教学设计《关于催化剂的探究性学习》

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：

(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）

解析：

 

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	19 MnO2
时  间	152s	35 s

    【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》

 

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：

 

(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 ?

 

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	19 MnO2
时  间	152s	35 s

    【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?