一堂公开课逼出来的探究

徐寿坤

（重庆市巴蜀渝东中学）

摘 要：初中出现催化剂的时候，学生很难理解为何它不是反应物而是反应条件？教师习惯于直接给出催化剂概念并让学生记住实验室制取氧气的反应原理。站在学生角度如何轻松理解催化剂和反应物的不同，通过与学生一起进行实验探究，使学生豁然开朗，收到意料之外的效果。

关键词：催化剂；反应物；实验探究

教有常法但教无定法。往往很多知识点的处理，我们已习惯用自己认为比较得心应手的方法，正因为如此，我们的“老”教师经常是复制粘贴，很难从自我感觉良好中解脱出来，很难去思考“没有最好，只有更好”。然而，随着学生多元认知要求和教学方式多样化的要求，我们应该批判性地接受经典，创造性地发展经验，挑战性地提升自我。

一、问题的提出：二氧化锰为何不是反应物？

初中学生刚接触化学反应的文字表达式，在学习了氧气性质的几个反应后，能够书写红磷、木炭、硫、铁丝在氧气中燃烧的文字表达式，知道化学反应可以用“文字表达式”来表示反应物在什么条件下生成什么产物。但是当学习到氧气实验室制法时出现了催化剂概念，学生很纠结，为什么过氧化氢溶液中加入二氧化锰生成氧气，但是二氧化锰却不写在箭头左边表示反应物呢？教师就习惯说它是催化剂，是反应条件，应写在箭头上方，不能写在箭头左边。学生只能听话地记住了，但心中始终忐忑，也没来得及多问，勉强纠结着。

二、问题的解决：二氧化锰在这里是催化剂

在今年的公开课上，我重新进行了设计，结果学生听得茅塞顿开，教师听得豁然开朗。

按照教材，先在常温下取5%的过氧化氢溶液用带火星的木条检验，木条不复燃，说明常温下过氧化氢溶液分解很慢（或很难分解）；紧接着向该溶液中加入少许MnO2，再用带火星的木条检验，木条迅速复燃，说明过氧化氢溶液中加入MnO2可以快速生成氧气。学生很自然地认为过氧化氢溶液和MnO2都是反应物。学生尝试着写出了多种表达式：①过氧化氢+水+二氧化锰→水+氧气；②过氧化氢+二氧化锰→水+氧气；③水+二氧化锰→水+氧气等。只有少数预习过的学生写出了“过氧化氢MnO2→水+氧气”。究竟该如何书写呢？如何判断反应物究竟是哪些物质？如何确定不是水与二氧化锰作用产生氧气呢？讨论后演示在水中加入二氧化锰观察并用带火星木条检验，说明水与二氧化锰不能产生氧气，从而排除了③。引导学生分析，作为反应物，发生了化学变化生成了新物质，“原料”的化学性质一定改变，随着反应的进行，“原料”质量会越来越少。那么在这个反应中二氧化锰在反应前后化学性质和质量是否改变呢？引出进一步探究：待上述反应停止后，再往试管中加入少量过氧化氢溶液，并用带火星木条检验，发现又产生大量气泡且木条立即复燃，说明二氧化锰还能加快该反应，重复这个实验，好像二氧化锰永远都用不完，说明二氧化锰在该反应中能加快反应的这个化学性质没有改变。如果把固体分离出来称量，结果质量也没有改变。这种物质改变了其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变，这种物质就叫催化剂。很显然，它不能作为反应物写在左边，从而排除了②，而应是一种特殊的反应条件，写在箭头上方。由于生成物中有水，反应前的水相当于没有反应，所以排除①。至此，学生清楚了催化剂与反应物的区别，同时也强化了催化剂必须同时具备“一变两不变”的特点。

要证明某物质是催化剂，必须分别证明“一变”和“两不变”。在加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气反应中，要证明二氧化锰也是催化剂，该如何操作？引导学生用对比试验的思想来设计实验方案。学生经过讨论基本能够得出大概可行的方案。先单独加热氯酸钾并用带火星的木条检验，再用氯酸钾与二氧化锰的混合物混合加热，也用带火星的木条检验，对比得出加有二氧化锰以后反应加快。然后将黑色固体分离出来称量并重复使用，检验质量和化学性质是否改变。对此，学生对催化剂的概念心中有数，心里踏实多了。

催化剂还有几个特点，在这里我这样讲：（1）改变包括加快和减慢，加快的叫正催化剂，减慢的叫负催化剂。比如橡胶的抗老化剂，食品的防腐剂等就是延缓反应的发生。（2）催化剂只能改变反应速率不能改变反应方向。比如骑马扬鞭可以使马跑得更快，但不会使马变换方向。（3）催化剂只能改变快慢不能改变产量。比如1斤面粉做10个包子，产量与快慢无关。（4）催化剂只能使本来可以反应的反应改变快慢，不能使不能反应的反应发生。类似激素可以加快母鸡生蛋，但是不能使公鸡生蛋。（5）催化剂在反应前后化学性质不变，物理性质可能改变。因为催化剂实际上参与了反应，只是反应过程中又变了回来，终点又回到了起点。在这个过程中，颗粒的聚集状态发生了改变，即物理性质可能改变。（6）催化剂又叫触媒，即接触的媒介。催化剂在反应中的作用就叫催化作用。人体中的消化酶就是一種高效催化剂，如唾液淀粉酶可以将淀粉转化为麦芽糖等。

编辑 任壮