一堂公開課逼出來的探究

徐壽坤

（重慶市巴蜀渝東中學(xué)）

摘 要：初中出現(xiàn)催化劑的時候，學(xué)生很難理解為何它不是反應(yīng)物而是反應(yīng)條件？教師習(xí)慣于直接給出催化劑概念并讓學(xué)生記住實驗室制取氧氣的反應(yīng)原理。站在學(xué)生角度如何輕松理解催化劑和反應(yīng)物的不同，通過與學(xué)生一起進行實驗探究，使學(xué)生豁然開朗，收到意料之外的效果。

關(guān)鍵詞：催化劑；反應(yīng)物；實驗探究

教有常法但教無定法。往往很多知識點的處理，我們已習(xí)慣用自己認為比較得心應(yīng)手的方法，正因為如此，我們的“老”教師經(jīng)常是復(fù)制粘貼，很難從自我感覺良好中解脫出來，很難去思考“沒有最好，只有更好”。然而，隨著學(xué)生多元認知要求和教學(xué)方式多樣化的要求，我們應(yīng)該批判性地接受經(jīng)典，創(chuàng)造性地發(fā)展經(jīng)驗，挑戰(zhàn)性地提升自我。

一、問題的提出：二氧化錳為何不是反應(yīng)物？

初中學(xué)生剛接觸化學(xué)反應(yīng)的文字表達式，在學(xué)習(xí)了氧氣性質(zhì)的幾個反應(yīng)后，能夠書寫紅磷、木炭、硫、鐵絲在氧氣中燃燒的文字表達式，知道化學(xué)反應(yīng)可以用“文字表達式”來表示反應(yīng)物在什么條件下生成什么產(chǎn)物。但是當(dāng)學(xué)習(xí)到氧氣實驗室制法時出現(xiàn)了催化劑概念，學(xué)生很糾結(jié)，為什么過氧化氫溶液中加入二氧化錳生成氧氣，但是二氧化錳卻不寫在箭頭左邊表示反應(yīng)物呢？教師就習(xí)慣說它是催化劑，是反應(yīng)條件，應(yīng)寫在箭頭上方，不能寫在箭頭左邊。學(xué)生只能聽話地記住了，但心中始終忐忑，也沒來得及多問，勉強糾結(jié)著。

二、問題的解決：二氧化錳在這里是催化劑

在今年的公開課上，我重新進行了設(shè)計，結(jié)果學(xué)生聽得茅塞頓開，教師聽得豁然開朗。

按照教材，先在常溫下取5%的過氧化氫溶液用帶火星的木條檢驗，木條不復(fù)燃，說明常溫下過氧化氫溶液分解很慢（或很難分解）；緊接著向該溶液中加入少許MnO2，再用帶火星的木條檢驗，木條迅速復(fù)燃，說明過氧化氫溶液中加入MnO2可以快速生成氧氣。學(xué)生很自然地認為過氧化氫溶液和MnO2都是反應(yīng)物。學(xué)生嘗試著寫出了多種表達式：①過氧化氫+水+二氧化錳→水+氧氣；②過氧化氫+二氧化錳→水+氧氣；③水+二氧化錳→水+氧氣等。只有少數(shù)預(yù)習(xí)過的學(xué)生寫出了“過氧化氫MnO2→水+氧氣”。究竟該如何書寫呢？如何判斷反應(yīng)物究竟是哪些物質(zhì)？如何確定不是水與二氧化錳作用產(chǎn)生氧氣呢？討論后演示在水中加入二氧化錳觀察并用帶火星木條檢驗，說明水與二氧化錳不能產(chǎn)生氧氣，從而排除了③。引導(dǎo)學(xué)生分析，作為反應(yīng)物，發(fā)生了化學(xué)變化生成了新物質(zhì)，“原料”的化學(xué)性質(zhì)一定改變，隨著反應(yīng)的進行，“原料”質(zhì)量會越來越少。那么在這個反應(yīng)中二氧化錳在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量是否改變呢？引出進一步探究：待上述反應(yīng)停止后，再往試管中加入少量過氧化氫溶液，并用帶火星木條檢驗，發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生大量氣泡且木條立即復(fù)燃，說明二氧化錳還能加快該反應(yīng)，重復(fù)這個實驗，好像二氧化錳永遠都用不完，說明二氧化錳在該反應(yīng)中能加快反應(yīng)的這個化學(xué)性質(zhì)沒有改變。如果把固體分離出來稱量，結(jié)果質(zhì)量也沒有改變。這種物質(zhì)改變了其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有改變，這種物質(zhì)就叫催化劑。很顯然，它不能作為反應(yīng)物寫在左邊，從而排除了②，而應(yīng)是一種特殊的反應(yīng)條件，寫在箭頭上方。由于生成物中有水，反應(yīng)前的水相當(dāng)于沒有反應(yīng)，所以排除①。至此，學(xué)生清楚了催化劑與反應(yīng)物的區(qū)別，同時也強化了催化劑必須同時具備“一變兩不變”的特點。

要證明某物質(zhì)是催化劑，必須分別證明“一變”和“兩不變”。在加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制氧氣反應(yīng)中，要證明二氧化錳也是催化劑，該如何操作？引導(dǎo)學(xué)生用對比試驗的思想來設(shè)計實驗方案。學(xué)生經(jīng)過討論基本能夠得出大概可行的方案。先單獨加熱氯酸鉀并用帶火星的木條檢驗，再用氯酸鉀與二氧化錳的混合物混合加熱，也用帶火星的木條檢驗，對比得出加有二氧化錳以后反應(yīng)加快。然后將黑色固體分離出來稱量并重復(fù)使用，檢驗質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變。對此，學(xué)生對催化劑的概念心中有數(shù)，心里踏實多了。

催化劑還有幾個特點，在這里我這樣講：（1）改變包括加快和減慢，加快的叫正催化劑，減慢的叫負催化劑。比如橡膠的抗老化劑，食品的防腐劑等就是延緩反應(yīng)的發(fā)生。（2）催化劑只能改變反應(yīng)速率不能改變反應(yīng)方向。比如騎馬揚鞭可以使馬跑得更快，但不會使馬變換方向。（3）催化劑只能改變快慢不能改變產(chǎn)量。比如1斤面粉做10個包子，產(chǎn)量與快慢無關(guān)。（4）催化劑只能使本來可以反應(yīng)的反應(yīng)改變快慢，不能使不能反應(yīng)的反應(yīng)發(fā)生。類似激素可以加快母雞生蛋，但是不能使公雞生蛋。（5）催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變，物理性質(zhì)可能改變。因為催化劑實際上參與了反應(yīng)，只是反應(yīng)過程中又變了回來，終點又回到了起點。在這個過程中，顆粒的聚集狀態(tài)發(fā)生了改變，即物理性質(zhì)可能改變。（6）催化劑又叫觸媒，即接觸的媒介。催化劑在反應(yīng)中的作用就叫催化作用。人體中的消化酶就是一種高效催化劑，如唾液淀粉酶可以將淀粉轉(zhuǎn)化為麥芽糖等。

編輯 任壯