“基于实验条件下的催化反应再研究”优质课教学设计案例赏析

◇ 北京 高利娜 指导教师 王 春 韩继滨

(作者单位：1. 北京市大兴区兴华中学 2. 北京教育学院 3. 北京市大兴区教师进修学校)



“基于实验条件下的催化反应再研究”优质课教学设计案例赏析

◇ 北京 高利娜1指导教师 王 春2韩继滨3

1 教学背景分析

1.1 学习内容分析

本节的重点是帮助学生认识催化剂,理解不同催化剂催化效果是不一样的,使用正催化剂能加快化学反应速率,因为它改变了反应的路径,降低了反应所需要的活化能．对于催化剂参加反应历程的实验探究是本节的难点之一，在整个探究过程中,贯穿“观察与思考相结合”“逻辑与想象相融合”的思维活动,要求考生的思维具有全面性、开放性、深刻性和批判性．

1.2 学生情况分析

在《选修4》的学习中,学生已经了解了催化剂的一些性质．基于高三实验的复习,学生已掌握了一些实验探究的设计方案，但对催化剂是否参与反应没有系统地学习过．所以,要注意引导学生关注：如果催化剂参与反应,产物会是什么?培养学生进一步设计实验并进行探究的能力，使学生在知识上升华,在认识上提升,在能力上提高．

2 教学目标设计

2.1 知识与技能

1) 知道正催化剂加快化学反应速率,因为降低了反应所需要的活化能．

2) 认识不同催化剂催化效果的不一样,掌握催化剂参与反应的基本规律．

3) 初步学会设计实验方案，探究反应的发生．

2.2 过程与方法

1) 通过学习FeCl3催化H2O2分解反应的过程,了解催化剂参与化学反应的机制,加深对催化剂的认识．

2) 通过Fe2+溶液中加KSCN溶液,再加H2O2溶液,溶液先变红后褪色的分析,培养学生对异常现象的探究能力．

3) 通过分组实验探究FeCl3是否参与H2O2分解反应的历程,提高学生实验动手能力,增强归纳和演绎的逻辑思维能力．

2.3 情感态度与价值观

1) 通过生活、生产实际中的例子激发学生学习化学的兴趣,培养学生用化学视角观察生活的能力.

2) 通过分组实验设计,让学生体会合作精神的重要性．

3 教学重、难点

重点:催化剂的性质．难点:催化剂参与反应的历程,设计实验验证分析和结论．

4 教学过程设计

环节1 认识催化剂.

【课题引入】 展示有关催化剂的热点问题,突出研究催化剂的重要性,引入学习催化剂的课题．另外,展示《化学反应原理》一书第22页催化剂对化学反应速率的影响,引导学生回归课本,重视课本上的实验．

【问题提出】 催化剂能加快化学反应速率,那么催化剂是否参与了H2O2分解的反应,如何设计实验来验证呢?

(设计意图:通过展示现代生活中催化剂的热点问题引出课题,激发学生学习兴趣,同时通过课本上有关催化剂学习的展示,让学生回归课本,知道正催化剂能加快化学反应速率,是因为它改变了反应的路径,降低了反应所需要的活化能．)

环节2 催化剂参与化学反应的历程.

【提出问题】 如果FeCl3作为催化剂参加了反应,如何设计实验方案(要求:写出实验操作、现象和结论)．

【学生回答】 如果参与了反应,Fe3+应该被还原成了Fe2+,应该设计检验Fe2+的方案．

取FeCl3和H2O2反应后的溶液于试管中,振荡,分装到1号和2号2支试管中,向1号试管中滴加3滴铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀生成,则证明催化剂的确参与了反应．

【任务1】 1) 完成实验方案的验证．

2) 请写出FeCl3和H2O2反应的化学方程式．

图1

【学生实验】 按照如图1装置分组实验.

实验步骤: 把1号试管中1/2的溶液分到2号试管中留做对比,在1号试管中检验Fe2+.

【学生活动】 根据实验现象,书写FeCl3和H2O2反应的化学方程式

2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl.

【任务2】 分组设计实验方案:检查2号试管中有无Fe3+存在.

图2

【小组实验】 设计实验方案,向2号试管中滴加KSCN证明,如图2所示.

【交流评价】 在现有实验条件下,证明有Fe3+存在.

【问题提出】 溶液变红,说明有Fe3+的存在,通过任务1已经证明了Fe3+参加了反应,那Fe3+是如何来的呢?

【学生回答】 可能是加入了过量的Fe3+,也可能是生成的Fe2+又被双氧水氧化．

【任务3】

1) 完成实验方案的验证．

2) 请写出FeCl3和H2O2反应的化学方程式．

图3

【学生实验】 按照如图3装置分组实验.

【小组讨论】 设计实验方案证明FeCl2能被H2O2氧化成FeCl3.

【任务4】 把FeCl2和H2O2反应的化学方程式与FeCl3和H2O2反应的化学方程式相加得2H2O2=2H2O+O2↑.

【交流汇报】 催化剂加快化学反应速率是因为参与了反应．

(设计意图:提高学生设计实验的能力,培养学生实验操作能力．在整个探究过程中,贯穿“观察与思考相结合”“逻辑与想象相融合”的思维活动,要求考生的思维具有全面性、开放性、深刻性和批判性．)

环节3 拓展提升,异常现象分析.

【学生活动】 完成学案跟踪练习.

【讲解】 催化剂参与了化学反应,不同催化剂催化效果不同.

图4

【提出问题】 实验中2号试管出现了什么颜色?为什么?

【小组讨论】 观察发现红色消失,从平衡移动的角度分析是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3的原因．

【学生实验】 设计实验进行验证,如图4．

【讲解】 在实验过程中出现异常现象,不要回避,我们可以去寻找原因,去设计解决的方案．

(设计意图:提高分析总结能力,形成实验探究的思路:理论指导、实验验证、对比学习．)

5 教学设计特色说明和反思

5.1 教学策略的设计

本教学设计以预测反应、科学探究、对比学习等方法，用“催化过程占化工生产总过程的85%以上”引入,引导学生关注研究催化剂对化学反应的重要意义．然后设计实验方案探究催化剂是否参与了反应,预测产物,并进行分组实验探究,最后得出结论．教学设计中,依据学生对知识认识的不断发展,按照“实验目的—反应原理—设计方案—实验操作—分析现象—得出结论”的环节设计探究过程,问题采用驱动式,活动采用探究式的设计, 充分调动了学生学习的主动性,运用控制变量的方法对实验现象和方案进行比较与判断、推理与论证．使学生在知识上得到升华,在认识上得到提升,在能力上得到提高．

催化剂参加反应探究实验方案的设计是本节课的主要难点，实验过程中会出现很多异常现象,教师应该引导学生从多个角度分析问题,通过引导学生分析和讨论来设计实验,解决问题,提高实验能力．

最后,对比学习在不同溶剂中,溴乙烷与氢氧化钠的反应,得出结论:反应条件(溶剂)不同,反应原理不同．同时也总结提升了学习有机物的一般方法:分析结构→理论预测→实验验证．

5.2 教学环节的设计

本节课凸显学生主体性的教学环节设计,通过精心创设问题情境,激发学生的认知需求,在学生认知需求的驱动下,结合已有知识,进行思考、分析和讨论,逐渐形成新知识,让学生充分体验科学研究的过程,享受自主学习的乐趣．

(作者单位：1. 北京市大兴区兴华中学 2. 北京教育学院 3. 北京市大兴区教师进修学校)