探究案例812催化作用

探究案例8-12催化作用一、探究目的1．通過(guò)探究活動(dòng)，了解催化劑及催化作用。2．知道許多化學(xué)反應(yīng)都需要加入催化劑才能進(jìn)行。3．知道科學(xué)探究可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)法、文獻(xiàn)法等途徑進(jìn)行。4．學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、比較、綜合、分析、歸納等方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、收集的證據(jù)進(jìn)行加工處理，并得到科學(xué)的結(jié)論。二、探究活動(dòng)1．問(wèn)題情景催化劑像具有魔力一般使本來(lái)難以進(jìn)行的反應(yīng)變得極為容易。如將氫氣和氧氣放在密封的暗箱中，即使經(jīng)過(guò)一萬(wàn)年也難以覺(jué)察到水的生成，然而只要在暗箱中存在極少量的白金，可瞬間化合成水，當(dāng)前90％以上的化學(xué)過(guò)程都不同程度地使用催化劑，可以毫不夸張地說(shuō)沒(méi)有催化劑的廣泛使用，就沒(méi)有現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。催化劑及催化作用與生活、生產(chǎn)的關(guān)系卻相當(dāng)密切，如釀造米酒、吃飯時(shí)細(xì)嚼慢咽米飯會(huì)產(chǎn)生甜味、汽車(chē)尾氣的處理等等無(wú)不與催化作用有關(guān)。因此，人類(lèi)必須了解催化劑和催化作用，探究利用催化作用造福于人類(lèi)的途徑和方法。2．探究步驟設(shè)計(jì)方案探究催化劑的催化作用（因?yàn)槌跞龑W(xué)生剛接觸化學(xué)，一般以組為單位根據(jù)教師提供的信息設(shè)計(jì)方案，并將設(shè)計(jì)的方案與其他同學(xué)、老師交流討論，加以修改和完善），根據(jù)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行探究，認(rèn)真做好記錄，并對(duì)所收集的證據(jù)進(jìn)行整理和分析，進(jìn)而得到結(jié)論，將各組探究的心得和結(jié)論與其他組交流討論?？晒W(xué)生選擇的探究方案：探究方案（1）實(shí)驗(yàn)探究法實(shí)驗(yàn)1將三支試管固定在同一個(gè)自制的支架上，同時(shí)加熱后，將三根衛(wèi)生香點(diǎn)燃，分別吊入三支試管內(nèi)，觀察各試管中的衛(wèi)生香是否復(fù)燃及先后次序（圖8—19）。實(shí)驗(yàn)2過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的催化。取一小塊新鮮動(dòng)物肝臟，剪碎后，加水10-15mL研勻過(guò)濾，濾液待用。取編號(hào)A、B、C、D試管四只分別加入氣。22mL，在B、C、D試管中在分別加入CuSO、一小塊鮮豬肝、生土豆， 對(duì)照觀察四支試管中氣體4產(chǎn)生情況和反應(yīng)速度，用余燼的衛(wèi)生香對(duì)氣體進(jìn)行驗(yàn)證 （圖8—20，表8—9）。

表8—9催化作用實(shí)驗(yàn)記錄試管編號(hào)ABCDH202溶液2mL2mL2mL2mL催化劑硫酸銅溶液新鮮動(dòng)物肝臟生土豆反應(yīng)現(xiàn)象氣體檢驗(yàn)結(jié)論探究方案（II）資料分析法催化作用美化了人類(lèi)的生活，在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中同樣能夠體驗(yàn)催化劑的妙用。你可以查閱文獻(xiàn)、詢(xún)問(wèn)他人、上網(wǎng)查詢(xún)，或與老師、同學(xué)交流討論，并在此基礎(chǔ)上談?wù)劥呋饔媒o我們生活帶來(lái)的好處（表8—10）。表8—10催化劑作用調(diào)查生活中的催化劑事例催化劑簡(jiǎn)述其催化作用合成氨點(diǎn)燃撤有煙灰的糖能燃燒米飯?jiān)诳谥性浇涝教鸺用赶匆路燮?chē)尾氣的處理汽車(chē)排氣中的污染物通過(guò)與皮膚和眼睛的接觸可以危害人體，還可以通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，引起呼吸系統(tǒng)的疾病，主要是支氣管炎、肺氣腫、哮喘病和肺癌。汽車(chē)尾氣中含有CO、HC、NOx等有害物質(zhì)，要將這些有害物質(zhì)完全變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)就必須一方面加快CO變?yōu)镃02，HC變?yōu)镠20和C02的氧化反應(yīng)。另一方面，亦須加快N0X還原為％氣的還原反應(yīng)。在三效催化劑中主要是鉑和銠兩種貴金屬，鉑主要用來(lái)加快 CO和HC轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O，而銠主要用來(lái)加快NOX還原為N2。鉑和銠是貴金屬中的貴金屬，儲(chǔ)存和產(chǎn)量都比較少。而貴金屬鈀則相對(duì)較多，價(jià)格低且效果不比鉑差。據(jù)報(bào)道，在1994年，占世界貴金屬總產(chǎn)量9％的鈀、45％的鉑、85％的銠用于汽車(chē)尾氣凈化的催化劑中，不論是從資源，還是從價(jià)格考慮，開(kāi)發(fā)和研究汽車(chē)凈化的新型催化劑勢(shì)在必行。要求學(xué)生討論以上資料在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行相關(guān)信息的采集，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用業(yè)余時(shí)間去有關(guān)科研單位走訪(fǎng)或進(jìn)行電話(huà)咨詢(xún)，也可向有關(guān)專(zhuān)家請(qǐng)教，總結(jié)分析以下幾個(gè)問(wèn)題：汽車(chē)尾氣中的有害物質(zhì)是什么?汽車(chē)尾氣的大量排放對(duì)人類(lèi)及其生活環(huán)境會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?治理汽車(chē)尾氣排放可能的途徑及方法是什么?3．總結(jié)與反思對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行反思，分析探究方案的優(yōu)點(diǎn)與不足，并提出改進(jìn)建議，在反思交流的基礎(chǔ)上思考并回答下列問(wèn)題：科學(xué)方法是人們獲得科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)客觀世界的重要手段，在本探究中你運(yùn)用了哪些方法獲得哪些結(jié)論?這次探究活動(dòng)中，你最大的收獲是什么?催化作用在日常生活和生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用?為了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，你認(rèn)為我們要尋找哪些反應(yīng)的催化劑?選擇最佳催化劑應(yīng)遵循的原則是什么?三、探究活動(dòng)點(diǎn)評(píng)科學(xué)探究是為了使學(xué)生在獲得化學(xué)知識(shí)與技能的同時(shí)，受到科學(xué)方法的訓(xùn)練，懂得探究的過(guò)程，體驗(yàn)探究的辛苦與樂(lè)趣，形成并發(fā)展探究能力。本探究主題是“催化作用”，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)熟悉而陌生，因此探究過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生從課本二氧化錳對(duì)氯酸鉀、硫酸銅溶液對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的催化人手，了解催化劑和催化作用，然后引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度探究催化作用在人類(lèi)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，有目的地讓學(xué)生運(yùn)用比較、分析、綜合及歸納等科學(xué)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、結(jié)果及通過(guò)查閱文獻(xiàn)獲得的信息加以整理，懂得催化作用可以提高人類(lèi)的生活質(zhì)量，可以改善人類(lèi)的生存環(huán)境，可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！岸趸i能對(duì)氯酸鉀分解反應(yīng)起催化作用”的探究，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易裝置，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)明顯、可比。為了更好地達(dá)到本探究活動(dòng)的教學(xué)目的，在進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1．創(chuàng)設(shè)輕松愉悅的探究氛圍。探究活動(dòng)是根據(jù)一定的科學(xué)理論探索未知領(lǐng)域的過(guò)程，我們不但要允許學(xué)生“標(biāo)新立異”而且大張旗鼓地鼓勵(lì)，使學(xué)生的創(chuàng)新火花在輕松愉悅的探究氛圍中進(jìn)發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生去實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)不同的探究方法去研究問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，通過(guò)得到的科學(xué)知識(shí)獲得愉悅的心理體驗(yàn)，為進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)探究造福人類(lèi)提供知識(shí)保障。2．增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。本探究活動(dòng)是學(xué)生通過(guò)對(duì)催化作用的認(rèn)識(shí)，知道催化作用與人類(lèi)的生活、生產(chǎn)是密切相關(guān)的，通過(guò)汽車(chē)尾氣催化凈化探究，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。3．重視探究活動(dòng)的發(fā)展性評(píng)價(jià)。首先是學(xué)生自我評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)探究方法是否科學(xué)，評(píng)價(jià)探究活動(dòng)中獲得知識(shí)多少及探究能