這篇?jiǎng)?chuàng)新教育教學(xué)論文發(fā)表了一改兩不變特性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究，在初中化學(xué)教學(xué)中催化劑是一個(gè)很重要的概念，初中教科書(shū)是如何對(duì)催化劑教學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的呢?論文探討了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，總結(jié)了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，用實(shí)驗(yàn)事實(shí)向?qū)W生說(shuō)明催化劑確實(shí)具有“一改兩不變”的特性。

　　摘要：催化劑是初中化學(xué)的一個(gè)重要概念，為了用實(shí)驗(yàn)事實(shí)向?qū)W生說(shuō)明催化劑確實(shí)具有“一改兩不變”的特性，用青霉素“小藥瓶”作為反應(yīng)容器，讓二氧化錳在“小藥瓶”里催化過(guò)氧化氫分解，加熱蒸發(fā)水后稱量二氧化錳和“小藥瓶”質(zhì)量以說(shuō)明質(zhì)量不變;再利用反應(yīng)后回收的二氧化錳重新進(jìn)行催化實(shí)驗(yàn)，以說(shuō)明二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)不變。

　　關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教育教學(xué)論文,二氧化錳,過(guò)氧化氫

　　催化劑是初中化學(xué)的一個(gè)重要概念，我國(guó)現(xiàn)行的各種版本初中化學(xué)教科書(shū)對(duì)催化劑的定義大同小異，基本內(nèi)容是“在化學(xué)反應(yīng)里能夠改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)叫作催化劑。催化劑又叫觸媒。”從催化劑的定義中可以歸納出催化劑具有“一改兩不變”的特性。教科書(shū)都是利用二氧化錳加快過(guò)氧化氫分解對(duì)催化劑進(jìn)行說(shuō)明介紹的，其中人教版[1,2]、仁愛(ài)版[3]、粵教版[4]都設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)以說(shuō)明二氧化錳的作用。但是，教科書(shū)的探究設(shè)計(jì)只是說(shuō)明了“一改”，而“兩不變”并沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)事實(shí)的檢驗(yàn)。一些已經(jīng)發(fā)表的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中，也只是重在“一改”，而“兩不變”特性并沒(méi)有得到重視。因此，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，希望用實(shí)驗(yàn)事實(shí)向?qū)W生說(shuō)明催化劑確實(shí)具有“一改兩不變”的特性。

　　一、關(guān)于教科書(shū)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　人教版[1,2]、仁愛(ài)版[3]教科書(shū)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)述評(píng)已經(jīng)另文[5]討論了，下面主要討論粵教版[4]教科書(shū)的設(shè)計(jì)。1.教科書(shū)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)取4mL10%的過(guò)氧化氫溶液放入試管中，用帶火星的木條實(shí)驗(yàn)。(2)取少量二氧化錳放入試管中，用帶火星的木條實(shí)驗(yàn)。(3)另取4mL10%的過(guò)氧化氫溶液放入試管中，加入少量二氧化錳，用帶火星的木條實(shí)驗(yàn)。(4)待步驟(3)的試管內(nèi)的溶液不再放出氣泡時(shí)，重新加入4mL10%的過(guò)氧化氫溶液，再用帶火星的木條實(shí)驗(yàn)。

　　2.教科書(shū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足

　　(1)筆者以為，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不太嚴(yán)謹(jǐn)，沒(méi)有說(shuō)明過(guò)氧化氫受熱能夠緩慢分解的事實(shí)[5]和二氧化錳受熱能不能產(chǎn)生氧氣的問(wèn)題[6]。

　　(2)使用過(guò)氧化氫溶液的濃度太高、數(shù)量太多，導(dǎo)致反應(yīng)太劇烈。

　　(3)放入過(guò)氧化氫量多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)步驟(3)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)使實(shí)驗(yàn)步驟(4)的等待時(shí)間變長(zhǎng)。

　　(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)只是說(shuō)明了“一改”，而“兩不變”并沒(méi)有得到實(shí)驗(yàn)事實(shí)的檢驗(yàn)。

　　二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

　　讓二氧化錳在酒精燈火焰上加熱，觀察不到明顯現(xiàn)象也不能讓帶火星木條復(fù)燃，以說(shuō)明在一般的加熱條件下二氧化錳不能分解產(chǎn)生氧氣。給過(guò)氧化氫溶液加熱，觀察到產(chǎn)生一些細(xì)小的氣泡卻不能讓帶火星木條復(fù)燃，說(shuō)明即使在加熱的條件下過(guò)氧化氫的分解也是非常緩慢的。用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明使用少量的二氧化錳就能夠讓過(guò)氧化氫在常溫下迅速分解出氧氣。通過(guò)在二氧化錳中多次滴加過(guò)氧化氫溶液都能夠產(chǎn)生氧氣，二氧化錳沒(méi)有看到減少，說(shuō)明消耗的是過(guò)氧化氫。把水蒸發(fā)后回收二氧化錳并稱其質(zhì)量，以證明二氧化錳的質(zhì)量確實(shí)沒(méi)有變化。用回收的二氧化錳重新催化過(guò)氧化氫的分解仍然有效，以證明二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有變化。

　　三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　1.實(shí)驗(yàn)用品酒精燈1盞、坩堝鉗1把、石棉網(wǎng)2張、三腳架1個(gè)、托盤(pán)天平(或電子天平)1臺(tái)、5cm高容積10mL注射用青霉素(或頭孢類)小藥瓶(以下簡(jiǎn)稱“小藥瓶”)3個(gè)、膠頭滴管3支、小木條1根、30%過(guò)氧化氫溶液1瓶、蒸餾水1瓶、干燥二氧化錳粉末1瓶等。2.實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果(1)稱取大約0.1g干燥二氧化錳放入“小藥瓶”里，用坩堝鉗夾住“小藥瓶”口一邊傾斜在酒精燈火焰上加熱大約3min，用帶火星的木條伸入瓶里。觀察到帶火星木條不能復(fù)燃。由此說(shuō)明，在一般的加熱條件下，二氧化錳不能分解產(chǎn)生氧氣。冷卻后，將“小藥瓶”和二氧化錳一起放在托盤(pán)天平(或電子天平)上稱量。總質(zhì)量是18.0g。

　　(2)在“小藥瓶”里滴入8滴蒸餾水，接著滴入2滴30%過(guò)氧化氫溶液，用坩堝鉗夾住“小藥瓶”口一邊傾斜在酒精燈火焰上方加熱，不要讓溶液沸騰。觀察到溶液產(chǎn)生一些細(xì)的小氣泡。用帶火星的木條伸入瓶里。觀察到帶火星木條不能復(fù)燃。說(shuō)明過(guò)氧化氫加熱能夠緩慢地分解產(chǎn)生氣體，但是速度太慢，產(chǎn)氣太少。

　　(3)把步驟(2)中“小藥瓶”里冷卻的過(guò)氧化氫稀溶液倒入步驟(1)中冷卻后的“小藥瓶”里，讓二氧化錳跟過(guò)氧化氫溶液混合。觀察到產(chǎn)生大量氣泡。說(shuō)明二氧化錳跟過(guò)氧化氫溶液混合能夠產(chǎn)生大量氣體。5秒鐘左右再滴入1滴30%過(guò)氧化氫溶液。觀察到又產(chǎn)生大量氣泡。說(shuō)明反應(yīng)消耗掉的是過(guò)氧化氫。迅速用帶火星的木條伸入瓶里。觀察到帶火星木條復(fù)燃。說(shuō)明反應(yīng)生成的氣體是氧氣。

　　(4)在三腳架上放一張石棉網(wǎng)(稍微傾斜呈15°左右)，把步驟(3)中“小藥瓶”放在傾斜的石棉網(wǎng)上加熱。注意小火加熱，不要讓液體劇烈沸騰，防止二氧化錳隨水飛濺出來(lái)。觀察到水蒸干后二氧化錳附在“小藥瓶”內(nèi)壁上。冷卻后，將“小藥瓶”和二氧化錳一起放在托盤(pán)天平(或電子天平)上稱量，總質(zhì)量是18.0g，與(1)相同。以此說(shuō)明“小藥瓶”里二氧化錳的質(zhì)量沒(méi)有改變。

　　(5)往步驟(4)中冷卻后的“小藥瓶”和二氧化錳里滴入8滴蒸餾水，輕輕振蕩，讓二氧化錳盡量分散在“小藥瓶”底部，滴入1滴30%過(guò)氧化氫溶液。觀察到產(chǎn)生大量氣泡。說(shuō)明“小藥瓶”里的二氧化錳仍然具有使過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氣體的性質(zhì)。5秒鐘左右再滴入1滴30%過(guò)氧化氫溶液。觀察到產(chǎn)生大量氣泡。迅速用帶火星的木條伸入瓶里。觀察到帶火星木條復(fù)燃。說(shuō)明反應(yīng)生成的氣體是氧氣。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的現(xiàn)象說(shuō)明：一般加熱條件下不分解產(chǎn)生氧氣的二氧化錳具有使加熱條件下才能緩慢放出氧氣的過(guò)氧化氫在常溫下迅速地分解產(chǎn)生氧氣的能力，二氧化錳需要的量很少，在反應(yīng)以后，二氧化錳的質(zhì)量沒(méi)有變化，化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有變化。

　　四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

　　(1)使用“小藥瓶”作為反應(yīng)容器屬?gòu)U物利用，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行“物盡其用”教育的生動(dòng)的現(xiàn)實(shí)事例。

　　(2)反應(yīng)容器小，需要的藥品少，節(jié)約又環(huán)保。

　　(3)反應(yīng)容器能夠自立，使實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)單明了。直接使用市場(chǎng)銷(xiāo)售的30%過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，減少了稀釋帶來(lái)的一系列不必要的麻煩。

　　(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)先加水后滴入過(guò)氧化氫溶液，使過(guò)氧化氫先被稀釋后再跟二氧化錳接觸才被分解，反應(yīng)劇烈程度降低。由于又有相對(duì)較多的水吸收熱量，因此反應(yīng)出現(xiàn)的水蒸氣相對(duì)減少，檢驗(yàn)氧氣效果好。

　　(5)反應(yīng)使用和生成的水很少，可以控制在10滴左右，讓實(shí)驗(yàn)可以在比較短的時(shí)間內(nèi)把水蒸發(fā)掉而得到干燥的二氧化錳，為稱量二氧化錳和利用反應(yīng)后的二氧化錳重新實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。

　　(6)通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有力地說(shuō)明了催化劑“一改兩不變”的特性。

　　(7)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以作為教師的演示實(shí)驗(yàn)，也可以作為學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，城市學(xué)校與鄉(xiāng)村學(xué)校都可以推廣使用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]王晶,鄭長(zhǎng)龍.義務(wù)教育教科書(shū)•化學(xué)•九年級(jí)•上冊(cè)[M].北京:人民教育出版社,2012.

　　[2]王晶.義務(wù)教育教科書(shū):五•四學(xué)制•化學(xué)•八年級(jí)•全一冊(cè)[M].北京:人民教育出版社,2012.

　　[3]沈怡文,陳德余.義務(wù)教育教科書(shū)•化學(xué)•九年級(jí)•上冊(cè)[M].北京:科學(xué)普及出版社，2012,122

　　[4]江琳才.義務(wù)教育教科書(shū)•化學(xué)•九年級(jí)•上冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

　　[5]潘國(guó)榮.過(guò)氧化氫被二氧化錳催化分解實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2014(2):39-40.

　　[6]潘國(guó)榮.二氧化錳對(duì)氯酸鉀分解催化作用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn),2014(6):36-37.

　　作者：潘國(guó)榮 白顯圣

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