影响化学反应速率因素的实验设计与教学研究开题报告

1. 研究目的与意义

化学反应速率选自高中化学人教版选修4《化学反应原理》的第二章第二节，是化学反应原理的重要组成部分，与生产生活密切相关。就全章内容来看，既是第一节化学反应速率的理论延伸，也是第三节化学平衡的研究基础，起着承上启下的重要作用。

中学化学教材中关于影响化学反应速率因素的实验是通过观察硫酸和硫代硫酸钠溶液反应生成单质硫沉淀，从而比较反应进行的速率。由于是通过肉眼观察，沉淀生成又是逐渐增加，没有明显的颜色或状态的变化，所以这个实验的测量结果不准确，数据重现性较差，同样的浓度和温度，有时反应时间能够相差10秒钟，这对于一个定量实验来说，说服力不是很强;同时反应中用到过二硫酸根离子(s₂0₈^2-)，对一些同学来讲反应原理过于复杂、深奥，所以该方法对中学生来说适用性不高，要用很多的时间分析实验原理，有点主次不分。因此有必要对实验进行改进。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：“影响化学反应速率因素”实验是中学化学化学反应速率重要教学内容，涉及实验主要为浓度、温度对硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的影响；影响硫酸酸化的草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应速率的原因；温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。分析上述几个常规实验，对实验的操作过程进行改进，同时对实验操作的难易程度也进行考虑，设计最终的实验方案：改进实验装置，利用数字化手持技术，研究不同条件下，通过变量控制的方法，定量测量过氧化氢的反应速率，得出影响化学反应速率的因素。

预期目标：（1）通过数字化手持实验得出过氧化氢在分解过程中压强的变化曲线，从定量的角度深刻认识不同因素对化学反应速率的影响，培养学生变化观念与平衡思想以及科学探究与创新意识的化学学科素养。

（２）通过分析过氧化氢分解过程的压强变化曲线，认识反应的阶段性。对实验结果（曲线、数据）的分析，进一步了解现代数字化测量技术，并感受手持技术的便捷性、实时性、准确性、直观性等特点。同时让学体会到实验在科学探究中的重要作用，激发科学探究的兴趣和学习化学的热情。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

反应原理：h₂o₂=h₂↑ o₂↑

在不同条件下，利用数字化手持技术来测定过氧化氢在密闭体系中分解时，体系压强的变化曲线，帮助学生分析、理解反应过程中，压强随时间的变化曲线在不同阶段所代表的具体意义，从而得到反应过程中反应速率随时间的变化情况

4. 参考文献

[1]吴有萍,马娟娟,余新红. 数字化实验在探究化学反应速率影响因素中的应用[j]. 中国现代教育装备,2022,(24):33-35.

[2]刘亚菲,范丽岩. 实验“化学反应速率的测定”的微型化探讨[j]. 实验室科学,2021,24(03):36-38 42.

[3]王晓琴,俞欣,任洁梅,高成地. 化学反应速率实验体系的探索与尝试[j]. 大学教育,2021,(07):74-78.

5. 计划与进度安排

第1阶段：2024-2024-1学期17-19周(2024.12.19-2024.1.8)-2024-2024-2学期第1周-第3周(2024.2.2-3.12)，查阅文献，制定计划，完成开题报告（第3周前），翻译英文文献。

第2阶段：第4周-第15周(2024.3.13-5.31)，完成文献综述，设计实验方案，实验，达到目标要求；书写论文；准备答辩。