苏教版高一年级上铜与浓稀硝酸的反应实验教学设计

苏教版高一年级上《铜与浓稀硝酸的反应》实验教学设计王建民（临安市昌化中学浙江临安311321）Tel：[phone]E-mail：[e-mail]【教材分析】本课时内容“硝酸的性质—铜与浓稀硝酸的反应”是苏教版化学1(必修)“专题4硫、氮和可持续发展”中“第二单元生产生活中的含氮化合物”的第三部分内容。在这一专题里教材安排了较多的实验，《新课程化学科教学指导意见》指出，对本专题的学习应该采取实验探究的方法，使学生①理解教材实验设计的原理；②学会通过实验现象的分析去认识物质的性质；③体验实验探究的过程和乐趣。【学情分析】“硝酸的性质—铜与浓稀硝酸的反应”是苏教版化学1最后一专题的最后一块内容。到本专题止，教材已基本完善了高中必修阶段无机物的知识体系。学生对化学实验的基本操作已有了一定的了解，并且具备了一定的实验设计能力，他们在心理上有很强的动手欲望，渴望自己设计实验，渴望自己的一些想法付诸实施。因此，本节课通过铜与浓稀硝酸反应的实验设计，让学生在开放与和谐的氛围中开拓思维，体验实践与创新的乐趣。【教学目标】1.提高学生设计实验、分析实验、操作实验的能力。2.培养学生实事求是的科学世界观和严谨求实的学习态度。3.培养学生之间团结合作的精神。【重点难点】铜与稀硝酸反应的实验设计与实验评价。【设计思路】本节课安排的内容是：铜与浓稀硝酸的反应，重点是铜与稀硝酸反应的实验装置的改进，将学生分为多组，设计出多种改进方案，并进行方案的可行性分析，再通过实验的最终验证来突破难点，完成教学目标。【教学模式】创设情景——提出疑问——设计实验方案——分析、点评各方案——实验演示——随堂练习【课前准备】1.教师的准备本节课是有关教材实验的改进与新设计，考虑到学生思维的开放性,课前备课时已花了大量时间“备学生”。2.学生的准备为了让学生有个好的心理准备，以及课堂时间的限制，在前一节课就要求学生做好本节课的预习工作，并提出一个思考问题：教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置有何优点和不足之处。3.教学用具的准备考虑到本节课实验仪器与实验药品的不确定性，因此在化学实验室里进行授课。【教学过程】一、问题情景的创设在上节课要求同学们课后预习教材中“硝酸的性质”这部分内容，还留了一个思考题：你认为教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置有何优点和不足之处。由于课前让学生带着问题去预习，所以化学课代表很快便带头发言：我认为教材将Cu与浓稀HNO3的反应放在同一个实验装置中进行，既节约了药品又节省了时间，这是优点。至于不足之处，我认为由这个实验装置得出Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO的结论缺乏说服力。因为教材是利用同一个实验装置进行Cu与浓稀HNO3的反应，即按实验1先做Cu与浓HNO3的反应，现象十分明显，产生大量NO2气体的同时，又排尽了装置中的空气，为后面Cu与稀HNO3的反应创造了无氧的环境。接着，从分液漏斗往试管中注入H2O，目的是稀释浓硝酸，让剩余的Cu与稀释后的硝酸（即稀硝酸）反应，再通过排水法收集气体。问题就出在这里：最后通过排水法收集到的NO气体是怎么来的呢？有两种可能性：①先前Cu与浓HNO3反应后装置中排不尽的NO2气体与所加的H2O反应生成了NO，即3NO2+H2O=2HNO3+NO；②Cu与加H2O稀释后的硝酸反应生成了NO。附：苏教版化学1第100页，铜与浓稀硝酸反应的实验装置及其操作过程。观察下列有关硝酸性质的实验，将实验现象和分析所得结论填入表4-5[实验1]如图4-16所示，将铜片置于具支试管的底部，通过分液漏斗加入2ml的浓硝酸，用排水集气法收集产生的气体，观察实验现象。[实验2]在上述装置中，从分液漏斗向试管内加5mlH2O稀释HNO3，继续收集产生的气体，观察实验现象。点评：课代表对课本的这个实验提出了自己的见解，分析得很全面。其他学生经过课代表对这个实验装置的详细分析后，对他的见解也都表示赞同。这NO气体到底是怎么来的呢？装置该怎样改进，才能证明NO气体是铜与稀硝酸反应产生的呢？二、提出改进思路铜与浓硝酸的反应，利用教材中的实验装置，可以得到非常理想的实验效果，关键是铜与稀硝酸的反应。课堂上经过学生们的认真思考和积极讨论，最终形成了两种改进思路：(1)还用教材中的实验装置，在做完铜与浓硝酸的反应后，立即排除装置中残留的NO2气体，再加水稀释浓硝酸，做铜与稀硝酸反应的实验。(2)不用教材中的实验装置，在做完铜与浓硝酸的反应后，重新设计一套装置，做铜与稀硝酸反应的实验。三、分组讨论，设计方案此过程将全班50个学生分为6个讨论小组，由他们任选其中的某一思路进行设计。其中只有两个小组是按照第一种思路进行设计的，我将他们编为第一组和第二组，按照第二种思路设计的，就依次编为第3～6组。四、进行各种方案的可行性分析按照组号顺序，由各个组的学生代表在黑板上绘出本组的实验装置图，并对本实验组的实验操作步骤作简要的说明。H2OCu片HNO3图4-16①②图4第一组装置如图1操作要点：取一颈部较长的分液漏斗，将漏斗下端浸于液面以下，避免稀释硝酸时，所加的H2O与装置上部空间残留的NO2接触。点评：该组学生对教材中的装置只作了小部分的改动，避免了稀释HNO3时所加的H2O与装置上部空间的NO2反应。但是即使Cu与稀释后的HNO3反应产生了无色气体，其中也会夹带着装置中仍然存在的NO2气体，一起经排水法而被收集。这收集的NO是Cu与稀HNO3反应产生的？还是其中混有的NO2经排水法收集时产生的？就说不清楚了。第二组装置如图2操作要点：为了排除铜与浓硝酸反应后装置中残留的NO2气体。加H2O稀释前，先在装置的左边接一制N2的装置，让产生的N2排尽装置中的NO2，使铜与稀硝酸在N2的氛围中反应。点评：由于Cu与浓HNO3反应产生的NO2气体影响了后面Cu与稀HNO3的反应，该组学生用N2排除装置中的NO2，考虑得很好，但是实际操作起来，可能会比较烦琐。第三组装置如图3操作要点：既然是铜与浓硝酸的反应，使得装置中引入了影响后续实验的NO2气体。那么我们这组可以再组合一套这样的装置，做铜与稀硝酸的反应。点评：这组学生按照第二种思路进行设计，很好地解决了装置中残留NO2气体的问题。但同时却又引入了一个新的问题，那就是装置中有空气，Cu与稀HNO3反应产生的无色气体就不易被观察到。第四组装置如图4操作要点：往U型管中加入适量的稀硝酸，用胶塞塞好管口，将U型管朝左倾斜,使左侧管中的空气全部排到右侧,这时铜丝与稀硝酸在隔绝空气的条件下反应(如图4①)，可清晰的观察到有无色的气体产生。待左侧产生适量的NO气体后,用胶塞将右侧管封闭，朝右倾斜U型管，使左侧管的NO与右侧管的空气混合(如图4②)，此时可观察到有红棕色的气体产生。点评：这组学生的设计很巧妙。既能观察到Cu与稀HNO3反应产生的无色气体，摇动U型管，又能清楚地观察到无色气体遇空气变红的过程。装置简单且不会污染环境。图2稀HNO3Cu片N2排水法收集H2OCu片HNO3图1稀HNO3Cu片图3第五组装置如图5操作要点：在医用注射器的小针筒中事先放入少量的铜片，慢慢地吸入适量的稀HNO3(如图5①)，用橡胶塞封住针筒，使铜片与稀硝酸在无氧的环境下反应(如图5②)。待观察到有明显的无色气体产生后(如图5③)，拔去橡胶塞，向外拉动活塞吸入少量的空气，这时可观察到无色的气体变成了红棕色。点评：第五组学生与第四组学生考虑的重点都是设法使Cu与稀HNO3在无氧的条件下反应。这组学生设计上的优点还在于所用的装置材料来源于生活，操作方便，所消耗的药品也少，完全达到了微型实验的要求。第六组装置如图6操作要点：在反应容器中装满稀HNO3，用带有长颈漏斗的橡胶塞塞住反应容器，使Cu与稀HNO3在隔绝空气的条件下反应。待反应容器中产生适量的无色气体后，从导管口接一注射器，打开活塞，慢慢地注入少量的空气，可观察到无色的气体变成了红棕色。点评：这组学生与四五两组学生的设计思路一样，预计可以取得较理想的实验效果。但与前两组相比设计上唯一不足的是可能要浪费掉很多的药品。五、完善方案，实验验证通过师生的共同讨论，大家一致认为第四组和第五组同学设计的方案比较好。6个讨论小组按照这两个小组的方案进行实验验证，最终均取得了较理想的实验效果，证明了无色的NO气体是Cu与稀HNO3反应制得的实验事实。六、随堂练习下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图，请回答下列问题：①注射器止水夹铜片图7②Cu片稀HNO3接注射器长颈漏斗稀HNO3Cu片图6稀HNO3①Cu片②橡胶帽Ⅰ处③Ⅱ处NO图5(1)实验装置①中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是NO气体______________（填“能”或“不能”），简述理由________________________________________。(2)若用实验装置②进行实验，以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO。首先在烧杯中加入一定体积的稀硝酸，打开止水夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的空气，稀硝酸沿着干燥管慢慢上升，直到充满整个干燥管，停止抽拉注射器，关闭止水夹，观察到干燥管内的现象是________________。反应停止后，打开止水夹，用注射器抽取干燥管内的气体（事先已将注射器内原有的空气推出），关闭止水夹后取下注射器，并抽取一定量的空气，观察到的现象是_______________。七、课后作业今天的课大家通过对不同实验方案的设计与评价，体会到了学习的乐趣。由于时间关系，肯定还有其它更好的设计方案，请同学们课后多多思考。【教学反思】1.课本是最基本的课程资源从课程资源的视角来看,课堂教学应该为学生提供丰富而有价值的课程资源。因此教师首先要“备教材”，所谓“备教材”就是教师对教材进行再度开发，并留出一定的空间，让学生自己在原始性的资源背景中寻找有价值的主题。本课例创造性地使用教材，让学生自己对教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置进行评价，使单调的化学实验操作教学变得富有启发性和探究性，体现出了教材应有的价值。2.学生是最重要的课程资源以“师生互动”为主题的探究性教学，需要教师积极地引导、促进和唤醒学生的主动性。学生的主动性好比是一块等待开发的“富矿”，开发了这种“富矿”学生的各种能力就能得到培养，学生的素质就能得到发展。实验表明大量的课程资源便是在这种开发过程中产生的，这种课程资源在教师备课时往往无法预料和估计，它具有瞬时性和不可预料性。因此要求教师课前备课时要“重新读书”，只有教师在“重新读书”时，才会感受到改变以往以“个人经验”为主的教学模式的必要性，进而才会促进教师自身素质的发展。参考文献1.王祖浩：《普通高中课程标准实验教科书·化学1（必修）》，江苏教育出版社2006年版，第101页2.浙江省基础教育课程改革工作领导小组办公室：《浙江省普通高中新课程实验学科教学指导意见·高一上》，浙江教育出版社2006年版，第198页3.陆元裕：《二氧化氮哪里去了》，《化学教学》2005年第5期4.高慎英、刘良华：《有效教学论》，广东教育出版社2004年版，第166～184页