摘要：从2007年至2012年间全国各省市地区共82份高考题人手，根据“四重表征”模式，对“化学反应速率”高考题进行统计分析。从统计分析结果可以看到这类高考题所体现的特点与“四重表征”紧密结合。结合“四重表征”模式，对“化学反应速率”教学实施内容与环节、实验研究载体选取和探究方法设计提出了针对性建议。
关键词：化学高考题；化学反应速率；四重表征；教学
文章编号：1005-6629（2012）11-0058-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1、前言
“多重表征”作为化学学科独特的表征模式，已经取得了诸多研究成果。传统的“三重表征”包括“宏观表征”、“微观表征”、“符号表征”。在此基础上，钱扬义等人提出了“曲线表征”，将“三重表征”发展为“四重表征”，并经过多项教学实践研究，得到“四重表征”教学模式有助于加深学生对知识的认识的结论。
“化学反应速率”包括化学反应速率的计算、比较，化学反应速率影响因素的探究等内容。以人教版高中化学教材为例，必修、选修模块均涉及这一内容。在选修教材《化学反应原理》中，“化学反应速率”为后续“化学平衡”的学习奠定了坚实的基础，具有重要作用。
笔者统计了2007年至2012年六年全国各省、市、地区共82份高考试题中与“化学反应速率”有关的试题。出现此类题目的高考试卷共54份，占65.85%之多。可见，“化学反应速率”是较为常见的高考考点。
“化学反应速率”的定量探究实验涉及大量实验数据，定性探究实验则要求观察对比组的现象变化。无论选取什么样的实验研究载体，无论将“化学反应速率”的探究实验设计成哪种类型，在探究过程中都涉及反应现象观察等宏观表征、粒子浓度变化等微观表征、方程式表述等符号表征。不仅如此，连续定量测定还涉及反应的图像曲线等曲线表征。由此可见，“四重表征”是研究化学反应速率的重要表征模式，也是研究“化学反应速率”高考题重要的理论基础和研究方法。
2、“化学反应速率”高考题的研究方法
依据《化学课程标准》中对探究实验的定义，可以将“化学反应速率”探究实验划分为“提出问题”、“猜想与假设”、“制定计划”（设计方案）、“进行实验”、“收集证据”、“解释与结论”、“表达与交流”7个步骤。“化学反应速率”高考题也是就某一实验研究载体，在这7个实验步骤中设计试题。
根据钱扬义等人提出的“四重表征”定义分析各个实验步骤可以发现，“四重表征”模式是“化学反应速率”实验研究的重要方法，表1为“化学反应速率”探究实验各步骤涉及的表征形式。据此，笔者应用“四重表征”模式，分析“化学反应速率”高考题的特点。
3、“化学反应速率”高考题的统计概况
《化学课程标准》在必修2专题2“化学反应与能量”、选修4主题2“化学反应速率和化学平衡”中对“化学反应速率”知识点提出了内容标准：
①通过实验认识、测定某些化学反应的速率；
②知道化学反应速率的定量表示方法；
③知道活化能对化学反应速率的影响；
④通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律；
⑤认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
根据《化学课程标准》对“化学反应速率”的内容标准，笔者将相关高考题界定为涉及以上内容的试题。“化学反应速率”高考题常与“化学平衡”内容相结90但是在本研究中，笔者仅统计涉及“化学反应速率”内容的题目，共109小题，分散在70道大题中。题型包括填空、选择、主观问答、计算以及绘图。通过统计2007年至2012年各年份“化学反应速率”试题的题量（见图1），发现题量大体呈上升趋势，在2010年达到顶峰。
4 “化学反应速率”高考题的考查视角
根据“化学反应速率”探究实验的一般步骤，笔者对“化学反应速率”高考题的考查内容进行分类，主要有实验方案设计、实验现象描述、曲线分析及曲线预测与绘制、化学反应速率计算与比较、理论分析与微观解析、实验结论总结、方程式书写等（见图2）。
分析可知，“化学反应速率”高考题既考查学生设计实验方案、描述实验现象、总结实验结论的“宏观表征”能力，也考查学生进行理论分析与微观解析的“微观表征”能力，还考察学生书写方程式、公式计算的“符号表征”能力以及曲线分析、预测、绘制的“曲线表征”能力。“化学反应速率”高考题与“四重表征”模式紧密结合是这类题目的整体特点。
笔者应用“四重表征”模式为理论基础，又从研究载体、数据呈现方式、考查方式等方面，进一步分析“化学反应速率”高考题的特点。
4.1 研究载体多样，不限反应类型
“化学反应速率”高考题常以实验为依托设计问题。其中所选择的实验研究载体，既有无机化学反应、有机化学反应等真实反应，也有一类以A、B、C表示的虚拟反应。
例如2011年重庆理综卷第10题：一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是：
在这道典型的“化学反应速率”高考题中，以无机化学反应、有机化学反应两种类型多个反应为研究载体，考查外界条件对化学反应速率的影响。
而2011年全国卷28题的研究载体却为“aA（g）+6B（g）=（催化剂）cC（g）（△H-NaCl溶液；“文字描述”型数据，例如对实验现象的描述；“图像曲线”型数据，例如连续定量测定得到的图像曲线等。 在70道“化学反应速率”高考题中，有49道（70%）题目通过给出数据提出问题，数据呈现方式的种类及其题量如表3所示。由统计结果可以看到，“化学反应速率”高考题的数据呈现方式具有多样性，以“图文并茂”的新面貌取代旧时呈现方式的单一性。
“曲线表征”是研究“化学反应速率”重要的表征形式。在70道“化学反应速率”高考题中，以“图像曲线”呈现实验数据的试题总共28道题（40%）。—方面，在“化学反应速率”定量探究实验中，连续测量物理量在反应过程中的变化情况，通过曲线上各点切线斜率的变化可以了解化学反应速率的变化，也可以通过某一时段的物理量差值计算平均反应速率，培养学生图像信息采集与处理能力。另一方面，通过“曲线表征”认识反应，绘制反应图像曲线，要求学生联系反应的“宏观表征”与“微观表征”，由此培养学生的信息迁移能力。
以2009年福建省理综卷化学部分28题为例：“Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比实验。
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。
[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如上图。
（2）请根据上图实验①曲线，计算降解反应在50～150 s内的反应速率：v（p-CP）=_______mol·L-1·s-1。
[解释与结论]
（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H202的角度分析原因：__________。
[思考与交流]
（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：__________________。
这一道“化学反应速率”高考题以“曲线表征”形式反映反应过程。基于图像曲线数据，考查学生推测、设计实验方案，读取数据计算反应速率，从微观角度分析曲线变化趋势，并得出结论——这是一份完整的实验报告，重在考查学生“四重表征”的迁移、转化能力。
这一类考查“曲线表征”能力的题目是“化学反应速率”、“化学平衡”、“化学反应过程能量变化”等反应原理试题特有的。在70道“化学反应速率”高考题中共有19道“曲线分析、预测与绘制”题，出现频率较高。
4.3 考查方式多样，多重角度进行表征
由“化学反应速率”高考题各主要考点的题量统计结果看到，在70道涉及“化学反应速率”的高考题中，有49道（70.0%）题目涉及反应速率的计算、比较，考查学生化学反应速率的定量计算、定性比较能力，出现频率最高。根据“四重表征”模式，定量计算化学反应速率的公式属于反应速率的“符号表征”。
反应速率的计算、比较在“化学反应速率”高考题中的考查方式是多样的，包括“直接给出数据进行计算”、“要求学生从数据表格中读取数据并计算”、“要求学生从图像曲线提取数据并计算”以及“根据理论定性预测反应速率的大小”。通过不同的考查方式考查学生多种表征方式间的转化能力以及数据处理能力，2009年福建省理综卷化学部分28题第（2）小题便是“要求学生从图像曲线提取数据并计算”的典型例子。
笔者统计各种考查方式在这49道高考题中的出现次数，发现“要求学生从数据表格中读取数据”、“要求学生从图像曲线提取数据”两种考查方式出现频率较高（见表4）。
在“化学反应速率”高考题中其他考点的考查方式也同样具有多样性的特点，这是“化学反应速率”探究实验可从多重角度进行表征的性质所决定的。
5、研究结论与启示
5.1 “化学反应速率”高考题研究的结论
从2007年至2012年六年间全国各省、市、地区的82份高考卷中与“化学反应速率”相关的70道高考题来看，其特点为：
（1）‘化学反应速率”高考题涉及的研究载体丰富而不限类型，甚至包括虚拟反应；
（2）但无论是何种实验类型，高考题的考查内容均依据实验设计；
（3）研究发现，曲线是“化学反应速率”高考题中两种主要的数据呈现方式之一。与此同时，对曲线的分析是这一类高考题重要的考查方式之一。
除此之外，“化学反应速率”探究实验作为高中阶段经典定量实验，“化学反应速率”高考题还考查学生实验方案设计、实验现象描述、实验结论总结的“宏观表征”能力，理论分析与微观解析的“微观表征”能力，方程式书写、公式计算的“符号表征”能力。
总体而言，“化学反应速率”高考题与“四重表征”紧紧联系，其中“曲线表征”又体现了尤为突出的地位。
5.2 “化学反应速率”的教学实施建议
5.2.1 对“四重表征”模式教学实施的建议
根据本研究得出的结论，“四重表征”是“化学反应速率”探究实验的重要研究方法，高考题与之紧密联系。“四重表征”模式也将是“化学反应速率”教学重要的教学模式。
在教学过程中，可适当地增设曲线绘制、曲线分析等教学内容，丰富“化学反应速率”实验的探究方式，并将“曲线表征”教学与传统教学中的“宏观表征”、“微观表征”、“符号表征”紧密联系。既可以培养学生对化学反应速率的多重表征能力，也可以培养学生不同表征间的转化、迁移能力，由此加深学生对“化学反应速率”内容的理解及掌握程度。
以“影响反应速率的因素”内容为例，实验教学可设置表5所示教学环节的建议，实施“四重表征”教学模式。
5.2.2 对教学中实验研究载体选取的建议
笔者对人教版教材中涉及“化学反应速率”的相关章节进行分析，统计各个探究实验方案的研究载体，除了草酸与高锰酸钾的反应，其余都是无机化学反应。而草酸与高锰酸钾的反应能否归类于有机反应还有很大争议。教材中实验载体的单一性，常常限制教师的教学。而“化学反应速率”高考题的研究载体确实是丰富而多变的。根据这样的启示，教师可根据学生的知识能力水平设计其他反应类型的实验方案，引导学生加深对化学反应原理的理解。
例如乙酸乙酯水解反应受温度影响较为明显，可设计为探究“温度对反应速率的影响”的实验。人教版选修教材《有机化学基础》第三章第3节第二部分“科学探究”，通过限时定量测定对比组液面高低变化，探究温度、溶液酸碱度对反应速率的影响。此外，王立斌等人运用手持技术仪器连续测定乙酸乙酯水解反应，探究浓度、温度对反应的影响。
5.2.3 对教学中实验探究方法设计的建议
“化学反应速率”高考题已不拘泥于定性实验探究，还突出了实验的“曲线表征”。根据这一特点，培养学生“曲线表征”能力不仅需要适当增加“曲线表征”教学环节，还应对学生的实验活动进行方法指导、培养。
在传统实验仪器的条件下，可将部分简单定量实验开发成连续定量测量实验。以锌与稀硫酸、双氧水的分解等有气体产生的实验为例，可参考选修教材《化学反应原理》第二章第1节实验2-1的装置，定时记录注射器或其他气体体积测量装置的读数变化，根据数据绘制成V-t曲线，并进一步完成对比组的曲线绘制。
随着现代连续定量测量仪器走进课堂，教师还可以引导学生运用先进仪器，突破传统仪器的局限，实现连续数据测量，并绘制曲线。而“手持技术”仪器不仅可以完成曲线绘制，还可以同步记录反应现象，辅助“四重表征”教学。
