游愛艷

摘要：本文是通過實驗論證教學(xué)難點的一個生動例子，以過氧化氫制氧氣實驗中二氧化錳是否是催化劑教學(xué)為例，教學(xué)中教師不是直接告知學(xué)生二氧化錳是催化劑，而是通過實驗論證得出二氧化錳并不是反應(yīng)物，是過氧化氫制氧氣實驗的催化劑。希通過本文拋磚引玉，引起讀者更大的思考，也希望能夠有更多的發(fā)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：實驗論證；教學(xué)難點；實驗教學(xué)

中圖分類號：G632.0文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）07-0118

在初中科學(xué)教學(xué)中，使大多數(shù)學(xué)生感到困難的內(nèi)容即為教學(xué)中的教學(xué)難點，對教學(xué)難點的分析有時單純地靠講授很難讓學(xué)生明白，更談不上理解，但通過實驗不僅能讓學(xué)生看到事實，而且更容易理解其原理。如實驗室制氧氣實驗中對二氧化錳是否為催化劑的探究就是一個生動的例子。

一、背景說明

制氧氣實驗是浙教版初中科學(xué)八年級下第三章第一節(jié)的內(nèi)容，實驗原理是分解過氧化氫制氧氣，其具體操作步驟如下。

1.如圖，在分液漏斗中加入20～50毫升15%的H2O2，在燒瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2。

2.轉(zhuǎn)動分液漏斗的活塞，滴加過氧化氫，待裝置中排凈空氣后，用排水法收集氣體并驗證收集的氧氣。

在實驗中看似過氧化氫與二氧化錳發(fā)生反應(yīng)生成氧氣，但在教材中直接介紹了二氧化錳作為催化劑不參與反應(yīng)，只是改變反應(yīng)速率，反應(yīng)前后二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變。學(xué)生對這點表示不解，卻只能生硬地接受，而沒有真正地理解。如何突破呢？

二、難點論證

1.提出問題

在分解雙氧水制氧氣這個實驗中，反應(yīng)物是什么？生成物是什么？二氧化錳起什么作用？是反應(yīng)物嗎？

生1：反應(yīng)物是過氧化氫和二氧化錳，生成物是氧氣、水及其他。

生2：反應(yīng)物是過氧化氫，生成物是氧氣和水。

2.建立假設(shè)

猜想一：二氧化錳是反應(yīng)物。

猜想二：二氧化錳不是反應(yīng)物，是催化劑。

如何設(shè)計實驗證明？學(xué)生討論設(shè)計方案，在這之前可適當(dāng)給予一些提示：二氧化錳如果是反應(yīng)物，那么沒有二氧化錳整個反應(yīng)就無法進行，就得不到氧氣；其次，如果是反應(yīng)物，反應(yīng)之后二氧化錳的質(zhì)量一定減少了；再者，如果是反應(yīng)物，反應(yīng)生成新的物質(zhì)，那么化學(xué)性質(zhì)也就隨之改變。

3.小組討論并設(shè)計方案

方案1：通過比較二氧化錳反應(yīng)前后的質(zhì)量是否減少進行判斷。反應(yīng)前，先在托盤天平上稱出二氧化錳的質(zhì)量，加入過氧化氫中進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后再把水分蒸干，冷卻至室溫，再稱其質(zhì)量，看前后質(zhì)量有沒有變化。如果是反應(yīng)物，質(zhì)量應(yīng)該會減少。

方案2：通過比較反應(yīng)前后二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)進行判斷。如果二氧化錳是反應(yīng)物，反應(yīng)后化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化，把充分反應(yīng)后的二氧化錳結(jié)晶提取出來之后，加入過氧化氫溶液，看是否還會發(fā)生反應(yīng)。

方案3：通過比較有無二氧化錳是否會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進行判斷。在實驗過程中，不將二氧化錳放入容器中反應(yīng)，采用加熱的方法，觀察過氧化氫溶液是否會產(chǎn)生氧氣，如果也有氧氣產(chǎn)生，可能就是產(chǎn)生氧氣的速度慢了一些，這樣就可以說明二氧化錳不是反應(yīng)物，而是改變反應(yīng)速率的催化劑。

4.進行實驗，檢驗假設(shè)

（1）首先用托盤天平稱取一定質(zhì)量的二氧化錳固體，記錄數(shù)據(jù)m1。

（2）然后加入一定量的過氧化氫溶液，用帶火星的木條檢驗生成的氣體。

（3）反應(yīng)結(jié)束后將二氧化錳固體進行過濾、洗滌、干燥。

（4）冷卻至室溫后，稱量反應(yīng)后的二氧化錳固體質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)m2。

（5）再次將過氧化氫溶液加入反應(yīng)后的二氧化錳固體中，用帶火星的木條檢驗生成的氣體。

5.實驗現(xiàn)象及得出結(jié)論

（1）稱量反應(yīng)前后的二氧化錳質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)m1=m2，二氧化錳在這個反應(yīng)中前后質(zhì)量保持不變。

（2）用帶火星的木條檢驗生成的氣體時兩次均使木條復(fù)燃，生成氧氣。說明反應(yīng)前后二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生變化。

6.交流與表達

在分解過氧化氫制氧氣的實驗中，二氧化錳在反應(yīng)中并不是反應(yīng)物，只是起催化作用的催化劑。催化劑是在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有改變的物質(zhì)。

三、成效反思

1.利用本實驗教學(xué)較好地幫助學(xué)生理解了催化劑在實驗中的作用與表現(xiàn)出來的特點，避免了學(xué)生死記硬背的教學(xué)弊端，體現(xiàn)了科學(xué)需要論證，科學(xué)需要實證的理念。

2.本實驗設(shè)計大大鍛煉了學(xué)生的思維能力，提升了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

3.本實驗設(shè)計簡潔易理解，操作簡單方便，對難點的突破效果顯著。

4.通過這樣的實驗教學(xué)處理后，還可引導(dǎo)學(xué)生深入探究新的問題，如二氧化錳催化劑能否催化所有的反應(yīng)？不同的反應(yīng)催化劑是否一樣？如何證明等，從而不斷提升學(xué)生的探究能力。

5.在實際教學(xué)中，筆者也發(fā)現(xiàn)在課堂上完整地做本實驗很耗時，建議在課前提前拍實驗視頻，將視頻進行合理地處理，省去了中間的一些等待時間。然后將實驗視頻在課中播放，這樣的教學(xué)效果非常顯著，大大提高了教學(xué)成效。

可見，巧妙利用實驗不僅有效的突破了教學(xué)重難點，更重要的是讓學(xué)生體會到實驗是探究問題、解決問題的有效方法?！爸R需要科學(xué)地論證”的觀點也對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生重大影響。

（作者單位：浙江省玉環(huán)市實驗學(xué)校317600）