一堂公開課逼出來的探究

徐壽坤

（重慶市巴蜀渝東中學）

摘 要：初中出現催化劑的時候，學生很難理解為何它不是反應物而是反應條件？教師習慣于直接給出催化劑概念并讓學生記住實驗室制取氧氣的反應原理。站在學生角度如何輕松理解催化劑和反應物的不同，通過與學生一起進行實驗探究，使學生豁然開朗，收到意料之外的效果。

關鍵詞：催化劑；反應物；實驗探究

教有常法但教無定法。往往很多知識點的處理，我們已習慣用自己認為比較得心應手的方法，正因為如此，我們的“老”教師經常是復制粘貼，很難從自我感覺良好中解脫出來，很難去思考“沒有最好，只有更好”。然而，隨著學生多元認知要求和教學方式多樣化的要求，我們應該批判性地接受經典，創造性地發展經驗，挑戰性地提升自我。

一、問題的提出：二氧化錳為何不是反應物？

初中學生剛接觸化學反應的文字表達式，在學習了氧氣性質的幾個反應后，能夠書寫紅磷、木炭、硫、鐵絲在氧氣中燃燒的文字表達式，知道化學反應可以用“文字表達式”來表示反應物在什么條件下生成什么產物。但是當學習到氧氣實驗室制法時出現了催化劑概念，學生很糾結，為什么過氧化氫溶液中加入二氧化錳生成氧氣，但是二氧化錳卻不寫在箭頭左邊表示反應物呢？教師就習慣說它是催化劑，是反應條件，應寫在箭頭上方，不能寫在箭頭左邊。學生只能聽話地記住了，但心中始終忐忑，也沒來得及多問，勉強糾結著。

二、問題的解決：二氧化錳在這里是催化劑

在今年的公開課上，我重新進行了設計，結果學生聽得茅塞頓開，教師聽得豁然開朗。

按照教材，先在常溫下取5%的過氧化氫溶液用帶火星的木條檢驗，木條不復燃，說明常溫下過氧化氫溶液分解很慢（或很難分解）；緊接著向該溶液中加入少許MnO2，再用帶火星的木條檢驗，木條迅速復燃，說明過氧化氫溶液中加入MnO2可以快速生成氧氣。學生很自然地認為過氧化氫溶液和MnO2都是反應物。學生嘗試著寫出了多種表達式：①過氧化氫+水+二氧化錳→水+氧氣；②過氧化氫+二氧化錳→水+氧氣；③水+二氧化錳→水+氧氣等。只有少數預習過的學生寫出了“過氧化氫MnO2→水+氧氣”。究竟該如何書寫呢？如何判斷反應物究竟是哪些物質？如何確定不是水與二氧化錳作用產生氧氣呢？討論后演示在水中加入二氧化錳觀察并用帶火星木條檢驗，說明水與二氧化錳不能產生氧氣，從而排除了③。引導學生分析，作為反應物，發生了化學變化生成了新物質，“原料”的化學性質一定改變，隨著反應的進行，“原料”質量會越來越少。那么在這個反應中二氧化錳在反應前后化學性質和質量是否改變呢？引出進一步探究：待上述反應停止后，再往試管中加入少量過氧化氫溶液，并用帶火星木條檢驗，發現又產生大量氣泡且木條立即復燃，說明二氧化錳還能加快該反應，重復這個實驗，好像二氧化錳永遠都用不完，說明二氧化錳在該反應中能加快反應的這個化學性質沒有改變。如果把固體分離出來稱量，結果質量也沒有改變。這種物質改變了其他物質的反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有改變，這種物質就叫催化劑。很顯然，它不能作為反應物寫在左邊，從而排除了②，而應是一種特殊的反應條件，寫在箭頭上方。由于生成物中有水，反應前的水相當于沒有反應，所以排除①。至此，學生清楚了催化劑與反應物的區別，同時也強化了催化劑必須同時具備“一變兩不變”的特點。

要證明某物質是催化劑，必須分別證明“一變”和“兩不變”。在加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制氧氣反應中，要證明二氧化錳也是催化劑，該如何操作？引導學生用對比試驗的思想來設計實驗方案。學生經過討論基本能夠得出大概可行的方案。先單獨加熱氯酸鉀并用帶火星的木條檢驗，再用氯酸鉀與二氧化錳的混合物混合加熱，也用帶火星的木條檢驗，對比得出加有二氧化錳以后反應加快。然后將黑色固體分離出來稱量并重復使用，檢驗質量和化學性質是否改變。對此，學生對催化劑的概念心中有數，心里踏實多了。

催化劑還有幾個特點，在這里我這樣講：（1）改變包括加快和減慢，加快的叫正催化劑，減慢的叫負催化劑。比如橡膠的抗老化劑，食品的防腐劑等就是延緩反應的發生。（2）催化劑只能改變反應速率不能改變反應方向。比如騎馬揚鞭可以使馬跑得更快，但不會使馬變換方向。（3）催化劑只能改變快慢不能改變產量。比如1斤面粉做10個包子，產量與快慢無關。（4）催化劑只能使本來可以反應的反應改變快慢，不能使不能反應的反應發生。類似激素可以加快母雞生蛋，但是不能使公雞生蛋。（5）催化劑在反應前后化學性質不變，物理性質可能改變。因為催化劑實際上參與了反應，只是反應過程中又變了回來，終點又回到了起點。在這個過程中，顆粒的聚集狀態發生了改變，即物理性質可能改變。（6）催化劑又叫觸媒，即接觸的媒介。催化劑在反應中的作用就叫催化作用。人體中的消化酶就是一種高效催化劑，如唾液淀粉酶可以將淀粉轉化為麥芽糖等。

編輯 任壯