分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用教案

    关于催化剂的探究性学习 ——分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用 濉溪县刘桥中心学校 谢保昌 【教学目标】 知识与技能：1、知道催化剂的概念和特点。 2、能设计实验方案证明物质是催化剂。 过程与方法：通过实验探究，知道对比法的作用。 情感态度与价值观：通过探究活动，感受科学探究的基本方法。 【教学重点】1、催化剂的概念和特点。2、实验方案的设计。 【教学难点】1、催化剂的特点。2、实验方案的设计。 【教学过程】 一、设置情境 激趣引课 由日常生活中的例子激发学生兴趣、设置悬念引入课题。 二、师生互动 探究新知 1、活动与探究 探究一：引领学生实验、观察、分析、得出结论。 小丽同学欲通过实验证明“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰有什么作用”这一命题。她设计并完成下表所示的探究实验：（1）请同学们帮助小丽同学完成实验并填写下表。 实验操作 实验现象 原因分析 结论 实验一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 实验二 向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中。   (2)在小丽的探究实验中，“实验一”、“实验二”的作用是                      。 (3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的结论，为什么？应怎样补充实验才能使结论更加严密？ 小结： 实验操作 实验现象 原因分析 结论 实验一 带火星的木条不复燃 5%的过氧化氢溶液在常温下分解很慢，放出的氧气少，不足以使带火星的木条复燃。 过氧化氢在常温下分解缓慢 实验二 有大量气泡产生，带火星木条复燃  二氧化锰加速了过氧化氢溶液的分解，放出的氧气使带火星的木条复燃 二氧化锰能加快过氧化氢的分解。 （2）对比（或对照） (3)氧气可能是二氧化锰和水混合产生的，也可能是二氧化锰产生的。应补充如下方案才能使结论更加严密。 实验操作 实验现象 结论 实验一 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。 实验二 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 二氧化锰加入水中不产生氧气。 探究二：反应前后二氧化锰的性质是否改变呢？请你帮助小丽同学继续完成实验。 实验操作 实验现象 分析与结论 实验三 在实验②的试管中，当不再产生氧气时，再加入过氧化氢溶液，用带火星的木条检验 小结： 实验操作 实验现象 分析与结论 实验三 又有大量气泡产生，带火星的木条复燃 反应前后二氧化锰的化学性质不变 阅读与讨论：反应前后二氧化锰的质量是否改变呢？如果在实验前用精密的天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰洗净、干燥，再称量，发现反应前后二氧化锰的质量不变。 通过实验探究与阅读，请同学们思考一下，二氧化锰在用过氧化氢制氧气的反应中有何特点？ 2、催化剂的概念和特点（在学生阅读、讨论的基础上） （1）概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 （2）特点：催化剂的特点是“一变”、“两不变”。 1 “一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率，改变包括加快和减慢，即有的催化剂能加快化学反应速率，有的催化剂能减慢化学反应速率。 2 “两不变”是指催化剂的质量和化学性质在反应前后没有改变。 （3）拓展点：①催化剂是对具体的反应而言，具有选择性。②催化剂只能改变化学反应速率，不能增加或减少生成物的质量。③催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但物理性质可能改变。④同一化学反应，可有不同的催化剂。⑤设计实验验证某物质是催化剂从三方面设计。 3、联系生活  学以致用（学生阅读材料，了解催化剂与生活的关系） 酶，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质，旧称酵素。生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。酶的催化作用同样具有选择性。例如，淀粉酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等等。酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义，目前酶制剂的应用也日益广泛。 催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位。现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。 使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸为正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒为正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂) 三、提炼升华 归纳总结 师生共同小结本节课内容 四、延伸探究 深化思维 （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。   实验编号 1 2 反应物 6％H2O2 6％H2O2 催化剂 1g红砖粉 1g MnO2 时  间 152s 35 s 【实验】     【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。(只提出假设和实验方案) 【假设】                                                     。 【实验方案】                                                   。 分析： 本题是一道关于催化剂的实验探究题。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。 ： 【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）     五、课外探究 （1）收集有关催化剂的信息。（2）探究比较氧化铜、氧化铁、硫酸铜等物质对过氧化氢分解催化作用的效果。 板书设计： 关于催化剂的探究性学习               1、 活动与探究               2、 催化剂的概念和特点               3、催化剂与生活