王靜

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)用學(xué)科，化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科最基本的科學(xué)素質(zhì)，培育學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，開(kāi)展以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)是新時(shí)期化學(xué)課程與教學(xué)改革的新要求。過(guò)氧化氫分解反應(yīng)在初、高中教材中有不同層次的體現(xiàn)，是很有價(jià)值的教學(xué)素材，在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中，筆者有意識(shí)地滲透和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、過(guò)氧化氫分解反應(yīng)在初中教學(xué)中的實(shí)踐

人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)課題3“制取氧氣”中，介紹了過(guò)氧化氫分解可以制氧氣，并探究了“分解過(guò)氧化氫制氧氣反應(yīng)中二氧化錳的作用”。下面是筆者在教學(xué)中的課堂教學(xué)實(shí)錄。

[演示實(shí)驗(yàn)] 按照教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生]觀察現(xiàn)象后，得到過(guò)氧化氫分解生成氧氣，放出熱量，二氧化錳是該反應(yīng)的催化劑的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化中有新物質(zhì)生成的同時(shí)伴隨能量變化，從物質(zhì)變化和能量變化兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，初步建立“變化觀念”。

[教師] 二氧化錳中也含有氧元素，過(guò)氧化氫是反應(yīng)物的證據(jù)是什么？二氧化錳是催化劑的證據(jù)又是什么？

經(jīng)過(guò)分析，學(xué)生意識(shí)到獲得“過(guò)氧化氫生成氧氣，二氧化錳是該反應(yīng)的催化劑”的結(jié)論缺乏證據(jù)，討論后，設(shè)計(jì)了新實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)1：

圖 1

[學(xué)生] 通過(guò)A、B、C三個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，證明過(guò)氧化氫是反應(yīng)物；并且加熱或加入二氧化錳都可以加速過(guò)氧化氫分解，提高反應(yīng)速率。

實(shí)驗(yàn)2：

[教師] 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)2的方案在實(shí)際中是否可行？

[學(xué)生評(píng)價(jià)] 該設(shè)計(jì)步驟較多，過(guò)程中二氧化錳損失會(huì)比較多，誤差大，結(jié)果不準(zhǔn)確。

[教師] 同學(xué)們的方案是從溶液中提取二氧化錳，如果換角度思維，反過(guò)來(lái)，將混合物中的液體水分離出來(lái)不也能達(dá)到目的嗎？

經(jīng)過(guò)教師引導(dǎo)、師生共同討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：

（1）準(zhǔn)確稱(chēng)量二氧化錳和表面皿的總質(zhì)量，并記錄；

（2）在二氧化錳表面滴加1ml 5%過(guò)氧化氫溶液至不再有氣體生成；

（3）小火加熱至表面皿中的液體完全蒸發(fā)，冷卻至室溫； 圖 2

（4）再次準(zhǔn)確稱(chēng)量固體和表面皿的總質(zhì)量，與（1）比較；

（5）重復(fù)步驟（2）、（3）、（4）2次。

（6）將最后所得固體放入試管，加入5%過(guò)氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)黑色固體（二氧化錳）的質(zhì)量和性質(zhì)在反應(yīng)前后沒(méi)有變化，并且可以提高過(guò)氧化氫分解的速率，得到了“二氧化錳是過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的催化劑”這個(gè)結(jié)論。

通過(guò)對(duì)“過(guò)氧化氫是否是反應(yīng)物”以及“二氧化錳是否是催化劑”的探究，發(fā)展了學(xué)生“證據(jù)推理、模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。問(wèn)題“二氧化錳中也含有氧元素，你認(rèn)為過(guò)氧化氫是反應(yīng)物的依據(jù)是什么”， 幫助學(xué)生建立良好的“元素觀”、“微粒觀”、“守恒觀”，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)，為學(xué)生順利進(jìn)入高中學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

二、過(guò)氧化氫分解反應(yīng)高中教學(xué)中的實(shí)踐

人教版選修2第二章第三節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的速率和限度”、選修4第二章第二節(jié)“影響化學(xué)反應(yīng)的因素”中，以過(guò)氧化氫分解反應(yīng)為例講述了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素及規(guī)律。在教學(xué)中，筆者做了一些探索，設(shè)計(jì)了以下教學(xué)環(huán)節(jié)。

[任務(wù)1]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的速率。

[學(xué)生]利用“測(cè)量鋅與硫酸溶液反應(yīng)速率”的裝置（圖3）。

[質(zhì)疑]過(guò)氧化氫溶液滴入錐形瓶后，會(huì)占據(jù)一部分體積，是否會(huì)對(duì)氧氣體積的測(cè)定產(chǎn)生一定誤差？

經(jīng)過(guò)師生進(jìn)一步討論，將實(shí)驗(yàn)裝置做了改進(jìn)（圖4）

[問(wèn)題]可以通過(guò)測(cè)定哪些量確定化學(xué)反應(yīng)的速率？

[學(xué)生]可以通過(guò)測(cè)定收集一定體積氧氣所需的時(shí)間，或測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)收集到氧氣的體積來(lái)求出化學(xué)反應(yīng)速率。

[任務(wù)2]現(xiàn)有3%、5%H2O2溶液，MnO2（粉末狀），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案研究外界條件對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率影響規(guī)律。

[教師]影響速率的條件有哪些？用什么方法研究？將這些因素設(shè)計(jì)在一個(gè)表格中。

[學(xué)生]影響該反應(yīng)速率的因素有：H2O2溶液濃度、溫度、MnO2的質(zhì)量。

學(xué)生討論、評(píng)價(jià)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

[任務(wù)3] 將裝置進(jìn)一步優(yōu)化，用上面“圖5”所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。

[學(xué)生]分成小組完成實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。

[教師]選取不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較分析，可以獲得哪些結(jié)論？每個(gè)小組根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)，畫(huà)出V（ O2 ）—t 圖像。

學(xué)生做出圖像后，發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)偏離曲線。于是，教師提示大家分析產(chǎn)生誤差的原因。經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生一致認(rèn)為產(chǎn)生的誤差原因有一是氣體體積和秒表的讀數(shù)有誤差；二是氣泡的大小不均勻會(huì)造成誤差；三是研究溫度影響速率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)前把藥品預(yù)熱時(shí)，部分過(guò)氧化氫分解，造成誤差。

三、結(jié)語(yǔ)

為了使學(xué)生更好地由初中向高中過(guò)渡，更好地落實(shí)“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”，筆者努力摸索，在初中階段，注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣、了解科學(xué)探究的一般過(guò)程和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、定量意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。高中階段，幫助學(xué)生形成研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響規(guī)律的思維、實(shí)踐框架，不斷促進(jìn)具有化學(xué)特質(zhì)的核心素養(yǎng)的發(fā)展。