“尋找過氧化氫分解的催化劑”教學(xué)案例及分析

謝宏蕾

（繁昌縣第三中學(xué) 安徽 繁昌 241200）

在新課程改革的不斷推進(jìn)下，課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位日趨強(qiáng)化，教師與學(xué)生之間的對話與合作也在變得越來越常態(tài)。而在這些互動的過程之中，很多情節(jié)是順著教師的預(yù)設(shè)發(fā)展，新的知識得以流暢地生成，但其中一些課堂中的意外會突然間打亂原有的教學(xué)節(jié)奏，這時教師若能正確地引導(dǎo)，精彩就會不期而至，從而使教學(xué)過程充滿靈氣。在最近的一節(jié)課的教學(xué)中，筆者在進(jìn)行二氧化錳催化過氧化氫分解的實驗中，傾倒過氧化氫溶液時有少量液體沿試管外壁滴落，前排學(xué)生發(fā)現(xiàn)滴落的過氧化氫溶液遇到水泥地面時立即產(chǎn)生大量的氣泡，不由地大叫，引發(fā)了全班學(xué)生的好奇心。于是筆者因勢利導(dǎo)，給學(xué)生準(zhǔn)備了一節(jié)化學(xué)實驗課《尋找過氧化氫分解的催化劑》，學(xué)生的熱情和積極性被極大地調(diào)動，主動地參與催化劑的尋找，主動去探究，主動去發(fā)現(xiàn)，主動去思考。在探究的氛圍中，學(xué)生強(qiáng)化了知識，增強(qiáng)了動手能力，更提高了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣空前的高漲。

一、教學(xué)過程實錄

（地點(diǎn)：化學(xué)實驗室。實驗前教師的組織和學(xué)生的準(zhǔn)備從略）

師：同學(xué)們，在上一節(jié)課的演示實驗中，有同學(xué)看到落在水泥地面上的過氧化氫溶液迅速的分解，產(chǎn)生大量的氣泡，大家猜想一下，水泥在該反應(yīng)中可能充當(dāng)什么角色呢？

生：催化劑。

師：好，今天我們就哪些物質(zhì)是過氧化氫溶液分解反應(yīng)的催化劑來一次狂想！你們的實驗臺上有我按你們每個實驗小組要求準(zhǔn)備的各種藥品，你們的“菜單”真是太豐富了，我準(zhǔn)備得很辛苦啊！那么你們自己都準(zhǔn)備了什么呢？

生：我?guī)Я四嗤痢⑽矣兴嘣⑽規(guī)Я宋野殖榈南銦熁摇⑽規(guī)Я撕}卜和土豆、我刮了一些鐵銹、我?guī)Я宋覌尩慕疸y首飾、我有些鐵釘和銅絲、我?guī)Я诵╇u蛋殼……

師：很好！大家回去都做了充分的思考和準(zhǔn)備，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，今天我們好好的探究一下，究竟哪些物質(zhì)可以催化過氧化氫溶液的分解，但實驗之前，請同學(xué)們告訴我，催化劑在反應(yīng)之中的特點(diǎn)。

生：催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不變。

師：那如何驗證生成的氣體是氧氣呢？

生：用帶火星的木條檢驗，如果復(fù)燃則是氧氣，如果不復(fù)燃則不是氧氣。

師：對！所以希望大家在實驗過程中一定要隨時考慮催化劑的特點(diǎn)。你們的實驗?zāi)銈冏鲋鳎≌埻瑢W(xué)們按實驗小組動手探究。

（學(xué)生三人一組，認(rèn)真的動手實驗，并對于實驗中的現(xiàn)象進(jìn)行了熱烈的討論。教師巡回做一些實驗動作的指導(dǎo)和參與學(xué)生的討論，大約15分鐘過后，學(xué)生進(jìn)行交流，教師根據(jù)學(xué)生的回答作出引導(dǎo)和說明。）

師：請第一小組同學(xué)將你們的發(fā)現(xiàn)和同學(xué)們交流一下。

生：我們小組使用了以下藥品和實驗材料，有二氧化錳、氧化銅粉末、泥土以及硫酸銅溶液。經(jīng)過實驗我們發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)都能使過氧化氫溶液反應(yīng)加快，其中二氧化錳的催化速度最快，硫酸銅溶液的催化速度先慢后快，而氧化銅粉末和泥土對過氧化氫溶液的分解都有一定的催化效果，但催化過氧化氫的分解速度較慢。針對以上一些實驗現(xiàn)象，本小組一致認(rèn)為：二氧化錳，氧化銅粉末，泥土以及硫酸銅溶液均可以做過氧化氫溶液分解的催化劑。

師：非常好！這位同學(xué)的表述十分有條理，實驗結(jié)論也真實可靠，但我有一個疑問：你們?nèi)绾未_定這些物質(zhì)是催化劑而不是反應(yīng)物呢？

生：我們小組做了對比實驗，雖然我們無法稱量它們的質(zhì)量是否改變，但發(fā)現(xiàn)同一份二氧化錳或氧化銅總能反復(fù)的催化過氧化氫溶液的分解，所以我們都一致認(rèn)為它們就是該反應(yīng)的催化劑。

師：你的回答讓我很滿意！我贊同你們的結(jié)論。

師：第二小組，你們有什么發(fā)現(xiàn)呢？

生1：我們小組實驗了二氧化錳粉末，高錳酸鉀粉末以及一些紅磚粉末。三種粉末都能加快反應(yīng)的進(jìn)行，但我們小組卻未能達(dá)成一致的決定，原因便出在高錳酸鉀粉末是否是催化劑上。我和小明都覺得高錳酸鉀是反應(yīng)的催化劑，因為在過氧化氫溶液中加入高錳酸鉀粉末后，過氧化氫分解十分劇烈，而且試管明顯發(fā)熱，如果往反應(yīng)后的試管中再加入一些過氧化氫溶液，反應(yīng)又能繼續(xù)，所以我們十分堅持自己的結(jié)論，但小剛不同意我們的觀點(diǎn)。

師：小剛，你是怎么想的呢？

生2：老師，我覺得是高錳酸鉀和過氧化氫反應(yīng)生成了氧氣，所以高錳酸鉀是反應(yīng)物之一，但是為什么往反應(yīng)后的試管中繼續(xù)加入過氧化氫溶液時，反應(yīng)又能發(fā)生我無法解釋！

師：這樣，我們?nèi)喽紒韺⑦@個實驗重復(fù)做一次，然后集思廣議，請同學(xué)們?yōu)樗麄冊u評理。

（每個小組都做了一組實驗，實驗中紫色的高錳酸鉀在反應(yīng)后顏色褪去，并且有黃褐色物質(zhì)產(chǎn)生，反應(yīng)果然十分劇烈，有些反應(yīng)中的液體甚至沖出了試管，但同學(xué)們的爭論卻比該反應(yīng)還要劇烈！兩方的觀點(diǎn)都有人支持，教師稍作平息。）

生3：老師，我認(rèn)為高錳酸鉀是反應(yīng)物，因為紫色消失，有黃褐色的新物質(zhì)生成。

生4：難道顏色改變就發(fā)生化學(xué)反應(yīng)了嗎？有可能是物理變化導(dǎo)致的顏色改變，所以高錳酸鉀一定是該反應(yīng)的催化劑！

師：不管結(jié)果是什么，同學(xué)們這種樂于思考，敢于質(zhì)疑的精神是值得表揚(yáng)的！那么真相是什么呢？請看我的板書。

（中性及堿性條件下：2KMnO4＋H2O2＝2MnO2＋2KOH＋2O2↑）

所以高錳酸鉀不是該反應(yīng)的催化劑，你們說為什么往反應(yīng)后的試管中繼續(xù)加入過氧化氫溶液時，反應(yīng)又能發(fā)生是怎么回事呢？

生：是反應(yīng)中生成的二氧化錳產(chǎn)生的催化效果。

師：你們的回答太棒了！

師：第三小組同學(xué)，到你們了。

生：我們小組實驗的是二氧化錳以及香煙灰和土豆。二氧化錳的催化作用就不講了，讓我們驚訝的是香煙灰和土豆真的能催化過氧化氫溶液的分解！而且土豆的催化效果還真不錯！

師：我也很驚訝你們的發(fā)現(xiàn)，順便問一句，你怎么想起帶土豆來做實驗?zāi)兀?/p>

生：我在做中考模擬試題時讀到了有關(guān)的信息，所以我就想驗證一下。

師：學(xué)好化學(xué)的一個重要的方法，就是“做中學(xué)”在做題的同時，增加自身的知識面，你做的很好！土豆之所以能催化過氧化氫的分解，是因為在土豆中有一種能催化過氧化氫分解的活性物質(zhì)——酶。我這里有一瓶從藥店買來的3%的雙氧水，有哪位同學(xué)身上存在沒有愈合的傷口嗎？（還真有一位）我來用這高效綠色環(huán)保的消毒劑給你的傷口消消毒。

請注意你傷口上的變化！

生：變白了，好像有很多細(xì)小的氣泡。

師：這是為什么呢？

生：看來我們?nèi)梭w內(nèi)也存在著一些類似的酶，也能催化過氧化氫的分解。

師：你的表述就是我心中的答案！第四小組同學(xué)，你們誰來發(fā)言呢？

生：我們小組實驗了食鹽、氯化銅溶液、鐵銹以及銅絲和鐵絲。經(jīng)過反復(fù)的實驗發(fā)現(xiàn)：氯化銅溶液和鐵銹有較好的催化效果，但食鹽、銅絲、鐵絲卻不能明顯的催化過氧化氫溶液的分解。

師：氯化銅溶液和鐵銹確實對過氧化氫有催化效果。請問氯化鈉不能催化過氧化氫溶液的分解，而氯化銅溶液卻可以，那么，氯化銅溶液中的有效成分是什么呢？

生：應(yīng)該是銅離子，因為氯化鈉溶液中也含有氯離子，但卻沒有催化效果，所以銅離子是過氧化氫溶液分解的有效成分。

師：你回答的非常準(zhǔn)確，在前面小組中使用的硫酸銅溶液，有效成分也是銅離子。

師：第五小組的同學(xué)，你們有什么發(fā)現(xiàn)呢？

生：我們小組除了實驗了前面同學(xué)驗證過的化學(xué)藥品，還驗證了金、銀以及鉑金這三種貴重金屬是否對過氧化氫溶液的分解有催化效果。

師：你們的實驗結(jié)果我和同學(xué)們都很期待！

生：在這三種金屬之中，鉑金的催化效果最好，銀次之，黃金好像不能催化。

師：你們的探究精神讓人欽佩，事實證明你們是對的，有些潛水艇和導(dǎo)彈就是用高濃度的過氧化氫溶液作為燃料，而催化劑就是金屬銀，你們有沒有注意到過氧化氫分解時，試管外壁有什么變化？（發(fā)熱！）而高濃度過氧化氫分解時所放出的熱量是十分驚人的，可以推動渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)！對了，這些金銀首飾都十分貴重，你把它們帶到學(xué)校，你媽媽知道嗎？請一定要保管好了，千萬別弄丟了！

生：老師您放心，我媽知道的，而且很支持我的實驗，待會下課她會來學(xué)校把首飾取回家的。

師：真為你感到幸福，有這樣的一個好媽媽！因為她的支持，讓我們對過氧化氫溶液分解的催化劑種類的探求又多了兩個答案。在這，我代表全班同學(xué)向你的媽媽表示感謝！

（熱烈鼓掌）

師：下面請同學(xué)們將剛才的討論與交流的過程回顧一下，總結(jié)并記錄哪些物質(zhì)可以作為過氧化氫溶液分解的催化劑，而哪些物質(zhì)不是催化劑，并認(rèn)真填寫本次實驗報告。如果同學(xué)們還有什么新的發(fā)現(xiàn)，可以下課后來和我交流討論。

（一節(jié)課在輕松愉快的氛圍中結(jié)束了）

二、課例分析

本節(jié)課是中考考前的一節(jié)復(fù)習(xí)課中，一次課堂演示實驗出現(xiàn)的意外所引發(fā)的一堂實驗探究課。此次實驗課通過學(xué)生自主探究，進(jìn)一步鞏固了學(xué)生對催化劑知識的認(rèn)識，也真正的將課堂還給了學(xué)生，較好地完成了教學(xué)目標(biāo)。反思本節(jié)課的教學(xué)過程有以下幾點(diǎn)感悟：

1．注重課堂資源的挖掘，冷靜從容應(yīng)對課堂中的“意外”，化腐朽為神奇

在教學(xué)準(zhǔn)備和課堂演繹中，教師必須對所授知識進(jìn)行精心的預(yù)設(shè)，但絕不能大包大攬，毫無彈性，必須給學(xué)生知識的生成留下足夠的空間。這就要求教師在教學(xué)中以開放的心態(tài)靈活地掌控課堂，沉著冷靜地應(yīng)對課堂中可能出現(xiàn)的“意外”，教師此時要有敢于正視意料之外情形的精神，讓學(xué)生敢于發(fā)問，決不能為了教學(xué)的流暢將學(xué)生思想的萌芽扼殺在搖籃中，應(yīng)因勢利導(dǎo)，深入挖掘課堂資源，發(fā)揮教學(xué)機(jī)智，隨時的調(diào)整課堂教學(xué)的進(jìn)程，讓“意外”成為知識生成的新的增長點(diǎn)。這樣你會發(fā)現(xiàn)，一節(jié)課下來，學(xué)生的積極性被極大地調(diào)動，從而在思考的深度，問題的切入點(diǎn)方面時常超越你的預(yù)期，課堂上下生機(jī)勃勃，精彩紛呈。比如本節(jié)課中，學(xué)生對氯化銅催化過氧化氫溶液的思考就很出乎我的意料，他們居然能通過對比實驗，分析出氯化銅催化過氧化氫溶液分解的有效成分是銅離子！所以更讓我進(jìn)一步堅定地認(rèn)識到：學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不僅僅是知識的接收過程，更是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程，甚至可以這么說，新知識在某些學(xué)生的頭腦中經(jīng)歷了一個再發(fā)現(xiàn)的過程。可見留給學(xué)生一定的生成空間，對調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識是多么的重要。

2．精心設(shè)計學(xué)生實驗，處處體現(xiàn)學(xué)生的意圖，滿足學(xué)生的探究欲

在本節(jié)課的實驗準(zhǔn)備中，我事先讓每個實驗小組列出自主實驗所需要的藥品清單，并在準(zhǔn)備實驗的時候盡量滿足他們的要求，盡管有些藥品一看就不可能是催化過氧化氫分解的催化劑，但老師的這種思維定勢往往會扼殺學(xué)生的探究欲望，只有學(xué)生在經(jīng)歷了失敗和挫折之后，才能對正確的知識產(chǎn)生更加深刻的記憶。所以，教師如能在所有的學(xué)生實驗課的準(zhǔn)備工作中，先讓學(xué)生將所要做的實驗事先預(yù)習(xí)，然后提出各自小組的不同方案，教師再給予滿足，可能對調(diào)動學(xué)生的積極性有莫大的好處。除了教師自己準(zhǔn)備之外，我還調(diào)動學(xué)生用生活中常見的物品和材料來驗證生活中有哪些物質(zhì)也可以作為過氧化氫溶液分解的催化劑，讓學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，去發(fā)現(xiàn)去尋找去思考，感受身邊處處有化學(xué)，這樣對于學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性是非常有利的。當(dāng)學(xué)生在自己所要求的實驗情境中動手操作時，必然會全身心的投入其中，激發(fā)思維的靈感，親自體驗變化就在自己手中發(fā)生，知識在自己腦中形成。

3．把課堂還給學(xué)生，自主、合作、探究，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人

在本節(jié)課的教學(xué)中，堅持以學(xué)生為主體，教師主要以啟發(fā)引導(dǎo)為主，真正的把課堂還給了學(xué)生。學(xué)生在實驗中親自設(shè)計了各種探究方式，三人一組進(jìn)行合作和交流，將實驗現(xiàn)象以及小組內(nèi)討論的結(jié)果由小組發(fā)言人在課堂上和其他小組進(jìn)行交流，然后由老師進(jìn)行引導(dǎo)和評價。這種做法既鍛煉了學(xué)生之間的合作探究能力，也能促進(jìn)學(xué)生積極思考，手腦并用，通過小組之間的交流與討論使自己的發(fā)現(xiàn)能和同學(xué)們共同分享，同時也強(qiáng)化了學(xué)生言語的表達(dá)，可謂一舉多得。

在課堂中有生活經(jīng)驗的傳遞，在課堂中有自己表達(dá)的空間，在課堂中有與同學(xué)的交流和分享，在課堂中有老師及時的釋疑與解惑，我想，這樣的課堂正是學(xué)生所需要的。