b6铜与稀硝酸反应实验设计案例分析

用心爱心专心118号编辑-1-本文为自本人珍藏版权所有仅供参考本文为本人珍藏，有较高的使用、参考、借鉴价值！！本文为本人珍藏，有较高的使用、参考、借鉴价值！！铜与稀硝酸反应实验设计案例分析嵊州市长乐中学：唐新民一、主题与背景化学学科的形成和发展，起源于实验，又依赖于实验。以实验为基础是化学教学的基本特征。化学实验对激发学生学习兴趣，启迪学生思维，培养科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。因此，我认为，在化学教学中必须发挥学科的优势——实验，通过化学实验，让学生去“观”，由“观”生“趣”，由“趣”激“疑”，由“疑”导“想”，由“想”得“知”。这样既能打好基础知识，又开发学生智力，培养学生的综合能力。为了有效地培养学生各项综合能力，在平时的教学中我钻研教材、及时挖掘教材中潜在的内容，如铜与稀硝酸的反应是人教版高二化学课本第一章第三节《硝酸》中的内容，实验装置如图1-1所示。其目的是为了说明稀硝酸有强氧化性及稀硝酸的还原产物是NO气体。上课时我按课本装置做演示实验，结果学生观察到的是红棕色的气体，无法说明其还原产物为无色的NO气体，上课时我只能向同学解释，这是由于生成的NO遇空气中氧气生成NO2气体。虽然学生也能接受，知识点是落实了，但课后我总觉得该块内容教学中，虽然学生知道了结果，但由于实验现象与理论反应无法吻合，根本就没有发挥化学实验教学的作用，反而给教学工作带来负面影响。因此须对这一实验进行必要的改进。课后我思考存在的几个问题：（1）在实验开始前试管中就有大量空气，所以反应所产生的NO会马上被氧化成NO2，对观察无色的NO气体产生严重的干扰。（2）实验中怎样避免产生的NO与空气接触，有几种方法可以实现。（3）实验完毕后，无法使反应立即停止，NO过多会向空气中逸散，污染空气，损害师生身体健康。怎样将该实验改进成一个既简单又环保的装置呢？以上几个问题，在教学中一直困扰着我，为此，我查阅了大量资料，并于2004年在高三（6）、（7）、（12）班实验复习教学中作了大胆尝试，实验效果明显，学生反映良好。二、情境描述上课时我首先按课本装置做演示实验。并设计了几个问题：（1）请同学们描述该实验的实验现象。（2）铜与稀硝酸反应产物是什么？写出该反应的化学方程式？（3）红棕色的气体是什么气体？铜与稀硝酸反应是否生成的是NO2气体？（4）红棕色气体如何而来？（5）为什么颜色会逐渐变淡？（6）打开塞子后，试管口为什么还会出现红棕色气体，该气体又是什么气体，为什么？这些问题相对高三学生来讲不难，学生们很快就一一得出正确答案。然后我追问该实验装置是否存在不妥之处？让学生分组进行讨论，学生很快说有，并讨论总结出存在的问题：（1）实验现象与理论反应无法吻合，无法证明还原产物是NO；（2）装置内有空气，产生的NO一定会部分氧化；（3）没有对尾气处理，会造成空气污染。我借机要求学生设计出更合理的实验装置（在课前以课题小组形式布置），对实验装置的改进设计有如下的几个要点：1、反应开始前装置怎样避免装置内的空气；2、怎样使铜与稀硝酸反应能自动停止，防止NO过多；3、反应后，能有效的通入空气，证明NO；同时还要防止NO及生成的NO2逸散到空气中。这时同学们纷纷展示自己的实验改进方案。用心爱心专心118号编辑-2-方案一：装置如图图I，利用与NO不反应的气体如CO2赶尽装置中的空气。实验步骤为：先向试管中加入一定量的碳酸钙固体，再向试管中加入过量的稀硝酸，并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞，待反应完全后，将导管插入试管内接近液面，再将铜丝插入到溶液中，此时铜与稀硝酸反应产生无色NO气体，(如反应不明显，可稍加热)用注射器向试管内推入氧气，可看到无色NO气体变成红棕色的NO2气体。方案二：如用图II装置进行实验，可以用液体赶尽装置中的空气。实验步骤为：将分液漏斗活塞打开，从U型管的长管口注入稀硝酸一直注到分液漏斗的活塞处为止，关闭活塞。此时可看到有气体生成(如反应不明显可放在热水浴中稍加热)。当产生的NO气体将稀硝酸排入长管内，使铜丝与稀硝酸脱离后反应会自动停止，在U型管的短管内可观察到无色的NO气体。如果将活塞慢慢打开，U型管长管中的稀硝酸又回落到短管内，分液漏斗中有红棕色的气体生成。方案三：如用图Ⅲ装置进行实验，实验步骤为：将分液漏斗置于铁圈上，向分液漏斗中加稀硝酸，至液面离漏斗口1厘米左右（目的是不仅可避免塞胶塞时酸液外溢，又可防止空气残留），塞上带长颈漏斗的胶塞（事先捆上细铜丝），这时锥形瓶里反应缓慢发生，产生的气体压强加大使液体被缓慢地压到长颈漏斗中直至铜丝与稀硝酸脱离接触，反应即自行停止。打开分液漏斗的下口活塞，液体逐渐流入烧杯中，长颈漏斗中的液体也一起流下，使分液漏斗中的气体压强减小，空气被快速吸入分液漏斗中，使NO被氧化为NO2。方案四：如用图Ⅳ装置进行实验，用气球吸收尾气，让装置在密封条件下制备，该方法是在“Y”型管中，两边分别放Cu片与稀HNO3，用时将仪器倾斜，让稀HNO3倒入Cu片一边使之反应。否则，将稀HNO3倒回。（虽然此方法简单，但装置中的O2仍有存在）。方案五：如用图Ⅴ装置进行实验，利用稀硝酸排净“U”型管右边空气，实验产生的NO气体将稀硝酸排入长管内，使铜丝与稀硝酸脱离后反应会自动停止，在U型管的短管内可观察到无色的NO气体。然后用注射器向试管内推入氧气，可看到无色NO气体变成红棕色的NO2气体。方案六：用排水集气法吸收气体，如图Ⅵ。图V接下去，请同学们从不同的角度对以上各个的设计方案优点与不足进行评价。最后我再在学生评价的基础上进行铜丝图I图II图Ⅲ图Ⅳ图Ⅵ图Ⅴ用心爱心专心118号编辑-3-总结。三、问题反思通过铜与稀硝酸这一实验改进的教学实践，使我深刻感悟到：1、通过本案例，我认识到传统的化学教学以教师讲授为主，在很大程度上忽略了学生的个性差异，而通过实施探究性教学，多给学生以主动权，让学生以自己的经验和思考方式来完成学习，则可开发学生智力，培养学生的创新能力。在实验探究过程中，学生通过亲自经历和体验探究活动，能激发学生学习化学的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。如铜与稀硝酸的实验改进，如果按传统的教学模式，结果只能抑制学生的思维，扼杀学生的创造力。通过这样组织教学活动，能紧紧抓住了学生的兴奋点，使学生积极参与，这样不仅培养了学生严谨的科学态度，同时也使学生学会了设计实验、对比实验和优化实验的能力与方法。2、现在在学科教学中开展研究性学习，关键在于不是有没有研究的课题，而是在于我们教师有没有研究性学习的课题意识。为了尽快适应新课程改革的需要，我觉得教师要尽快转变自己的“意识”，虽然要立足于教材，但也要避免照本宣科，而要将教材作为教学活动的载体和媒介之一，要从“施工图纸”式的教学设计向“探究”式的教学设计转变，要从知识性的备课向发展性的教学设计转变。3、在实验教学中，可将实验“观看”改为实验“观察”，验证性实验改为探索性实验，演示性实验改为学生分组实验，课内实验改为课外实验，封闭的实验室管理改为开放式管理，变实验知识为实践能力等多种教学处理方法。4、在教师的指导下，同学们对NO引起环境污染问题的处理做了深入的研究，增强了学生的环保意识，整个课堂形成了一种以人为本、关注人类生存环境，对环保知识进行积极主动探求的学习态度和方式。创新设计作为学习化学的重要内容和方式，打破了传统的以教师为课堂“统治者”——学生只能被动接受的学习模式；有利于培养学生对化学的兴趣，增进学生对科学本质的理解，锻炼学生的科学探究能力，养成学生与人交流、分享、协作的习惯；打消学生对创造的神秘感，有利于学生创新意识的培养，优化创造思维品质。但任何事情总是两面性的，这种教学也有其局限性。比如说：时间消耗过多，对教师的要求较高，若学生不积极思考，或基础太差，往往难以达到预期的教学效果等等。因此，前期的准备工作一定要充分。