“基于實(shí)驗(yàn)條件下的催化反應(yīng)再研究”優(yōu)質(zhì)課教學(xué)設(shè)計(jì)案例賞析

◇ 北京 高利娜 指導(dǎo)教師 王 春 韓繼濱

(作者單位：1. 北京市大興區(qū)興華中學(xué) 2. 北京教育學(xué)院 3. 北京市大興區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校)

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“基于實(shí)驗(yàn)條件下的催化反應(yīng)再研究”優(yōu)質(zhì)課教學(xué)設(shè)計(jì)案例賞析

◇ 北京 高利娜1指導(dǎo)教師 王 春2韓繼濱3

1 教學(xué)背景分析

1.1 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

本節(jié)的重點(diǎn)是幫助學(xué)生認(rèn)識催化劑,理解不同催化劑催化效果是不一樣的,使用正催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,因?yàn)樗淖兞朔磻?yīng)的路徑,降低了反應(yīng)所需要的活化能．對于催化劑參加反應(yīng)歷程的實(shí)驗(yàn)探究是本節(jié)的難點(diǎn)之一，在整個(gè)探究過程中,貫穿“觀察與思考相結(jié)合”“邏輯與想象相融合”的思維活動,要求考生的思維具有全面性、開放性、深刻性和批判性．

1.2 學(xué)生情況分析

在《選修4》的學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)了解了催化劑的一些性質(zhì)．基于高三實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí),學(xué)生已掌握了一些實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì)方案，但對催化劑是否參與反應(yīng)沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過．所以,要注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注：如果催化劑參與反應(yīng),產(chǎn)物會是什么?培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行探究的能力，使學(xué)生在知識上升華,在認(rèn)識上提升,在能力上提高．

2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

2.1 知識與技能

1) 知道正催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率,因?yàn)榻档土朔磻?yīng)所需要的活化能．

2) 認(rèn)識不同催化劑催化效果的不一樣,掌握催化劑參與反應(yīng)的基本規(guī)律．

3) 初步學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究反應(yīng)的發(fā)生．

2.2 過程與方法

1) 通過學(xué)習(xí)FeCl3催化H2O2分解反應(yīng)的過程,了解催化劑參與化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制,加深對催化劑的認(rèn)識．

2) 通過Fe2+溶液中加KSCN溶液,再加H2O2溶液,溶液先變紅后褪色的分析,培養(yǎng)學(xué)生對異常現(xiàn)象的探究能力．

3) 通過分組實(shí)驗(yàn)探究FeCl3是否參與H2O2分解反應(yīng)的歷程,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動手能力,增強(qiáng)歸納和演繹的邏輯思維能力．

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀

1) 通過生活、生產(chǎn)實(shí)際中的例子激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)視角觀察生活的能力.

2) 通過分組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),讓學(xué)生體會合作精神的重要性．

3 教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn):催化劑的性質(zhì)．難點(diǎn):催化劑參與反應(yīng)的歷程,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析和結(jié)論．

4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)1 認(rèn)識催化劑.

【課題引入】 展示有關(guān)催化劑的熱點(diǎn)問題,突出研究催化劑的重要性,引入學(xué)習(xí)催化劑的課題．另外,展示《化學(xué)反應(yīng)原理》一書第22頁催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,引導(dǎo)學(xué)生回歸課本,重視課本上的實(shí)驗(yàn)．

【問題提出】 催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,那么催化劑是否參與了H2O2分解的反應(yīng),如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證呢?

(設(shè)計(jì)意圖:通過展示現(xiàn)代生活中催化劑的熱點(diǎn)問題引出課題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)通過課本上有關(guān)催化劑學(xué)習(xí)的展示,讓學(xué)生回歸課本,知道正催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,是因?yàn)樗淖兞朔磻?yīng)的路徑,降低了反應(yīng)所需要的活化能．)

環(huán)節(jié)2 催化劑參與化學(xué)反應(yīng)的歷程.

【提出問題】 如果FeCl3作為催化劑參加了反應(yīng),如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(要求:寫出實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論)．

【學(xué)生回答】 如果參與了反應(yīng),Fe3+應(yīng)該被還原成了Fe2+,應(yīng)該設(shè)計(jì)檢驗(yàn)Fe2+的方案．

取FeCl3和H2O2反應(yīng)后的溶液于試管中,振蕩,分裝到1號和2號2支試管中,向1號試管中滴加3滴鐵氰化鉀溶液,若有藍(lán)色沉淀生成,則證明催化劑的確參與了反應(yīng)．

【任務(wù)1】 1) 完成實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證．

2) 請寫出FeCl3和H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式．

圖1

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】 按照如圖1裝置分組實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)步驟: 把1號試管中1/2的溶液分到2號試管中留做對比,在1號試管中檢驗(yàn)Fe2+.

【學(xué)生活動】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,書寫FeCl3和H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式

2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl.

【任務(wù)2】 分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:檢查2號試管中有無Fe3+存在.

圖2

【小組實(shí)驗(yàn)】 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,向2號試管中滴加KSCN證明,如圖2所示.

【交流評價(jià)】 在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下,證明有Fe3+存在.

【問題提出】 溶液變紅,說明有Fe3+的存在,通過任務(wù)1已經(jīng)證明了Fe3+參加了反應(yīng),那Fe3+是如何來的呢?

【學(xué)生回答】 可能是加入了過量的Fe3+,也可能是生成的Fe2+又被雙氧水氧化．

【任務(wù)3】

1) 完成實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證．

2) 請寫出FeCl3和H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式．

圖3

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】 按照如圖3裝置分組實(shí)驗(yàn).

【小組討論】 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明FeCl2能被H2O2氧化成FeCl3.

【任務(wù)4】 把FeCl2和H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式與FeCl3和H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式相加得2H2O2=2H2O+O2↑.

【交流匯報(bào)】 催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率是因?yàn)閰⑴c了反應(yīng)．

(設(shè)計(jì)意圖:提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力．在整個(gè)探究過程中,貫穿“觀察與思考相結(jié)合”“邏輯與想象相融合”的思維活動,要求考生的思維具有全面性、開放性、深刻性和批判性．)

環(huán)節(jié)3 拓展提升,異常現(xiàn)象分析.

【學(xué)生活動】 完成學(xué)案跟蹤練習(xí).

【講解】 催化劑參與了化學(xué)反應(yīng),不同催化劑催化效果不同.

圖4

【提出問題】 實(shí)驗(yàn)中2號試管出現(xiàn)了什么顏色?為什么?

【小組討論】 觀察發(fā)現(xiàn)紅色消失,從平衡移動的角度分析是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3的原因．

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,如圖4．

【講解】 在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象,不要回避,我們可以去尋找原因,去設(shè)計(jì)解決的方案．

(設(shè)計(jì)意圖:提高分析總結(jié)能力,形成實(shí)驗(yàn)探究的思路:理論指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、對比學(xué)習(xí)．)

5 教學(xué)設(shè)計(jì)特色說明和反思

5.1 教學(xué)策略的設(shè)計(jì)

本教學(xué)設(shè)計(jì)以預(yù)測反應(yīng)、科學(xué)探究、對比學(xué)習(xí)等方法，用“催化過程占化工生產(chǎn)總過程的85%以上”引入,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注研究催化劑對化學(xué)反應(yīng)的重要意義．然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究催化劑是否參與了反應(yīng),預(yù)測產(chǎn)物,并進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究,最后得出結(jié)論．教學(xué)設(shè)計(jì)中,依據(jù)學(xué)生對知識認(rèn)識的不斷發(fā)展,按照“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹磻?yīng)原理—設(shè)計(jì)方案—實(shí)驗(yàn)操作—分析現(xiàn)象—得出結(jié)論”的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)探究過程,問題采用驅(qū)動式,活動采用探究式的設(shè)計(jì), 充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,運(yùn)用控制變量的方法對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和方案進(jìn)行比較與判斷、推理與論證．使學(xué)生在知識上得到升華,在認(rèn)識上得到提升,在能力上得到提高．

催化劑參加反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是本節(jié)課的主要難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過程中會出現(xiàn)很多異常現(xiàn)象,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度分析問題,通過引導(dǎo)學(xué)生分析和討論來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),解決問題,提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

最后,對比學(xué)習(xí)在不同溶劑中,溴乙烷與氫氧化鈉的反應(yīng),得出結(jié)論:反應(yīng)條件(溶劑)不同,反應(yīng)原理不同．同時(shí)也總結(jié)提升了學(xué)習(xí)有機(jī)物的一般方法:分析結(jié)構(gòu)→理論預(yù)測→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

5.2 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

本節(jié)課凸顯學(xué)生主體性的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì),通過精心創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知需求,在學(xué)生認(rèn)知需求的驅(qū)動下,結(jié)合已有知識,進(jìn)行思考、分析和討論,逐漸形成新知識,讓學(xué)生充分體驗(yàn)科學(xué)研究的過程,享受自主學(xué)習(xí)的樂趣．

(作者單位：1. 北京市大興區(qū)興華中學(xué) 2. 北京教育學(xué)院 3. 北京市大興區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校)