《关于催化剂的探究性学习》教学设计.docx

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《关于催化剂的探究性学习》教学设计

初中化学《关于催化剂的探究性学习》教学设计

一、探究性学习目标

1、通过探究性学习，让学生能进一步解释催化剂的概念。

2、通过探究性学习，使学生知道用控制变量法来探究催化剂。

3、通过研究性学习，让学生认识科学研究的方法。

二、教学重点：

1、实验方案的设计

            2、控制变量法的应用

三、教学难点：

实验方案的设计

四、教学过程

1、基础回顾

（1）什么是催化剂？

催化剂的特点是什么？

2、探究性问题

探究一：

引领学生分析并完成探究性问题一

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。

她设计并完成了下表所示的探究实验：

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条

有气泡产生，木条不复燃

过氧化氢分解产生氧气，但是                   。

反应的文字表达式为：

                      。

二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂

实验二

向试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中。

木条不复燃 

二氧化锰没有分解出氧气。

实验三

向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条

没有明显现象

实验四

二氧化锰能加快过氧化氢的分解

（1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。

（2）在小丽的探究实验中，“实验一”、“实验二”和“实验三”起的作用是          。

   （3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。

   第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：

           ；

第二方面的实验是利用“实验四”反应后试管内的剩余物继续实验。

接下来的实验操作、现象和结论是：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

小结：

实验一

反应慢 二氧化锰

过氧化氢-———水+氧气

实验二

实验三

二氧化锰加入水中不产生氧气。

实验四

向盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条   

有大量气泡产生，带火星的木条迅速复燃 

（2）对比（或对照等）；

（3）第一方面：

比较二氧化锰在过氧化氢分解前后的质量。

第二方面：

倾倒掉反应后的液体，向剩余的固体中重新加人过氧化氢溶液，有大量气泡产生，说明二氧化锰仍然能加快过氧化氢的分解速率（化学性质没变）

探究二：

小丽同学又想通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂”这一命题。

她如何设计此探究实验?

（引导学生讨论设计方案）

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

。

实验二

实验三

实验四

实验五

解析：

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

给试管中的氯酸钾加热至熔化一段时间时，用带火星的木条检验。

木条复燃

产生氧气

二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂

实验二

给试管中的二氧化锰加热，然后用带火星的木条检验

木条不复燃

没产生氧气

实验三

给试管中的氯酸钾加热至刚熔化时，用带火星的木条检验。

刚熔化时木条不复燃

没有产生氧气

（或产生氧气太少）

再将刚熔化的氯酸钾移开火焰，立即洒入二氧化锰，用带火星的木条检验

洒入二氧化锰后，带火星的木条复燃

产生了氧气

实验四

加热3g二氧化锰和9g氯酸钾的混合物后剩余固体冷却后溶于水，过滤、洗涤、烘干，乘其质量

二氧化锰反应前后的质量相等

反应前后二氧化锰的质量不变

实验五

将分离后的二氧化锰与氯酸钾混合加热

氯酸钾在较低温度下分解

反应前后二氧化锰的化学性质不变

3、中考再现：

（2007年安徽）15.（9分）研究性学习小组选择“H2O2生成O2的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：

 【假设】H2O2生成O2的快慢与催化剂种类有关

 【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的H2O2溶液中分别加入相同质量MnO2和红砖粉，测量各生成一瓶（相同体积）O2所需要的时间。

   【进行实验】下图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器名称是：

        ，此实验中B处宜采用的气体收集方法是：

       。

   【实验记录】

实验编号

1

2

反应物

6％H2O2

6％H2O2

催化剂

19红砖粉

19MnO2

时 间

152s

35s

   【结论】该探究过程得出的结论是               。

【反思】H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2或红砖粉后反应明显加快，若要证明MnO2和红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的    和   是否改变。

H2O2生成O2的快慢还与哪些因素有关?

请你帮助他们继续探究。

（只要求提出假设和实验方案）

   【假设】                       。

   【实验方案】                                 。

   你若还能提出新的合理的假设和实验方案，本题奖励4分（化学试卷总分不超过60分）

   【假设】                        。

   【实验方案】                。

分析：

本题是一道关于催化剂的实验探究题。

氧气的收集方法有向上排空气法和排水法，但是由于题目要求的是“测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需的时间”，而利用向上排空气法收集氧气时，并不能很清楚地看到生成氧气的速度，因此最好选用排水法。

此处是最易失分的地方，同学们在解答时往往会认为两种方法均可以，不假思索地写上向上排空气法和排水法，从而导致答案错误。

根据题中的实验记录，在同等条件下，红砖粉的催化能力要远远小于二氧化锰。

也就是说，在同等条件下，催化剂不同，过氧化氢分解生成氧气的快慢也不一样。

从催化剂的概念来看，需要证明该物质的三点：

（1）能改变某一反应的速率；

（2）在化学反应前后质量保持不变；（3）在化学反应前后化学性质保持不变。

因此，要想进一步证明二氧化锰或红砖粉是催化剂，还需要证明其质量和化学性质在化学反应前后不发生改变。

影响化学反应快慢的因素除催化剂的种类外，还有温度、浓度等，要想进一步证明某一种因素的影响，需要做一个对比实验，同时还要考虑到其他条件，也就是说，在同样条件下，设计对比实验来验证。

答案：

【进行实验】锥形瓶 排水法 【结论】在相同条件下，过氧化氢分解生成氧气的快慢与催化剂的种类有关 【反思】质量和化学性质 【假设】温度、浓度等 【实验方案】在不同温度下，取等质量、等浓度的过氧化氢溶液，加入等质量的同种催化剂，测量各收集一瓶氧气所需要的时间（答案合理即可，注意与前面的假设对应）

小结：

当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。

通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论。

（控制变量，探究催化剂）

4、本节课小结：

师生共同小结本节课内容

5、问题研讨：

小丽同学在用过氧化氢和氯酸钾制取氧气的实验中提出以下问题

你能回答下列问题吗？

（1）加入二氧化锰是否产生更多的氧气？

（2）只有二氧化锰可以作过氧化氢分解的催化剂？

（3）二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂?

（4）二氧化锰只能作催化剂?

学案《关于催化剂的探究性学习》

濉溪县刘桥中心校 谢宝昌

示范课：

2011年10月21日于濉溪县铁佛中心校

一、基础回顾 

（1）什么是催化剂？

（2）催化剂的特点是什么？

二、探究性问题

探究一：

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。

她设计并完成了下表所示的探究实验：

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条

有气泡产生，木条不复燃

过氧化氢分解产生氧气，但是                   。

反应的文字表达式为：

                      。

二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂

实验二

向试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中。

木条不复燃 

二氧化锰没有分解出氧气。

实验三

向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条

没有明显现象

实验四

二氧化锰能加快过氧化氢的分解

（1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。

（2）在小丽的探究实验中，“实验一”、“实验二”和“实验三”起的作用是          。

   （3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。

   第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：

           ；

第二方面的实验是利用“实验四”反应后试管内的剩余物继续实验。

接下来的实验操作、现象和结论是：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

探究二：

小丽同学又想通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂”这一命题。

她如何设计此探究实验?

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

。

实验二

实验三

实验四

实验五

三、中考再现：

（2007年安徽）15.（9分）研究性学习小组选择“H2O2生成O2的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：

 【假设】H2O2生成O2的快慢与催化剂种类有关

 【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的H2O2溶液中分别加入相同质量MnO2和红砖粉，测量各生成一瓶（相同体积）O2所需要的时间。

   【进行实验】下图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器名称是：

        ，此实验中B处宜采用的气体收集方法是：

       。

   【实验记录】

实验编号

1

2

反应物

6％H2O2

6％H2O2

催化剂

19红砖粉

19MnO2

时 间

152s

35s

   【结论】该探究过程得出的结论是               。

【反思】H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2或红砖粉后反应明显加快，若要证明MnO2和红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的    和   是否改变。

H2O2生成O2的快慢还与哪些因素有关?

请你帮助他们继续探究。

（只要求提出假设和实验方案）

   【假设】                       。

   【实验方案】                                 。

   你若还能提出新的合理的假设和实验方案，本题奖励4分（化学试卷总分不超过60分）

   【假设】                        。

   【实验方案】           

四、问题研讨 小丽同学在完成用过氧化氢和氯酸钾制取氧气的实验后提出以下问题， 你能回答下列问题吗？

（1）加入二氧化锰是否产生更多的氧气？

（2）只有二氧化锰可以作过氧化氢分解的催化剂？

（3）二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂?

（4）二氧化锰只能作催化剂?