分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用

发表时间:2021/2/26   来源:《中小学教育》2020年11月第31期   作者:邓作逵
[导读] 学生通过对“MnO2在分解H2O2制O2的反应中的作用”的实验探究

         邓作逵
         中山大学附属中学   510275
         摘要:学生通过对“MnO2在分解H2O2制O2的反应中的作用”的实验探究,知道:MnO2能加快H2O2产生O2的速率,且 MnO2的化学性质在H2O2产生O2的反应前后是不变的。课例中,老师根据催化剂的概念,补充了“MnO2的质量在化学反应前后不变”的探究实验微视频,弥补了教材上的缺陷,使得整个教学过程既形象、生动,又通俗易懂,突破了教学难点。
         关键词:过氧化氢、制氧气、二氧化锰、催化剂、催化作用

一、教学主题内容及教学现状分析
1、教学主题内容
         本课题是人教版《义务教育教科书·化学》(九年级)第二单元课题3的内容。学生通过探究“分解过氧化氢制氧气的反应中MnO2的作用”的实验,在体验探究实验乐趣的同时,培养了学生综合分析实验现象并从中归纳出科学结论的思维能力。
2、教学现状分析
         在此前,学生已进行多次分组实验,学生动手能力已得到锻炼,可以放手让学生进行实验探究。
         虽然课前有预习教材(P38-39),但,学生对于“催化剂”的概念理解不透彻,为此,老师要针对教材第39页中有关“MnO2的质量在化学反应前后没有改变”这一难点进行突破。
二、教学思想与创新点
         在本课例中,老师从学生生活实际(双氧水消毒液清洗伤口)引入课题,最后又将催化剂“应用”到实际化工生产中,充分体现学习化学的价值:服务社会;在教学过程中,学生始终占主导地位,老师仅起辅助学习的作用。
         为突破本课难点“催化剂概念的形成”,特别是有关“MnO2的质量在化学反应前后没有改变”这一难点,老师在课前自拍了微视频,利用定量分析的方式突破难点,“要让学生知道化学反应中量的变化会引起质变,了解‘定量’对于实验及学科本质的重要性,主动建构‘定量’概念,逐渐形成‘定量’的科学思维和习惯。[1]”相比教材第39页空泛的语言“……再称量,你会发现它的质量没有发生变化。”更有说服力,这是一个创新点,也是本课的亮点。利用“定量”教学的方式,教育学生学会节约资源、提倡绿色化学,树立可持续发展的思想。
三、教学目标
1.了解实验室用过氧化氢制取O2的方法和原理;
2.通过探究活动,认识催化剂能够改变其他物质的反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后没有发生变化;
3. 通过H2O2在不同条件下的分解实验,体会“物质在一定条件下可以转化”的观点,不同的反应条件会对反应产生不同的影响(如:反应速率),初步形成条件控制意识。


四、教学流程
   情景引入  学生实验探究突破重点  问题交流  指导阅读  微视频突破难点  归纳总结  迁移应用
五、教学实录
环节一:情景引入
展示3副图片:伤口图、过氧化氢消毒液图以及用过氧化氢消毒液清洗伤口图
             
【设问】生活实际中,大家通常会选用H2O2消毒液清洗伤口,而在化学实验室里,我们可以H2O2溶液来干什么呢?
环节二:随堂、分组探究实验(16分钟)
【展示】教师介绍并展示探究实验中的8个环节[2]
1、提出问题:探究__________________________________________________________
2、猜想与假设:分解H2O2制O2的反应中MnO2的作用是                          
3、实验设计(详见按教材P38)
4、实验探究(实验步骤)
(1)在试管中加入5mL5% H2O2溶液,把带火星的木条伸入试管 ,观察现象。
(2)向上述试管中加入少量MnO2粉末(两颗绿豆大小),把带火星的木条伸入试管 ,观察现象。
(3)待步骤2试管中没有现象发生后,重新加入H2O2溶液,并把带火星的木条伸入试管,观察现象。
5、收集证据(实验现象)  6、实验分析  7、表达与交流  8、反思与评价
【投影】实验注意事项
(1)实验过程中,将仪器、药品移至身体附近实验,注意眼睛离试管口稍远些;
(2)实验过程中,手持试管的中上部,避免烫手;
(3)将带火星木条伸入试管中时,动作缓慢,不要接触液体;
(4)实验过程中,1位小组成员负责及时记录现象,并共同做好实验分析。
【学生】(全体学生进行随堂实验,并完成实验报告;教师巡视,并个别辅导)
环节三:问题交流(3分40秒,7、表达与交流)
【教师】对比实验(1)、(2)说明了什么?
【学生】常温下,MnO2可以加快H2O2的分解速率。
【教师】对比实验(2)、(3)说明了什么?
【学生】常温下,MnO2的化学性质在H2O2分解产生O2的反应前后没有变化。
【教师】综合分析实验(1)~(3)中的现象,MnO2在H2O2制O2的反应中起到什么作用?
【学生】常温下,MnO2加快H2O2产生O2的速率。
【教师】综合分析实验(1)~(3)中的现象,你能得出的结论是什么?
【学生】常温下,MnO2能加快H2O2产生O2的速率;且其化学性质在反应前后没有变化。
环节三:催化剂概念的形成(6分钟20秒, 8、反思与评价)
【提问】在上述实验中,能否证明MnO2是H2O2反应产生O2的催化剂?
【指导阅读】课本P39第二自然段。
【师生】通过阅读,MnO2在化学反应中,能改变其它物质的反应速率,且其质量和化学性质在反应前后都没有变化,在化学上称被之为催化剂(触媒),能起催化作用;它的特征是“一变”(在化学反应中,能改变其它物质的反应速率)、“二不变”(第一不变:其质量在反应前后没有变化,第二不变:其化学性质在反应前后没有变化)。
【教师】要证明MnO2是催化剂,我们要证明其“一变和二不变”;但是P38的实验中,我们并没有证明MnO2的质量在反应前后没有变化。这说明教材P38要证明“MnO2是H2O2反应产生O2的催化剂”的实验设计不完善。
【播放视频】播放已剪辑好的视频:探究MnO2的质量在H2O2反应产生O2前后是否改变。(2分钟17秒)
【教师】据视频实验发现:MnO2在H2O2反应产生O2的实验过程中,其质量确实没有变化。教材上之所以没有这一环节,是因为它耗时长,不利于课堂教学,不过在教材P39有文字补充。
环节四:课堂反馈(4分钟)
【教师】根据今天的课堂学习,你有什么收获。
【学生1】知道催化剂在反应中能改变其它物质的反应速率,其质量和化学性质在反应前后都没有改变。
【学生2】对比实验必须要控制变量。
【学生3】实验室可以用H2O2来制取氧气!
【学生4】化学反应一定要有条件意识,物质在一定条件下可以转化。
六、教学效果与反思
         本课例教学共分四个环节教学,
         环节一:从生活实际出发,引出过氧化氢溶液,激发学生学习化学的兴趣,教学效果好。
         环节二:随堂分组实验。该环节是本课重点,既培养了学生的实验动手能力、协同合作精神,又能培养学生的逻辑思维能力,初步形成了控制变量对比及反应中的条件意识;
         环节三:催化剂概念的形成。该环节是本课的难点,特别是对催化剂在反应前后的质量不变的教学,以老师课前制微视频加以突破,形象、生动、通俗易懂;
         环节四:课堂反馈。通过学生谈课堂收获,并加以练习,学以致用,能检测出学习效果。
七、 参考文献
[1] 吴晗清、郑冬梅,化学教育价值及其实现[J]。教育理论与实践,2014,(2):53-55
[2] 莫建明,如何应对化学中考新题型“实验探究题”[J] 。数理化解题研究:初中版,2008,(8):52-54
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