基于证据推理改进初中化学“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”实验

刘桂芬

一、提出问题

人教版化学九年级上册第二单元课题3《制取氧气》第2课时探究实验“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”。实验通过三步操作帮助学生理解二氧化锰作为催化剂的作用及其特点。笔者在课堂实施过程中发现：1.重复往同一支试管中加入相同浓度的过氧化氢溶液，导致过氧化氢溶液的浓度下降，造成第二、三次的带火星的木条不容易复燃，造成学生不能观察到“化学性质没有改变”的实验现象。2.整个过程并没有实验现象证明该反应前后，二氧化锰的质量没有改变。

二、目前的研究状况

查阅文献资料可知，同行们对本实验的探索一直在进行中。有很多可以借鉴的成果。如，1.将二氧化锰通过502胶水附着在玻璃棒上随时实现接触与分离，有利于学生观察实验现象。2.利用瓷片作为二氧化锰的载体，控制反应速度，改良制取实验。3.将水泥和二氧化锰混合制作混合物颗粒用于实验，同时改进实验装置。4.利用“袋泡茶”探究催化剂二氧化锰的作用。这些研究为笔者提供了很丰富的思路。在实验室根据文献指引去实践操作，发现这些操作起来并不容易，不适用于开展学生分组探究实验。

三、实验改进

1.实验用品

大支试管、10%过氧化氢溶液、铜片、502胶水、二氧化锰粉末、电子天平、电吹风、烧杯、火柴、酒精灯。

2.实验改进创新

3.实验探究过程

环节一：设置情境，引入新知

如果鱼塘里缺氧，就会造成大量的鱼死亡，对渔民造成很大的经济损失。渔民们常用一种叫做“氧来乐”的增氧剂给鱼塘增氧。“氧来乐”的主要成分“过氧化氢”会分解成氧气和水。

提问1：从以上图片资料，你可以获取什么信息？

答：_______________________

环节二：神奇的二氧化锰

思考：1为什么加入二氧化锰之后，带火星的木条就能复燃了？

答：_______________________

环节三：实验寻真知

疑问：在这里，二氧化锰到底是什么角色？完成以下实验探究，你可能就有答案啦！

实验探究：分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用

步骤1：将沾满二氧化锰的铜片放在小烧杯中，称量其总质量m1=_____。

步骤2：取4支试管，分别加入10毫升的15%过氧化氢溶液，完成下列实验。

1.对比①②号试管的实验现象，可知铜片对过氧化氢反应生成氧气的速度______（有/没有）影响;

2.对比①③号试管的实验现象，可知502胶水对过氧化氢反应生成氧气的速度      （有/没有）影响;

3.对比①②③④号试管的实验现象，可知二氧化锰______（有/没有）影响过氧化氢反应生成氧气的速度。

步骤3：将④号试管中的铜片取出来，放小烧杯中，用电吹风开小档将其吹干，称量总质量m2=___;可得：m1__m2（>、<、=）

实验小结：该反应前后，二氧化锰的质量______（变/不变）

步骤4：把吹干后的铜片再次伸入上面的试管①、②、③中，再将带火星的木条伸入试管中。观察现象，并记录。

①15%过氧化氢溶液      ②15%过氧化氢溶液     ③15%过氧化氢溶液

现象：_______________________

结论：经过④号试管反应后的二氧化锰______（不能/还能）继续使过氧化氢快速产生氧气。

四、改进实验设计优点

1.实验探究流程更严谨。经过实验步骤的改编，先是对比有无二氧化锰的实验现象，引发思考，二氧化锰在反应中的作用是什么？继而在教师的引导下，利用控制变量法实现实验探究。对比实验现象，理解影响过氧化氢溶液分解产生氧气的速度的是二氧化锰。始终遵循单一变量原则，重复实验原则，探究过程严谨。

2.改进实验，利于操作。实验经过改进，将二氧化锰粉末附着在铜片上，不需要过滤、洗涤、干燥达到回收二氧化锰进行称量，随时实现固液分离，便于称量反应前后固体粉末的质量。使用电吹风热干铜片，方便快速。整个实验的改进更加适合学生分组实验，操作简单，方便快捷。

3.实验现象更加明显。环节二中，加入二氧化锰前，带火星的木条没有复燃，加入二氧化锰之后，带火星的木条复燃了，现象对比明显。環节三步骤2中，四个实验的现象对比很明显，只有将带火星的木条伸入第四支试管中，木条复燃了。在环节三步骤4通过将同一铜片放入三支装有相同浓度相同体积的试管中，学生明显能观察到带火星的木条保持复燃，帮助学生理解固体粉末的化学性质不变。

4.证据推理更直观。在环节三步骤3中，学生通过简单的实验操作便可以观察到反应前后固体粉末的质量不变，在环节三步骤4中，学生通过反复3次相同的实验，观察到相同的实验现象，理解反应前后固体粉末的化学性质不变。

责任编辑  杨  杰