基于證據推理改進初中化學“分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的作用”實驗

劉桂芬

一、提出問題

人教版化學九年級上冊第二單元課題3《制取氧氣》第2課時探究實驗“分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的作用”。實驗通過三步操作幫助學生理解二氧化錳作為催化劑的作用及其特點。筆者在課堂實施過程中發現：1.重復往同一支試管中加入相同濃度的過氧化氫溶液，導致過氧化氫溶液的濃度下降，造成第二、三次的帶火星的木條不容易復燃，造成學生不能觀察到“化學性質沒有改變”的實驗現象。2.整個過程并沒有實驗現象證明該反應前后，二氧化錳的質量沒有改變。

二、目前的研究狀況

查閱文獻資料可知，同行們對本實驗的探索一直在進行中。有很多可以借鑒的成果。如，1.將二氧化錳通過502膠水附著在玻璃棒上隨時實現接觸與分離，有利于學生觀察實驗現象。2.利用瓷片作為二氧化錳的載體，控制反應速度，改良制取實驗。3.將水泥和二氧化錳混合制作混合物顆粒用于實驗，同時改進實驗裝置。4.利用“袋泡茶”探究催化劑二氧化錳的作用。這些研究為筆者提供了很豐富的思路。在實驗室根據文獻指引去實踐操作，發現這些操作起來并不容易，不適用于開展學生分組探究實驗。

三、實驗改進

1.實驗用品

大支試管、10%過氧化氫溶液、銅片、502膠水、二氧化錳粉末、電子天平、電吹風、燒杯、火柴、酒精燈。

2.實驗改進創新

3.實驗探究過程

環節一：設置情境，引入新知

如果魚塘里缺氧，就會造成大量的魚死亡，對漁民造成很大的經濟損失。漁民們常用一種叫做“氧來樂”的增氧劑給魚塘增氧。“氧來樂”的主要成分“過氧化氫”會分解成氧氣和水。

提問1：從以上圖片資料，你可以獲取什么信息？

答：_______________________

環節二：神奇的二氧化錳

思考：1為什么加入二氧化錳之后，帶火星的木條就能復燃了？

答：_______________________

環節三：實驗尋真知

疑問：在這里，二氧化錳到底是什么角色？完成以下實驗探究，你可能就有答案啦！

實驗探究：分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的作用

步驟1：將沾滿二氧化錳的銅片放在小燒杯中，稱量其總質量m1=_____。

步驟2：取4支試管，分別加入10毫升的15%過氧化氫溶液，完成下列實驗。

1.對比①②號試管的實驗現象，可知銅片對過氧化氫反應生成氧氣的速度______（有/沒有）影響;

2.對比①③號試管的實驗現象，可知502膠水對過氧化氫反應生成氧氣的速度? ? ? （有/沒有）影響;

3.對比①②③④號試管的實驗現象，可知二氧化錳______（有/沒有）影響過氧化氫反應生成氧氣的速度。

步驟3：將④號試管中的銅片取出來，放小燒杯中，用電吹風開小檔將其吹干，稱量總質量m2=___;可得：m1__m2（>、<、=）

實驗小結：該反應前后，二氧化錳的質量______（變/不變）

步驟4：把吹干后的銅片再次伸入上面的試管①、②、③中，再將帶火星的木條伸入試管中。觀察現象，并記錄。

①15%過氧化氫溶液? ? ? ②15%過氧化氫溶液? ? ?③15%過氧化氫溶液

現象：_______________________

結論：經過④號試管反應后的二氧化錳______（不能/還能）繼續使過氧化氫快速產生氧氣。

四、改進實驗設計優點

1.實驗探究流程更嚴謹。經過實驗步驟的改編，先是對比有無二氧化錳的實驗現象，引發思考，二氧化錳在反應中的作用是什么？繼而在教師的引導下，利用控制變量法實現實驗探究。對比實驗現象，理解影響過氧化氫溶液分解產生氧氣的速度的是二氧化錳。始終遵循單一變量原則，重復實驗原則，探究過程嚴謹。

2.改進實驗，利于操作。實驗經過改進，將二氧化錳粉末附著在銅片上，不需要過濾、洗滌、干燥達到回收二氧化錳進行稱量，隨時實現固液分離，便于稱量反應前后固體粉末的質量。使用電吹風熱干銅片，方便快速。整個實驗的改進更加適合學生分組實驗，操作簡單，方便快捷。

3.實驗現象更加明顯。環節二中，加入二氧化錳前，帶火星的木條沒有復燃，加入二氧化錳之后，帶火星的木條復燃了，現象對比明顯。環節三步驟2中，四個實驗的現象對比很明顯，只有將帶火星的木條伸入第四支試管中，木條復燃了。在環節三步驟4通過將同一銅片放入三支裝有相同濃度相同體積的試管中，學生明顯能觀察到帶火星的木條保持復燃，幫助學生理解固體粉末的化學性質不變。

4.證據推理更直觀。在環節三步驟3中，學生通過簡單的實驗操作便可以觀察到反應前后固體粉末的質量不變，在環節三步驟4中，學生通過反復3次相同的實驗，觀察到相同的實驗現象，理解反應前后固體粉末的化學性質不變。

責任編輯? 楊? 杰