走 近 催 化 剂

课题：走近催化剂
一、研究的目标
　　1、通过化学实验，让学生进一步理解催化剂的概念。亲自动手验证催化剂可以改变化学反应的速率而本身的化学性质和质量都没有改变。
　　2、通过化学实验，寻找除二氧化锰以外的能分解双氧水的新催化剂。知道一个化学反应可以有多种催化剂，让学生体会解决问题的方法有很多，培养多维思维的方法
　　3、通过探究性实验，让学生了解科学研究的方法，培养学生的创新思维和科学态度。
实验用品：试管 药匙 试管夹 试管架 天平 砝码
酒精灯 双氧水 二氧化锰 氧化铜 氧化铁 铁 铜 三氯化铁溶液 硫酸铜溶液 红砖粉末 土豆块 沾满二氧化锰的玻璃片 火柴 线香
教学过程：
引入：同学们好！今天我们一起来猜谜语，请看大屏幕：只需一点点 作用大无边；功成不自傲， 本质没改变 ——打一化学名词
生： 催化剂
师：同学们对催化剂有哪些认识？
生：催化剂可以改变化学反应的速率，
催化剂在化学反应前后的质量和化学性质都没有改变；
二氧化锰作为双氧水分解的催化剂可以加速反应；
催化剂不仅可以加快化学反应也可以减缓化学反应
………
师：同学们真棒！对催化剂了解了很多，我们以二氧化锰催化双氧水分解制取氧气反应为例，谁还想更深入了解些什么？或有些什么疑问，请说说，我们一起探讨。
生：催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变码？
催化剂参加化学反应了码？
所有的化学反应的催化剂都一样码？
催化剂怎样使化学反应速率加快或减慢的？
师：板书（板书生说得全部还是课堂上要讨论的内容？？）
师：同学们今天提出的问题都很好，只是由于时间和我们的知识基础，我们今天只讨论这（①催化剂在化学反应前后质量不变；②催化剂在化学反应前后化学性质没有发生变化；③双氧水分解只能用二氧化锰作催化剂剂码？）
屏幕：任务一：催化剂在化学反应前后质量有没有改变？
师：边说边播放投影，同学们小组内交流讨论结合实验台上的仪器和药品设计实验方案完成探究。
生：讨论 实验 （8分钟，要先汇报实验方案？还是做完实验后汇报实验方案和实验成果？？质量和化学性质一起探究还是分别探究？？）
师：请同学们整理实验台填写实验报告，小组内选出代表准备汇报探究过程。
第一小组先汇报你们的设计的实验方案探究的过程及实验成果。（我们设计的方案是：反应前先称量催化剂，反应后再称量一次催化剂，比较两次称量的质量，为了便于取出反应后的催化剂我们采用了固定在玻璃片上的二氧化猛，反应前先称量一次，反应反应后将废液倒进废液缸，用滤纸吸干上面的液体，再次称量，发现化学反应前后二氧化锰的质量没有改变。）
师：其它小组，有不同探究方案或成果的吗？同学们都太棒了！鼓励自己一下啊！鼓掌！
同学们化学反应前后催化剂的化学性质没有改变，我们怎样设计实验方案探究验证？小组内讨论设计方案并探究。巡视指导。
3分钟后
师请一个小组选一个代表展示实验成果。
生：我们把刚才用过的二氧化锰重新加入的试管里，再加入和刚才同一试剂瓶相同量的双氧水，观察反应现象，有大量气泡生成，并用带火星的木条检验生成的气体，木条复燃，跟刚才现象一样，证明二氧化锰的化学性质没有改变。我们可以的出结论：化学反应前后催化剂的化学性质没有改变。
师：同学们，经过刚才的探究催化剂在化学反应中质量和化学性质没有改变，有了深切的体会，那对催化剂改变了化学反应的速率的速率是如何理解的？
生：催化剂不仅能加快化学反应，还有些催化剂可以减缓化学反应。
师：
拓展：催化剂在化工生产、科技发展、动植物生命活动许许多多方面必不可少，并不是所有的催化剂都加快化学反应速率。催化剂有正催化剂和负催化剂，使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。正催化剂可让我们需要的化学反应顺利平稳的发生，负催化剂可以让我们不需要的反应非常非常缓慢的发生甚至是不发生，例如食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂。如核反应中的石墨，煤矿中用阻化剂防火等等 。负催化剂常用来减缓人们不愿意的自发化学反应，还用来减弱过于剧烈的反应。二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率是正催化剂，它还能作为其它物质化学反应的催化剂吗？
生：二氧化锰还可以作为氯酸钾分解的催化剂。
师：你知道的真多，太棒了！也就是说同一种物质有可能是多个化学反应的催化剂，那么，同一个化学反应是否有多个催化剂呢？我们还是以过氧化氢的分解为例，请同学们结合实验台上的药品探究还有哪些物质可以作过氧化氢分解的催化剂，小组协作，设计、实施实验，填写学案。
投影：任务2：二氧化锰是双氧水分解的唯一催化剂吗？是最合适的催化剂吗？
生：设计实验，探究，填写学案。汇报实验成果。
（双氧水取3－4ml,固体催化剂用药匙的小匙一端取一个火柴头大小，液体催化剂取一滴，注意观察现象气泡的大小，释放速度。）
催化剂
现象
结论
无催化剂
………
4分钟后
师：请同学们整理实验台，小组选一个代表汇报实验成果。
生：无催化剂时，双氧水分解很慢，加热时有少量气泡产生。
二氧化锰催化时，双氧水分解持续平稳放出气泡，速度适中，宜于收集气体。
三氯化铁溶液作催化剂时，反应太剧烈反应速度不好控制，不适合氧气收集，
师：通过这个探究我们可以看出，一个化学反应不只一个催化剂，但我们只选择最合适的。同学们，我们生活道路也有很多条，但我们也要慎重选择，有捷径不一定适合我们，我们一定选择，最适合自己的人生道路。
节课：感悟收获
催化剂，又叫触媒， 她在化学反应中助人为了，成就别人，体现自己的价值；我们还认识到一个化学反应可以有多个催化剂，同学们每个人的成长都想一个化学反应，你的身边也有许多位“催化剂”陪伴着你的成长，会在你需要的时候帮助你，轻轻的闭上眼睛，用心感受！
近几十年来，随着全球能源需求的持续增长，寻找新能源的研究越来越受到人们的关注。氢能，它作为二次能源，具有清洁、高效、输等诸多优点，已普遍被人们认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源，因此受到了各国的高度重视。兴起了以光催化方法分解水制氢(简称光解水)的研究，并在光催化剂的合成、改性等方面取得较大进展。迄今为止，人们所研究和发现的光催化剂和光催化体系仍然存在诸多问题，希望今天的学习能抛砖引玉让同学们对催化剂产生兴趣如94年前的德国物理化学家弗里茨·哈伯一样，因为发现了合成氨的价格低而催化效率更高的高效铁催化剂，而获得1918年的诺贝尔化学奖，对提高光催化剂性能的方法进行更加深入的研究，说不定你就是未来的诺贝尔奖得主。
师：下课，祝同学们学习进步！
的光催化剂大多仅在紫外光区稳定有效，能够在可见光区使用的光催化剂不但催化活性低，而且几乎都存在光腐蚀现象，需使用牺牲剂进行抑制，能量转化效率低，这些阻碍了光解水的实际应用。光解水的研究是一项艰巨的工作，虽然近期取得了一些进展，但是还有很多工作需要进一步研究，如研制具有特殊结构的新型光催化剂、新型的光催化反应体系，
过氧化氢酶，是催化过氧化氢分解成氧和水的催化剂，存在于细胞的过氧化物体内。过氧化氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝脏中以高浓度存在。过氧化氢酶在食品工业中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的过氧化氢。过氧化氢酶也被用于食品包装，防止食物被氧化。
初中课本上定义：在化学反应里能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后（反应过程中会改变）都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。其物理性质可能会发生改变，例如MnO2在催化氯酸钾生成氯化钾和氧气的反应前后由块状变为粉末状
催化剂最早由瑞典化学家贝采里乌斯发现。一百多年前，有个魔术“神杯”的故事。有一天，瑞典化学家贝采里乌斯在化学实验室忙碌地进行着实验，傍晚，他的妻子玛利亚准备了酒菜宴请亲友，祝贺她的生日。贝采里乌斯沉浸在实验中，把这件事全忘了，直到玛丽亚把他从实验室拉出来，他才恍然大悟，匆忙地赶回家。一进屋，客人们纷纷举杯向他祝贺，他顾不上洗手就接过一杯蜜桃酒一饮而尽。当他自己斟满第二杯酒干杯时，却皱起眉头喊道：“玛利亚，你怎么把醋拿给我喝！”玛利亚和客人都愣住了。玛丽亚仔细瞧着那瓶子，还倒出一杯来品尝，一点儿都没错，确实是香醇的蜜桃酒啊！贝采里乌斯随手把自己倒的那杯酒递过去，玛丽亚喝了一口，几乎酸的吐了出来，也说：“甜酒怎么一下子变成醋酸啦？”客人们纷纷凑近来，观察着，猜测着这“神杯”发生的怪事。 　　贝采里乌斯发现，原来酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手，发现手上沾满了在实验室研磨白金时给沾上的铂黑。他兴奋地把那杯酸酒一饮而尽。原来，把酒变成醋酸的魔力是来源于白金粉末，是它加快了乙醇（酒精）和空气中的氧气发生化学反应，生成丁醋酸。后来，人们把这一作用叫做触媒作用又叫催化作用，希腊语的意思是“解去束缚”。
生物催化剂
　　酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物（绝大多数的蛋白质。但少量RNA也具有生物催化功能），旧称酵素。生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。酶的催化作用同样具有选择性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义。目前，酶制剂的应用日益广泛。(例如：酶制剂在工业上可作催化剂使用，某些酶还是珍贵的药物。)
随着全球能源需求的持续增长，而储备能源日益减少的情况下氢能，它作为二次能源，具有清洁、高效、安全、可贮存、可运输等诸多优点，被人们认为是一种最理想的绿色能源
它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。
危险特性：爆炸性强氧化剂。过氧化氢自身不燃，但能与可燃物反应放出大量热量和气氛而引起着火爆炸。过氧化氢在pH值为 3.5～4.5时最稳定，在碱性溶液中极易分解，在遇强光，特别是短波射线照射时也能发生分解。当加热到100℃以上时，开始急剧分解。它与许多有机物如糖、淀粉、醇类、石油产品等形成爆炸性混合物，在撞击、受热或电火花作用下能发生爆炸。过氧化氢与许多无机化合物或杂质接触后会迅速分解而导致爆炸，放出大量的热量、氧和水蒸气。大多数重金属(如锨、铜、银、铅、汞、锌、钴、镍、铬、锰等)及其氧化物和盐类都是活性催化剂，尘土、香烟灰、碳粉、铁锈等也能加速分解。浓度超过74%的过氧化氢，在具有适当的点火源或温度的密闭容器中，会产生气相爆炸。 　　燃烧(分解)产物：氧气、水
不稳定性
　　过氧化氢在常温可以发生分解反应生成氧气和水（缓慢分解），在加热或者加入催化剂后能加快反应，催化剂有二氧化锰、硫酸铜、碘化氢、二氧化铅、三氯化铁，及生物体内的过氧化氢酶等
溶菌酶 胰酶
课件34张PPT。走 近 催 化 剂
只需一点点， 能把速率变，
可快又可慢， 本质没改变。

——打一化学名词 谜底：催化剂请你猜猜看
走 近 催 化 剂
关于催化剂，你已经知道了哪些知识？你还想了解什么？过氧化氢分解制氧气，只有一种催化剂吗？ 请结合以下仪器和药品，以小组为单位讨论和交流，设计方案并进行实验。仪器：试管 药匙 滴管 天平 镊子药品：过氧化氢溶液 红砖 三氯化铁溶液 块状二氧化锰 铁粉 铜丝 粉末状二氧化锰 三氧化二铁 用品：火柴 线香 滤纸 探究温馨提示：过氧化氢溶液有强氧化性，使用时请特别小心！过氧化氢分解制氧气,只有一种催化剂吗？
探究 发现
能改变其它物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质。 催化剂：
认识 能改变其它物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质。 催化剂：
认识形形色色的催化剂炼油厂催化剂原油多姿多彩的生物酶催化剂减缓反应速率的催化剂——阻化剂感 悟 收 获理想氢能源体系祝同学们天天进步1.化学反应前催化剂的质量_____; 化学反应后催化剂的质量_____。2.将二氧化锰第一次加入过氧化氢溶液中，观察到的现象__________________; 将回收的二氧化锰再次加入过氧化氢溶液中，观察到的现象______________。 催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变。结论：探究 发现课堂寄语
发现千千万，起点是一问。
——陶行知
只有实验才是化学的“最高法庭 ”。
——傅鹰二氧化锰催化过氧化氢分解前后质量和化学性质都不变？
探究 发现
诺贝尔化学奖 ● ● ● 催化剂 1918年，因第一次世界大战中断2年后恢复评选的诺贝尔化学奖授予了德国物理化学家、合成氨的发明者——弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。哈伯的合作者波施也因在合成氨的工业化中作出的贡献而在1931年获得诺贝尔化学奖。化学实验探究走近催化剂济宁一中分校 郭萍 能改变其它物质的化学反应 速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变。 我的看法催化剂：1.化学反应前催化剂的质量_____; 化学反应后催化剂的质量_____。2.将二氧化锰第一次加入过氧化氢溶液中，观察到的现象__________________; 将回收的二氧化锰再次加入过氧化氢溶液中，观察到的现象______________。 催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变。结论：探究 发现 这节课，我收获了
……长话短说 能改变（加快或减慢）其它物质的化学反应 速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变。 我的看法催化剂：探究问题：1.探究二氧化锰催化过氧化氢分解前后质量和化学性质都不变。2.探究过氧化氢分解制氧气只能有一 种催化剂吗？ 能改变其它物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质。 我记得催化剂：橡胶抗老化剂催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变吗？
催化剂参加化学反应了吗？
所有的化学反应的催化剂都一样吗？
催化剂怎样使化学反应速率加快或减慢吗？
一个化学反应只能有一种催化剂吗？
一种物质只能作一个化学反应的催化剂吗？
哪些催化剂可以减缓化学反应？
……
我还想知道催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变吗？
催化剂参加化学反应了吗？
所有的化学反应的催化剂都一样吗？
催化剂怎样使化学反应速率加快或减慢吗？
一个化学反应只能有一种催化剂吗？
一种物质只能作一个化学反应的催化剂吗？
哪些催化剂可以减缓化学反应？
……
我还想知道《走近催化剂》学案导学
温故质疑
描述我知道的催化剂：


想更深入了解催化剂这些方面：


合作探究
一、深入理解催化剂概念
探究1.二氧化锰催化过氧化氢分解前后质量和化学性质都不变。
小组讨论 设计实验
仪器：
药品：
实验方案：
小组合作 进行实验
实验步骤
现象
结论
收集数据 得出结论：

反思交流 ：
二、拓展延伸 多角度认识催化剂
探究2：过氧化氢分解制氧气，只有一种催化剂吗？
小组讨论 设计实验
仪器：
药品：
实验方案：
小组合作 进行实验
温馨提示：
药品用量：双氧水取3－4ml,固体粉末催化剂用药匙的小匙一端取一个火柴头大小，块状固体取3－4块，液体催化剂取3－4滴，注意观察现象气泡的大小，释放速度。
探究物质
现象
我发现
感悟收获:


拓展视野：
催化剂与化学反应速率
对于某些特定的反应，人们希望它进行得越慢越好，比如钢铁的生锈。钢铁容易生锈而被腐蚀，其实质是铁和空气中的氧气发生了复杂的化学反应。有些钢铁制品用不了多长时间就锈迹斑斑，不仅影响美观，而且会导致钢铁制品变得疏松，失去了原有的机械强度。为此，科学家们想了很多办法防止钢铁被腐蚀，常用的一种方法是加入缓蚀剂，减缓钢铁生锈的速度（注意，这里的作用不是“加快”化学反应的速度，而是“减缓”化学反应的速度）。又比如，橡胶制品在生活中应用很广，但橡胶制品容易老化，老化的橡胶失去了弹性而容易折断。在橡胶制品中加入一些防老化剂，可以减慢橡胶老化反应的速度，使橡胶制品更耐用。日常炒菜等使用的食用油，如果储存不当或放置比较长的时间，就容易发生“酸败”而颜色变深，变得混浊，并产生一种难闻的哈喇味。使用酸败的食用油炒菜，不仅味道变差、营养价值降低，食用后还可能引起恶心、呕吐、腹泻等症状，危害身体健康。如果在食用油里加入少量的没食子酸正丙酯，就可以有效地减缓“酸败”。在这里，没食子酸正丙酯是一种抑制剂，可以减慢油脂“酸败”反应的速度。像缓蚀剂、防老化剂、抑制剂这样一类的物质也属于催化剂，化学上将其称为“负催化剂”。
其实，不管是“加快”速度，还是“减缓”速度，都是催化剂的看家本领。如今，无处不在的催化剂融入了人们日常生产、生活的各个方面，成为我们不可缺少的好帮手
催化剂与诺贝尔化学奖
翻开诺贝尔奖获得者的长卷，你一定会马上就找到弗里茨?哈伯。哈伯因在合成氨研究中做出的杰出贡献而获得1918年诺贝尔化学奖。众所周知，诺贝尔科学奖是奖励那些在自然科学研究中对人类做出重大贡献的人。1909年，哈伯在实验室采用600℃、200个大气压和用金属锇作催化剂的条件下，大大提高了合成氨反应的速度。当然，有了催化剂，距离实现工业化生产还有很长的一段路要走。于是，哈伯又同化工专家波施以及其他科研人员一起，对数千种不同配方的催化剂进行实验，终于制得了比锇价格低而催化效率更高的高效铁催化剂；同时解决了如高温氢气对生产设备的腐蚀等一些合成氨实际生产中的技术难题。1911年，德国建成世界上第一座日产30 吨合成氨的工厂，这是人工固氮技术的重大成就，是催化剂在化学研究和化工生产中的胜利。
正因此，1918年，诺贝尔化学奖授予了哈伯。哈伯的合作者波施也因在合成氨的工业化中作出的贡献而在1931年获得诺贝尔化学奖。
走近催化剂
课??? 题
走近催化剂
课型
实验课
教
学
目
标
1.通过化学实验，让学生进一步理解催化剂的概念。亲自动手验证催化剂可以改变化学反应的速率而本身的化学性质和质量都没有改变。对课内学习内容加深理解。培养学生大胆质疑，敢于提出问题，勇于解决问题学习态度。
2.通过化学实验，寻找除二氧化锰以外的能分解双氧水的新催化剂。知道一个化学反应可以有多种催化剂，认识催化剂的多样性。让学生体会解决问题的方法有很多，培养多维思维的方法。
　　3.通过探究性实验，让学生了解科学研究的方法，培养学生的创新思维和科学态度。
教??? 法
大胆提出问题，合作实验探究
教具
实验仪器、药品
多媒体课件
教学过程
教? 学? 内? 容
师? 生
互? 动
?
创设情景
?
?
导入课题
?

温故质疑?
?
?
?
大胆质疑
提出问题
?
确定本节课探究的问题
展示探究目标

分步探究，?展示：探究1. 小组讨论设计实验

巡回指导
实验成果的汇报与评价，
实验探究的反思与交流
总结上个探究，过渡到下个探究
过渡到探究2
二氧化锰能催化过氧化氢的分解，其他物质可以吗？
让学生体会解决问题的方法有很多，培养多维思维的方法。
视频展示催化剂的多样性
认识催化剂的现实意义
感悟收获
以谜语引出课题，创设情景
激发学生思考,引出课题
只需一点点 作用大无边；功成不自傲， 本质没改变 ——打一化学名词
? 催化剂
一起走近催化剂深入了解催化剂
出示课题：近催化剂
同学们对催化剂已经有哪些认识？
你对已经了解的催化剂的知识有哪些疑问？
你还想更深入的了解催化剂的哪些知识？
限于时间和我们的知识基础确定探究目标。
探究二氧化锰催化过氧化氢分解前后质量和化学性质都不变。
探究过氧化氢分解制氧气 只能有一种催化剂吗？
1.探究二氧化锰催化过氧化氢分解前后质量和化学性质都不变。
选择实验方案，实施实验探究
探究实验的成果评价与反思交流
反思实验操作中出现的问题，与没有得出正确结论的原因分析，小组间互评。
通过实验探究我们对催化剂的概念有了更深入的理解，知道了二氧化锰在过氧化氢分解前后质量和化学性质确实不变，.过氧化氢分解制氧气只有一种催化剂吗？
多种物质可以作过氧化氢分解的催化剂。
一个化学反应不只一个催化剂，但我们只选择最合适的。我们生活道路也有很多条，但我们也要慎重选择，有捷径不一定适合我们，我们一定选择，最适合自己的人生道路。
认识到催化剂已经深入我们日常生活的各个方面。
氢能源的开发利用遇到的瓶颈，就是制法问题，能量转化效率低，光解水的研究是一项艰巨的工作，如研制具有特殊结构的，使水在太阳光照耀下只要加上新型光催化剂催化像天然气管道一样溢出氢气。
课堂寄语：
发现千千万，起点是一问。 ——陶行知
只有实验才是化学的“最高法庭 ”
——傅鹰
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（学生思考回答）
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回顾原有知识，找到新知识的生长点。
说说原有催化剂的认识。
学生讨论，说出自己的看法
学生发表看法，提出问题
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学生明确探究目标
讨论实验方案
汇报、展示实验方案
小组间互评实验方案的科学性、可行性。
动手操作实验，验证自己的质疑。
展示实验成果
得出实验结论
提高学生质疑和解决问题的能力
学生小组内讨论、猜想，结合实验台上的仪器和药品设计实验，进行实验。教师巡回指导。
以小组为单位学生汇报实验成果，，其他小组评判。激发学生自己科学探究思维的完善。
了解形形色色的催化剂。拓展视野。
抛砖引玉，激发学生探究的兴趣，树立为研发新催化剂积极性。
畅谈收获，提出疑惑。
学习方法提升:大胆质疑，敢于提出不同看法，勇于实验。
走 近 催 化 剂
济宁市第一中学分校
郭萍
2012—3—16