“寻找过氧化氢分解的催化剂”教学案例及分析

谢宏蕾

（繁昌县第三中学 安徽 繁昌 241200）

在新课程改革的不断推进下，课堂教学中学生的主体地位日趋强化，教师与学生之间的对话与合作也在变得越来越常态。而在这些互动的过程之中，很多情节是顺着教师的预设发展，新的知识得以流畅地生成，但其中一些课堂中的意外会突然间打乱原有的教学节奏，这时教师若能正确地引导，精彩就会不期而至，从而使教学过程充满灵气。在最近的一节课的教学中，笔者在进行二氧化锰催化过氧化氢分解的实验中，倾倒过氧化氢溶液时有少量液体沿试管外壁滴落，前排学生发现滴落的过氧化氢溶液遇到水泥地面时立即产生大量的气泡，不由地大叫，引发了全班学生的好奇心。于是笔者因势利导，给学生准备了一节化学实验课《寻找过氧化氢分解的催化剂》，学生的热情和积极性被极大地调动，主动地参与催化剂的寻找，主动去探究，主动去发现，主动去思考。在探究的氛围中，学生强化了知识，增强了动手能力，更提高了发现问题、分析问题和解决问题的能力，学习化学的兴趣空前的高涨。

一、教学过程实录

（地点：化学实验室。实验前教师的组织和学生的准备从略）

师：同学们，在上一节课的演示实验中，有同学看到落在水泥地面上的过氧化氢溶液迅速的分解，产生大量的气泡，大家猜想一下，水泥在该反应中可能充当什么角色呢？

生：催化剂。

师：好，今天我们就哪些物质是过氧化氢溶液分解反应的催化剂来一次狂想！你们的实验台上有我按你们每个实验小组要求准备的各种药品，你们的“菜单”真是太丰富了，我准备得很辛苦啊！那么你们自己都准备了什么呢？

生：我带了泥土、我有水泥渣、我带了我爸抽的香烟灰、我带了胡萝卜和土豆、我刮了一些铁锈、我带了我妈的金银首饰、我有些铁钉和铜丝、我带了些鸡蛋壳……

师：很好！大家回去都做了充分的思考和准备，实践是检验真理的唯一标准，今天我们好好的探究一下，究竟哪些物质可以催化过氧化氢溶液的分解，但实验之前，请同学们告诉我，催化剂在反应之中的特点。

生：催化剂在化学反应前后化学性质和质量不变。

师：那如何验证生成的气体是氧气呢？

生：用带火星的木条检验，如果复燃则是氧气，如果不复燃则不是氧气。

师：对！所以希望大家在实验过程中一定要随时考虑催化剂的特点。你们的实验你们做主！请同学们按实验小组动手探究。

（学生三人一组，认真的动手实验，并对于实验中的现象进行了热烈的讨论。教师巡回做一些实验动作的指导和参与学生的讨论，大约15分钟过后，学生进行交流，教师根据学生的回答作出引导和说明。）

师：请第一小组同学将你们的发现和同学们交流一下。

生：我们小组使用了以下药品和实验材料，有二氧化锰、氧化铜粉末、泥土以及硫酸铜溶液。经过实验我们发现，这些物质都能使过氧化氢溶液反应加快，其中二氧化锰的催化速度最快，硫酸铜溶液的催化速度先慢后快，而氧化铜粉末和泥土对过氧化氢溶液的分解都有一定的催化效果，但催化过氧化氢的分解速度较慢。针对以上一些实验现象，本小组一致认为：二氧化锰，氧化铜粉末，泥土以及硫酸铜溶液均可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。

师：非常好！这位同学的表述十分有条理，实验结论也真实可靠，但我有一个疑问：你们如何确定这些物质是催化剂而不是反应物呢？

生：我们小组做了对比实验，虽然我们无法称量它们的质量是否改变，但发现同一份二氧化锰或氧化铜总能反复的催化过氧化氢溶液的分解，所以我们都一致认为它们就是该反应的催化剂。

师：你的回答让我很满意！我赞同你们的结论。

师：第二小组，你们有什么发现呢？

生1：我们小组实验了二氧化锰粉末，高锰酸钾粉末以及一些红砖粉末。三种粉末都能加快反应的进行，但我们小组却未能达成一致的决定，原因便出在高锰酸钾粉末是否是催化剂上。我和小明都觉得高锰酸钾是反应的催化剂，因为在过氧化氢溶液中加入高锰酸钾粉末后，过氧化氢分解十分剧烈，而且试管明显发热，如果往反应后的试管中再加入一些过氧化氢溶液，反应又能继续，所以我们十分坚持自己的结论，但小刚不同意我们的观点。

师：小刚，你是怎么想的呢？

生2：老师，我觉得是高锰酸钾和过氧化氢反应生成了氧气，所以高锰酸钾是反应物之一，但是为什么往反应后的试管中继续加入过氧化氢溶液时，反应又能发生我无法解释！

师：这样，我们全班都来将这个实验重复做一次，然后集思广议，请同学们为他们评评理。

（每个小组都做了一组实验，实验中紫色的高锰酸钾在反应后颜色褪去，并且有黄褐色物质产生，反应果然十分剧烈，有些反应中的液体甚至冲出了试管，但同学们的争论却比该反应还要剧烈！两方的观点都有人支持，教师稍作平息。）

生3：老师，我认为高锰酸钾是反应物，因为紫色消失，有黄褐色的新物质生成。

生4：难道颜色改变就发生化学反应了吗？有可能是物理变化导致的颜色改变，所以高锰酸钾一定是该反应的催化剂！

师：不管结果是什么，同学们这种乐于思考，敢于质疑的精神是值得表扬的！那么真相是什么呢？请看我的板书。

（中性及碱性条件下：2KMnO4＋H2O2＝2MnO2＋2KOH＋2O2↑）

所以高锰酸钾不是该反应的催化剂，你们说为什么往反应后的试管中继续加入过氧化氢溶液时，反应又能发生是怎么回事呢？

生：是反应中生成的二氧化锰产生的催化效果。

师：你们的回答太棒了！

师：第三小组同学，到你们了。

生：我们小组实验的是二氧化锰以及香烟灰和土豆。二氧化锰的催化作用就不讲了，让我们惊讶的是香烟灰和土豆真的能催化过氧化氢溶液的分解！而且土豆的催化效果还真不错！

师：我也很惊讶你们的发现，顺便问一句，你怎么想起带土豆来做实验呢？

生：我在做中考模拟试题时读到了有关的信息，所以我就想验证一下。

师：学好化学的一个重要的方法，就是“做中学”在做题的同时，增加自身的知识面，你做的很好！土豆之所以能催化过氧化氢的分解，是因为在土豆中有一种能催化过氧化氢分解的活性物质——酶。我这里有一瓶从药店买来的3%的双氧水，有哪位同学身上存在没有愈合的伤口吗？（还真有一位）我来用这高效绿色环保的消毒剂给你的伤口消消毒。

请注意你伤口上的变化！

生：变白了，好像有很多细小的气泡。

师：这是为什么呢？

生：看来我们人体内也存在着一些类似的酶，也能催化过氧化氢的分解。

师：你的表述就是我心中的答案！第四小组同学，你们谁来发言呢？

生：我们小组实验了食盐、氯化铜溶液、铁锈以及铜丝和铁丝。经过反复的实验发现：氯化铜溶液和铁锈有较好的催化效果，但食盐、铜丝、铁丝却不能明显的催化过氧化氢溶液的分解。

师：氯化铜溶液和铁锈确实对过氧化氢有催化效果。请问氯化钠不能催化过氧化氢溶液的分解，而氯化铜溶液却可以，那么，氯化铜溶液中的有效成分是什么呢？

生：应该是铜离子，因为氯化钠溶液中也含有氯离子，但却没有催化效果，所以铜离子是过氧化氢溶液分解的有效成分。

师：你回答的非常准确，在前面小组中使用的硫酸铜溶液，有效成分也是铜离子。

师：第五小组的同学，你们有什么发现呢？

生：我们小组除了实验了前面同学验证过的化学药品，还验证了金、银以及铂金这三种贵重金属是否对过氧化氢溶液的分解有催化效果。

师：你们的实验结果我和同学们都很期待！

生：在这三种金属之中，铂金的催化效果最好，银次之，黄金好像不能催化。

师：你们的探究精神让人钦佩，事实证明你们是对的，有些潜水艇和导弹就是用高浓度的过氧化氢溶液作为燃料，而催化剂就是金属银，你们有没有注意到过氧化氢分解时，试管外壁有什么变化？（发热！）而高浓度过氧化氢分解时所放出的热量是十分惊人的，可以推动涡轮高速运转！对了，这些金银首饰都十分贵重，你把它们带到学校，你妈妈知道吗？请一定要保管好了，千万别弄丢了！

生：老师您放心，我妈知道的，而且很支持我的实验，待会下课她会来学校把首饰取回家的。

师：真为你感到幸福，有这样的一个好妈妈！因为她的支持，让我们对过氧化氢溶液分解的催化剂种类的探求又多了两个答案。在这，我代表全班同学向你的妈妈表示感谢！

（热烈鼓掌）

师：下面请同学们将刚才的讨论与交流的过程回顾一下，总结并记录哪些物质可以作为过氧化氢溶液分解的催化剂，而哪些物质不是催化剂，并认真填写本次实验报告。如果同学们还有什么新的发现，可以下课后来和我交流讨论。

（一节课在轻松愉快的氛围中结束了）

二、课例分析

本节课是中考考前的一节复习课中，一次课堂演示实验出现的意外所引发的一堂实验探究课。此次实验课通过学生自主探究，进一步巩固了学生对催化剂知识的认识，也真正的将课堂还给了学生，较好地完成了教学目标。反思本节课的教学过程有以下几点感悟：

1．注重课堂资源的挖掘，冷静从容应对课堂中的“意外”，化腐朽为神奇

在教学准备和课堂演绎中，教师必须对所授知识进行精心的预设，但绝不能大包大揽，毫无弹性，必须给学生知识的生成留下足够的空间。这就要求教师在教学中以开放的心态灵活地掌控课堂，沉着冷静地应对课堂中可能出现的“意外”，教师此时要有敢于正视意料之外情形的精神，让学生敢于发问，决不能为了教学的流畅将学生思想的萌芽扼杀在摇篮中，应因势利导，深入挖掘课堂资源，发挥教学机智，随时的调整课堂教学的进程，让“意外”成为知识生成的新的增长点。这样你会发现，一节课下来，学生的积极性被极大地调动，从而在思考的深度，问题的切入点方面时常超越你的预期，课堂上下生机勃勃，精彩纷呈。比如本节课中，学生对氯化铜催化过氧化氢溶液的思考就很出乎我的意料，他们居然能通过对比实验，分析出氯化铜催化过氧化氢溶液分解的有效成分是铜离子！所以更让我进一步坚定地认识到：学生的学习过程不仅仅是知识的接收过程，更是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程，甚至可以这么说，新知识在某些学生的头脑中经历了一个再发现的过程。可见留给学生一定的生成空间，对调动学生的创造力，培养创新意识是多么的重要。

2．精心设计学生实验，处处体现学生的意图，满足学生的探究欲

在本节课的实验准备中，我事先让每个实验小组列出自主实验所需要的药品清单，并在准备实验的时候尽量满足他们的要求，尽管有些药品一看就不可能是催化过氧化氢分解的催化剂，但老师的这种思维定势往往会扼杀学生的探究欲望，只有学生在经历了失败和挫折之后，才能对正确的知识产生更加深刻的记忆。所以，教师如能在所有的学生实验课的准备工作中，先让学生将所要做的实验事先预习，然后提出各自小组的不同方案，教师再给予满足，可能对调动学生的积极性有莫大的好处。除了教师自己准备之外，我还调动学生用生活中常见的物品和材料来验证生活中有哪些物质也可以作为过氧化氢溶液分解的催化剂，让学生从已有的生活经验出发，去发现去寻找去思考，感受身边处处有化学，这样对于学生学习化学的积极性是非常有利的。当学生在自己所要求的实验情境中动手操作时，必然会全身心的投入其中，激发思维的灵感，亲自体验变化就在自己手中发生，知识在自己脑中形成。

3．把课堂还给学生，自主、合作、探究，让学生成为学习的主人

在本节课的教学中，坚持以学生为主体，教师主要以启发引导为主，真正的把课堂还给了学生。学生在实验中亲自设计了各种探究方式，三人一组进行合作和交流，将实验现象以及小组内讨论的结果由小组发言人在课堂上和其他小组进行交流，然后由老师进行引导和评价。这种做法既锻炼了学生之间的合作探究能力，也能促进学生积极思考，手脑并用，通过小组之间的交流与讨论使自己的发现能和同学们共同分享，同时也强化了学生言语的表达，可谓一举多得。

在课堂中有生活经验的传递，在课堂中有自己表达的空间，在课堂中有与同学的交流和分享，在课堂中有老师及时的释疑与解惑，我想，这样的课堂正是学生所需要的。