认为 C 容器内反应速率最快。 “为什么？”我试探着问。 “因为教材上说，增大压强相当于增大反应物的浓度，反应速率加快”，有同学答道。 “你认为 C 容器内反应物的浓度增大了吗？”我继续问。 “当然，因为 C 容器内气体的物质的量最大，所以浓度就大。”又有同学说。 “你是说充入氩气（Ar）后，会相当于氮气和氢气的浓度增加？”我有意的拉长了话的尾音。教室里顿时安静了下来，可是时间不长。 0.01mol/L 0.03mol/L 2 / 6 “我认为氮气和氢气的浓度虽然没有变化，但充入氩气对反应速率还是有影响
3、”，一位坐在后排的高个男生站起来说，“这就好比两人交朋友”，他的话音未落，班上同学都笑了起来。我也乐了。 他马上改口说：“这就好比大家在一个教室里玩交朋友的游戏，忽然从外面进来些老外，就可能有部分同学跟老外谈上了。” “注意，也许你对问题思考的方向是对的，可老外也是人，也可能与大家交朋友，但 C 容器中的氩气是不会与氮气或氢气交朋友的，我不太赞同你这个比喻”，我插了一句。 “我想，可以换一个比喻：不是老外进来了，是一些外星人进来了”，他的新比喻让大家更乐了，只是大家的笑声并没有中止他的表述，“可是，他们并不懂我们在说什么，也不知道我们在干什么。而我们先以为他们能明白，上去对话，结果语言不通，朋
4、友没交上， 同时也影响了本班同学间交朋友的机会， 也就相当于减小了化学反应速率” 。 “好，这是一个思路。”我表示了赞同。 “我认为可以换一个例子”，一个坐在前排的女生站了起来， “大家交朋友的时候，从外面进来的不是一群人，而是一群小兔子”。 “哦，换上一群不是人的家伙”，我打趣的说，再次引来大家一阵笑声。 她也抿着嘴笑了，接着说“你想，当大家交朋友的时候，进来一群小兔子，在中间穿来跑去，肯定对活动有干扰。所以，氩气的充入肯定会影响化学反应速率，所以应该是 B 容器中反应速率最快”。 “嗯，这个想法也不错”，我肯定的说。 “我觉得还可以有一种交朋友的方式”又一个男生站了起来。 天哪，这堂课都快
5、变成“交朋友奇遇”研讨会了！显然，大家对问题的分析已经相当深入。于是，我中断了刚才的话题，问： “大家还认为是 C 容器中反应速率最快吗？” “不是”，大家答。 “那么，应该是哪个容器内的反应速率最大呢？” “B 容器”。 “很好。也就是说，与反应无关的氩气对合成氨反应有不利的干扰作用，对吗？” “对。” “好， 我现在需要说明一下， 如果在上述反应中， 相对于一定量的气态反应物而言，容器的空间足够大，这时掺入的氩气所起的干扰作用会不会很大呢？通常不是很大。”为了避免刚才话题的深入导致偏离主题，我觉得应对问题进行一个简化处理。“因此，3 / 6 我们可以认为 B、C 两容器内的化学反应速率近似
6、相等。并且在中学阶段，我们对这类性质的干扰因素常常忽略不计，即认为 B、C 两容器内的反应速率是相等的，但都比 A容器中的反应速率大。” 接下来，我与大家一起作了如下小结： 改变压强，能否引起化学反应速率的改变，关键看什么？ 看压强的改变是否影响到气态反应物的浓度。 如果压强增大，气态反应物的浓度也相应增大，那么，反应速率就会增大。反之亦然。如果增大压强，不能改变气态反应物的浓度，也就不会改变化学反应速率。可是，“交朋友”的热潮刚过，“打架”的风波又起。第二节课是在 8 班上，围绕着上面讨论题第二问的争论更为激烈。 开始，也有意见认为 C 容器内反应速率最快。 有位男生还为此找出了理论依据：
7、“首先，焓是一个状态函数，焓可定义为：H = U + pV。显然，在 C 容器中由于压强的增大就会影响焓的增量，会使体系的能量升高，而体系能量升高就应该有利于化学反应速率的增大。” “没错，氩气的增加会使体系的总能量升高，但这增加的能量是属于氩气的。你认为，氩气会将自身的能量提供给氮气和氢气吗？”我问道。 “当然，这就好比两个人打架，能量在双方的争斗中发生了传递”。学生回应道。 “好，我们现在就说打架。打架时，氩气能将能量传递给氮气和氢气，那么氮气和氢气能否将能量传递给氩气呢？不是能量守恒吗？氩气凭什么会单方面将自身的能量贡献给氮气和氢气呢？”我连续抛出了一连串的问号。 见学生暂时没吱声，我借
8、助肢体语言继续说：“我们还可以换一种说法，就看作是氮气和氢气通过打架来合成氨，这时进来一群人氩气，你们认为这会有什么影响呢？是不是对打架双方起到了一定的阻隔作用？” “不一定，没准新来的这帮人是来参加打架的呢？”另有同学发表不同看法。 “好，注意我们刚才说的打架是指合成氨，看看 C 容器，其中的氩气会参加合成氨吗？”有同学摇头。 “也就是说，氩气是与合成氨反应无关的气体。那么，我们再看氩气的充入是否会影响 C 容器中氮分子和氢分子间的平均距离呢？” “会”，有同学不遐思索的说。 4 / 6 “那你看，如果我们班上原有 40 人坐在这个教室里，现在又从外面进来几个人，这时教室的空间会因此膨胀吗？
9、显然不能。既然空间没有改变，那么我们原有 40 人的平均距离会改变吗？”又有同学摇摇头。 于是，我接着说：“这就相当于在 C 容器中充入氩气后并不改变原容器内 N2分子和 H2分子的平均距离一样。既然各反应物分子间的平均距离没变，温度没变，那它们在单位时间内发生有效碰撞的次数就基本不变。” 我稍作停顿后，走上讲台指着黑板上的装置图，“也就是说，向 C 容器内充入氩气后，不会增大其中的化学反应速率。” 这下大家明白了。通过进一步的比较和相关的补充说明，最终得出的结论是：可以认为 B、C 两容器内的化学反应速率相等，且反应速率均大于 A。 后记 这是 2011 年 3 月 6 日在个人博客上写下的
10、一段课堂教学的真实记录。是学生刚刚学完“化学反应与能量”之后进入“影响化学反应速率的因素”中的一节新课，在这节课前，学生已经了解“浓度对化学反应速率的影响”。 当时，在课前设计这道讨论题的目的是想帮助学生正确认识“改变压强对化学反应速率的影响”，想让学生理解“压强对化学反应速率的影响实际是通过改变气态反应物、生成物的浓度来实现的”。这既是在教学中对知识点的落实过程，也是一个思维的训练过程。 以过去的教学经验，有些学生在初学“影响化学反应速率的因素”一节时，对“压强如何影响化学反应速率”常会在理解方面有偏差。在构建相关知识体系时，往往对相关规律停留在表层的、形式上的记忆，对知识点的内在联系缺乏认
11、识。有的学生会机械的认为：对于气体反应来说，增大压强就一定能使化学反应速率加快。既没注意到压强改变的方式， 更没有注意到压强对化学反应速率的影响实际是通过改变气态反应物或生成物的浓度来实现的， 有的甚至对 “反应物” 的概念认识都有些模糊 （表现在单独问 “反应物是什么” 时， 学生很明白。 可一遇到问题， 却将充入密闭容器内的气体都当作了 “反应物”）。所以，在设计这道讨论题时，就有意在内容方面突出“气体浓度”与压强的关系，进而探究对化学反应速率的影响。 在教学方法上采取集体讨论，是想让学生能将自己的一些想法在课堂上比较充分地讲出来，然后在讨论中达成共识。 需要说明的是，在课前设计中，基于中
12、学化学的教学要求和有限的课时，我无意从理论上深入讨论稀有气体对合成氨反应的影响（尽管稀有气体浓度较大时，仍会对合成氨的反应有一定干扰，多少会影响到化学反应速率）。我之所以在讨论题中引入稀有气5 / 6 体，只想让学生在中学化学教学要求的基础上形成一个逻辑关系的认识：“压强是通过改变气体反应物、生成物的浓度来影响化学反应速率的。对于有气体参加反应的体系，如果增加了与反应无关的气体，只要没有影响气体反应物的浓度，就可以认为压强的相应变化并不影响该反应的反应速率”。但是课堂的实际进程并没有完全按照我的预期进行，一部分同学在“稀有气体”上的纠结，无疑增大了教学难度。但是，同学们丰富的想象力和思辨能力让
13、我为之一振，我也就情不自禁地被卷入到他们设想的情境之中，于是就有了上面的故事。 按常理说，高中生的生活积累并不丰富、形象思维和逻辑思维大多都还不太成熟。因此，老师在教学中设置某种情境来引入学习是一个不错的办法。但在这节课里，故事情境的演绎并非我的预先设想，同学们不是在扮演老师或教科书策划的角色，而是自己在不知不觉中走进了微观世界，并使自己在有意无意之间充当着其中一员，用日常生活中的一些似曾相识的情境来模拟、探寻着不同分子间的关系和彼此的作用。 “交朋友”，实际是从分子所含的原子重新组合的角度思考； “打架”，实际是从分子间的碰撞和化学键的破坏角度思考的； 原子的分离和化合正是化学反应的两个不同
14、方面。 课堂上，有些同学为说明“打架”对反应速率的影响时，把刚刚学过的“焓”都搬了上来， 虽然是将反应体系的热力学性质与动力学性质弄混了 （这与初学有关，也与中学的教学要求有关），但也在一定程度上表现出思维的敏捷性；有同学认为“氩的参与也可能加快反应速率”，虽在实际中不可能，思路上也有些偏差。但并不排除隐含有催化剂的思想萌芽。知识的缺陷是可以弥补的，但要弥补思想的缺陷就难多了。 能够自觉地将化学知识与生活情境联系起来、将宏观反应与微观结构联系起来、将新学的概念与新的理论关联起来，这是一种学习的境界，也是形成和深化创造性思维意识的基础，十分难得。 几节课下来，真还有点累，但心里感觉爽。 现在的中学教学，大家都在谈素质教育，很多人都在谈建构主义的学习理论。但在实际操作上，似乎关于“刺激-反应”的行为主义学习理论更为实用，更适合应对高考。 我认为，教与学都不应该是单纯对书本知识的重复再现或促进记忆的过程，在许多时候应该是一个知识形成的演绎过程。情境在教学中也不能堕落为“调味品”，因为只有了解了知识形成的基础和背景，体验过知识形成的过程和方法（无6 / 6 论是通过“交朋友”还是“打架”），才有可能获取知识的真谛。如同一个演员，只有全身心投入，才有可能让剧情既浸透出生活的原汁原味、又能让人品味出原创的精髓。
