金属与酸置换反应的速率只与金属活动性有关吗

【摘 要】金属和酸的置换反应速率除了与金属的活动性有关外，还与哪些因素有关？我引导学生提出猜想，设计方案，进行小组合作用探究，既锻炼了学生的实验能力，激发学生学习兴趣，又让学生体会到科学探究是自主获得知识的重要途径。

【关键词】金属与酸；置换反应速率；金属；活动性

一、问题的提出

分别用锌粒、铁粉与此同种稀硫酸反应，铁粉与稀硫酸的反应比锌粒与稀硫酸反应剧烈，课本结论是金属活动性越强，与酸反应越剧烈，即反应速率快。是课本有误，还是另有其因？这就激起了学生的好奇心和探究欲望，这就建立了本节课的探究课题。

二、探究方案的设计

确定了研究课题后，我们开始讨论共同制定探究方案。科学探究的要素有：提出问题、查阅资料、猜想假设、设计方案、实验验证、观察记录、分析讨论、反思评价，我们对这些要素合理取舍，以探究影响铁丝在氧气中燃烧因素为参照，学生把想探究的因素全部提出来，然后进行分类，取舍。明确探究目的，界定探究内容，分析探究条件，进行合理分工，制定探究方法与步骤，确定预期的结论。

1.提出猜想：①金属与酸都能发生置换反应；②不同金属与酸反应剧烈程度不同；③同种金属与不同浓度的酸反应的反应速率的差异；④不同温度下，金属与酸反应速率不同；⑤金属与酸接触面积不同，置换反应速率不同。

2.探究方法：文献法、实验法。

3.探究方案：①取三支洁净试管反别注入2ml的10%稀硫酸，再分别放入1克的铝丝、铁丝、铜丝（用砂纸磨去金属表面的氧化膜，以下同）。②在两支试管中分别注入2ml10%、30%的稀硫酸，在分别放入1克铁丝。③在两支试管分别注入等量10%的稀硫酸，放入1克铁丝，其中一只试管加热，另外一只试管不加热。④在三支试管中分别注入10%的稀硫酸，再分别向试管中放入1克的铁粉和铁钉。

4.探究方案实施：我们采用小组合作的探究方法，按每张实验台上四名同学为一小组，由一名同学负责操作，一名同学协助。另外两名同学记录实验现象和数据。

5.查阅资料：①浓硫酸与浓硝酸具有强氧化性，它们与金属反应时，生成水，而不是氢气，硝酸只有在浓度低时才能与金属反应产生氢气。②铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸时，因为浓酸具有强氧化性，在铝、铁表面形成致密的氧化膜，保护铝、铁不再与酸反应，产生钝化现象。

6.反思交流：通过探究实验，如查阅资料，学生收获颇丰。了解了金属特性、酸的特性以及酸的浓度、金属与酸的接触面积、温度等都影响金属与酸反应的速率以及最终的生成物。知道了有些化学反应通过加热的方式可以提高化学反应的速率。还能了解，增加反应物多的接触面积，能加快化学反应的速率。金属与酸的置换反应是放热反应，反应开始时反应速率慢，随着反映的进行，温度升高，速率加快，但反应进行后期酸的浓度逐渐降低，反应速率变慢，直至反应结束。

三、本节课的收获

1.激发学生的探索渴望。课本中只是介绍在相同条件下金属与酸发生置换越剧烈，金属活动性越强。学生通过本次探究发现，即使是活泼金属也不一定能与酸发生置换反应，这是对教材的一种挑战，一旦形成这种心理状态，学生探究的渴望就会增加，影响化学反应的因素很多，可分为内部因素和外部因素，酸的特性，金属的活动性就属于内部因素，此外酸的浓度，金属状态也属于内部因素，温度则属于外部因素。金属与酸置换反应速率并不只与金属活动性有关。学生如果把这节课学习思想加以演绎，做到学有所用，从而产生成就感，对后续的学习就会增强信心。

2.锻炼学生的实验操作能力，培养了合作精神。小组合作探究学习过程中，学生通过操作锻炼固体药品、液体药品取用、称量、加热等基本操作能力以及信息搜集、数据记录、处理能力。学生积极主动的获取知识，突出主体地位。实验中的集体讨论把几种可能的相关因素较为全面归纳。针对各种猜想、设计方案进行探究。

3.达成了知识与技能、过程与方法、感情，态度，价值观三维教学目标，实验探究前，学生就明确了实验评价具体内容和标准，且评价是相互的，探究过程中的技能、态度、情感都在评价的范围之内。

今后改进教学注意点：第一，科学探究是发展学生科学素养的突破口，教师要把学习内容巧妙地转化为具备探究目的和新异性的问题情境，引导学生产生问题意识，激发起学生探究欲望。第二，探究课题起源于课本、学生生活实际或生产实践或社会热点问题，这样的课题更具新异性，更能激发起学生的探究欲，调动学生自主学习的积极性。第三，选择探究课题应注意实验的安全性。实验中避免使用有毒性、腐蚀性，有爆炸危险性，容易产生污染的药品，尽量减少学生的担心，鼓励学生大胆进行科学探究。第四，坚持在探究活动过程评价学生、学生猜想时不宜过多干预限制，教师只是帮助学生概括、提炼。实验过程应鼓励学生互评，教师只对操作用困难学生给予辅助，这样的学生才能在轻松的心境下完成小组合作探究。活动后的交流教师应鼓励学生实事求是的交流自己的实验结果和结论。对于出现的误差应鼓励学生课后重新探究。