化學反應速率中的變因探討

最近，我在規劃、開發一個有關化學反應速率的教學活動，用來呈現自然科學學習表現中的pe(計劃與執行)與pa(分析與發現)在課堂中的實施方式，我選用紅蘿蔔加雙氧水的反應，因為它能連結小學的製造氧氣、七年級的酵素及八上的氧氣的製備(催化劑)等概念。但是我想參考現行的理化教科書的規劃，發現各家都使用了以下的反應:

硫代硫酸鈉+稀鹽酸 → 氯化鈉 + 硫 + 二氧化硫 + 水

應變變因的測法都是沉澱物(生成物)硫遮住記號的時間，也就是固定生成物(硫)的量，測時間，得到時間後，再以時間倒數1/s去畫圖。

這個實驗後的問題討論，有以下題目及答案:

問題:2本實驗的控制變因、操縱變因、應變變因各為何?

答:本實驗的控制變因：反應物的濃度和體積、生成物的沉澱量。操縱變因：溫度。應變變因：反應時間。

我認為生成物的量是應變變因而不是控制變因，原因如下:

問題:影響反應速率的因素

自變項-溫度、濃度、催化劑、接觸面、物質本性

依變項---反應速率

假設:改變溫度會影響反應速率(溫度越高則反應速率越快)

操縱變因—溫度

控制變因---濃度、催化劑、接觸面、物質本性

應變變因-反應速率

反應速率測量方法

 1、固定生成物的量，測時間(測t)

 2、固定時間，比較生成物的量(測生成物)

 3、每隔某一單位時間，測生成物的量(測t和生成物的量)

既然 時間、生成物的量(即反應速率)都是會隨著操縱變因而改變的，是依變項，就不應該因為你選擇的測量方法、項目不同而把它變為控制變因啊!!

 這個說法並沒有得到理化老師認同(但我請教過化學、科教教授後，教授是支持我的)，我想這個問題其實應該要弄清楚，不然如果會考出類似的概念，爭議就很大了。

為了這個問題，我把「影響反應速率的因素(以紅蘿蔔加雙氧水為例)」的學習活動做了一些調整，讓全班分別以

 1、固定生成物的量，測時間(測t)

 2、固定時間，比較生成物的量(測生成物)

 3、每隔某一單位時間，測生成物的量(測t和生成物的量) 來測

            反應速率

我想讓學生用2節課學會分辨變因、規劃實驗、將數據作成圖之後再去比較，哪一個圖最能表達出「溫度(或濃度)影響會反應速率」。也許這樣能幫助學學生看出:縱軸用時間的倒數比較好(我知道，老師直接跟學生說，就是要用倒數，因為它是速率…學生也是可以作出標準的圖，只是….)

至於作圖及看圖說故事(數據的解讀，歸納，找出關聯、結論)則是第三節課的事，規劃中要花一節來學作圖，如橫軸、縱軸要放那些資料，刻度….等，其實我們沒有好好教過這些，但它是很重要的，而且這單元挺適合教這些探究能力的。

第四節課則可以來探討理論的問題，如:為什麼溫度較高反應速率會較快….，及一些生活中常見的例子，應該還可以空出一點時間來考考試!!

用四節課，把Je-Ⅳ-1實驗認識化學反應速率及影響反應速率的因素，例如：本性、溫度、濃度、接觸面積及催化劑 的學習內容完成了，而且紮實的作了pe(計劃與執行)與pa(分析與發現)，應該是不錯的!!教案請參考