“尋找過氧化氫分解的催化劑”教學案例及分析

謝宏蕾

（繁昌縣第三中學 安徽 繁昌 241200）

在新課程改革的不斷推進下，課堂教學中學生的主體地位日趨強化，教師與學生之間的對話與合作也在變得越來越常態。而在這些互動的過程之中，很多情節是順著教師的預設發展，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節奏，這時教師若能正確地引導，精彩就會不期而至，從而使教學過程充滿靈氣。在最近的一節課的教學中，筆者在進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，前排學生發現滴落的過氧化氫溶液遇到水泥地面時立即產生大量的氣泡，不由地大叫，引發了全班學生的好奇心。于是筆者因勢利導，給學生準備了一節化學實驗課《尋找過氧化氫分解的催化劑》，學生的熱情和積極性被極大地調動，主動地參與催化劑的尋找，主動去探究，主動去發現，主動去思考。在探究的氛圍中，學生強化了知識，增強了動手能力，更提高了發現問題、分析問題和解決問題的能力，學習化學的興趣空前的高漲。

一、教學過程實錄

（地點：化學實驗室。實驗前教師的組織和學生的準備從略）

師：同學們，在上一節課的演示實驗中，有同學看到落在水泥地面上的過氧化氫溶液迅速的分解，產生大量的氣泡，大家猜想一下，水泥在該反應中可能充當什么角色呢？

生：催化劑。

師：好，今天我們就哪些物質是過氧化氫溶液分解反應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備的各種藥品，你們的“菜單”真是太豐富了，我準備得很辛苦啊！那么你們自己都準備了什么呢？

生：我帶了泥土、我有水泥渣、我帶了我爸抽的香煙灰、我帶了胡蘿卜和土豆、我刮了一些鐵銹、我帶了我媽的金銀首飾、我有些鐵釘和銅絲、我帶了些雞蛋殼……

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

生：催化劑在化學反應前后化學性質和質量不變。

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，如果復燃則是氧氣，如果不復燃則不是氧氣。

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。你們的實驗你們做主！請同學們按實驗小組動手探究。

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

師：請第一小組同學將你們的發現和同學們交流一下。

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。經過實驗我們發現，這些物質都能使過氧化氫溶液反應加快，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象，本小組一致認為：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！這位同學的表述十分有條理，實驗結論也真實可靠，但我有一個疑問：你們如何確定這些物質是催化劑而不是反應物呢？

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

師：你的回答讓我很滿意！我贊同你們的結論。

師：第二小組，你們有什么發現呢？

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的進行，但我們小組卻未能達成一致的決定，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，而且試管明顯發熱，如果往反應后的試管中再加入一些過氧化氫溶液，反應又能繼續，所以我們十分堅持自己的結論，但小剛不同意我們的觀點。

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生成了氧氣，所以高錳酸鉀是反應物之一，但是為什么往反應后的試管中繼續加入過氧化氫溶液時，反應又能發生我無法解釋！

師：這樣，我們全班都來將這個實驗重復做一次，然后集思廣議，請同學們為他們評評理。

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

生3：老師，我認為高錳酸鉀是反應物，因為紫色消失，有黃褐色的新物質生成。

生4：難道顏色改變就發生化學反應了嗎？有可能是物理變化導致的顏色改變，所以高錳酸鉀一定是該反應的催化劑！

師：不管結果是什么，同學們這種樂于思考，敢于質疑的精神是值得表揚的！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的催化劑，你們說為什么往反應后的試管中繼續加入過氧化氫溶液時，反應又能發生是怎么回事呢？

生：是反應中生成的二氧化錳產生的催化效果。

師：你們的回答太棒了！

師：第三小組同學，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現，順便問一句，你怎么想起帶土豆來做實驗呢？

生：我在做中考模擬試題時讀到了有關的信息，所以我就想驗證一下。

師：學好化學的一個重要的方法，就是“做中學”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——酶。我這里有一瓶從藥店買來的3%的雙氧水，有哪位同學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，好像有很多細小的氣泡。

師：這是為什么呢？

生：看來我們人體內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，你們誰來發言呢？

生：我們小組實驗了食鹽、氯化銅溶液、鐵銹以及銅絲和鐵絲。經過反復的實驗發現：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，你們有什么發現呢？

生：我們小組除了實驗了前面同學驗證過的化學藥品，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：你們的實驗結果我和同學們都很期待！

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轉！對了，這些金銀首飾都十分貴重，你把它們帶到學校，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，我代表全班同學向你的媽媽表示感謝！

（熱烈鼓掌）

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

（一節課在輕松愉快的氛圍中結束了）

二、課例分析

本節課是中考考前的一節復習課中，一次課堂演示實驗出現的意外所引發的一堂實驗探究課。此次實驗課通過學生自主探究，進一步鞏固了學生對催化劑知識的認識，也真正的將課堂還給了學生，較好地完成了教學目標。反思本節課的教學過程有以下幾點感悟：

1．注重課堂資源的挖掘，冷靜從容應對課堂中的“意外”，化腐朽為神奇

在教學準備和課堂演繹中，教師必須對所授知識進行精心的預設，但絕不能大包大攬，毫無彈性，必須給學生知識的生成留下足夠的空間。這就要求教師在教學中以開放的心態靈活地掌控課堂，沉著冷靜地應對課堂中可能出現的“意外”，教師此時要有敢于正視意料之外情形的精神，讓學生敢于發問，決不能為了教學的流暢將學生思想的萌芽扼殺在搖籃中，應因勢利導，深入挖掘課堂資源，發揮教學機智，隨時的調整課堂教學的進程，讓“意外”成為知識生成的新的增長點。這樣你會發現，一節課下來，學生的積極性被極大地調動，從而在思考的深度，問題的切入點方面時常超越你的預期，課堂上下生機勃勃，精彩紛呈。比如本節課中，學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！所以更讓我進一步堅定地認識到：學生的學習過程不僅僅是知識的接收過程，更是一個發現問題、分析問題、解決問題的過程，甚至可以這么說，新知識在某些學生的頭腦中經歷了一個再發現的過程。可見留給學生一定的生成空間，對調動學生的創造力，培養創新意識是多么的重要。

2．精心設計學生實驗，處處體現學生的意圖，滿足學生的探究欲

在本節課的實驗準備中，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生的探究欲望，只有學生在經歷了失敗和挫折之后，才能對正確的知識產生更加深刻的記憶。所以，教師如能在所有的學生實驗課的準備工作中，先讓學生將所要做的實驗事先預習，然后提出各自小組的不同方案，教師再給予滿足，可能對調動學生的積極性有莫大的好處。除了教師自己準備之外，我還調動學生用生活中常見的物品和材料來驗證生活中有哪些物質也可以作為過氧化氫溶液分解的催化劑，讓學生從已有的生活經驗出發，去發現去尋找去思考，感受身邊處處有化學，這樣對于學生學習化學的積極性是非常有利的。當學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，激發思維的靈感，親自體驗變化就在自己手中發生，知識在自己腦中形成。

3．把課堂還給學生，自主、合作、探究，讓學生成為學習的主人

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

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