分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用

邓作逵

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（P_38-39），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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