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【关键词】氢氧化钠变质;证明反应发生;确定样品成分;除去杂质
氢氧化钠的变质其实就是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水的过程。但是由于反应没有明显现象,因而有关于它的实验探究,设计实验方案确定成分,除杂等的题目在中考中屡见不鲜。今天笔者就从证明反应发生、确定样品成分、除去杂质三个方面来探究氢氧化钠的变质。
一、证明反应发生
氢氧化钠和二氧化碳反应没有明显现象,所以无法从外观之间观察出反应是否发生。故而一般借助于反应装置气压变化或通过检验产物(碳酸钠)的存在等方法进行证明。
1.通过反应装置气压变化证明反应发生
氢氧化钠与二氧化碳反应消耗了二氧化碳气体而又没有生成其他气体,因而反应装置内气压一定变小,故而可以借助气压变化证明是否变质。以下图为例:
实验步骤:向收集满二氧化碳的软饮料瓶内,迅速倒入浓氢氧化钠溶液,立刻旋紧盖子,手持瓶颈处振荡。
实验现象:瓶子明显变瘪。
实验结论:二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了化学反应。
但该实验并不够严谨。因为氢氧化钠溶液中有水,而二氧化碳会溶解在水中,也会导致瓶子变瘪,因此该实验可改进为下图形式:
当然,从理论角度来讲,在常温常压下,一体积水溶解一体积二氧化碳,故而从倒入的氢氧化钠溶液的体积和瓶子变瘪体积的对比中,就可以看出瓶子变瘪最主要原因是二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了化学反应。
除了上面这种装置,类似装置还有以下这些:
3.通过检验产物(碳酸钠)的存在证明是否反应
检验碳酸钠的存在,其实就是检验碳酸根离子的存在,若想要有明显的实验现象,一般有以下几套方案:
2.向样品中滴加足量稀盐酸
实验现象:有气泡生成
实验结论:二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了化学反应。实验注意:样品中可能含有氢氧化钠,盐酸会优先和氢氧化钠反应,没有明显现象,故而盐酸必须足量,才能够看到盐酸与碳酸钠反应,有气泡冒出。
由此可见确定样品成分的关键是能够检验出氢氧化钠的存在。由于碳酸钠的很多性质与氢氧化钠相似,所以,必须检验并除去碳酸钠,才能够继续实验检验出氢氧化钠。正确的方案如下:
实验步骤:1.取少量悠贩旁谑怨苤校加水溶解;2.向溶液中滴加足量的氯化钙溶液,振荡,静置;3.向上述溶液中滴入几滴酚酞试液,观察实验现象。实验现象与结论:若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液变为红色,则为部分变质,成分为氢氧化钠和碳酸钠;若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液不变色,则为完全变质,成分为碳酸钠;若没有沉淀生成,溶液变为红色,则为没有变质,成分为氢氧化钠。
在该实验方案中,氯化钙可以换为任一可溶性的钙盐或钡盐,但必须过量,以除尽碳酸钠,防止干扰下面氢氧化钠的检验。而滴入酚酞试液的目的是检验氢氧化钠的存在,故而可以换为任一能与氢氧化钠反应有明显现象的物质,例如:硫酸铜溶液,会与氢氧化钠反应生成蓝色沉淀。
《化学课程标准》告诉我们“以实验为基础”是化学学科的基本特征。即使在由经验化学向理论化学发展的今天,化学实验仍然是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体。实践证明只有充分挖掘实验内涵,才能提高学生实验课的质量,同时又培养学生分析和解决问题的能力。
【参考文献】
本节内容是在学习了常见的酸(硫酸和盐酸)的性质后对另一类物质――碱的学习。酸和碱是常见的两类化学物质,也是化学实验中最常见的试剂。对于碱,在已有的生活和以往的学习过程中,学生已经接触到这类物质,对它已经有了初步的认识:在学习“二氧化碳的性质”时,学生知道了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的反应原理;在学习“二氧化碳的工业制法”时,了解了生石灰溶于水放出大量热并且生成熟石灰;在学习“溶解时的吸热或放热现象”时,学生认识了氢氧化钠溶于水的过程中伴随放热现象;在学习“溶解度”时,学生知道了澄清石灰水中的溶质是氢氧化钙,氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低;在学习“酸的性质”时,掌握了酸碱指示剂的变色规律。上述这些有关碱的零散知识,是学生进一步学习的基础。
本节课以实验为主线构建学生学习的知识主线,以氢氧化钙为参照物,对比学习氢氧化钠的性质,在学习过程中,注重对学生学习兴趣的激发和归纳能力的培养。
二、教学目标
知识与技能:
1.认识氢氧化钠和氢氧化钙的主要性质和用途;
2.认识常见碱的俗称及其腐蚀性,了解使用时的安全注意事项。
过程与方法:
通过探究实验、小组讨论、汇报交流等活动,培养学生动手能力,体会对比的学习方法,形成物质鉴别的一般思路和方法。
在参与的过程中,感受化学与生活的密切联系,培养学生求真求实的科学态度。
教学重点:认识氢氧化钠和氢氧化钙的主要性质和用途。
教学难点:通过对氢氧化钠和氢氧化钙的学习,体会对比的学习方法,并形成物质鉴别的一般思路。
三、课前准备
材料准备:氢氧化钠固体、氢氧化钙固体、氢氧化钠溶液、水、盛满二氧化碳的软塑料瓶、烧杯、表面皿、药匙、多媒体、图片等。
学生分组:采用小组合作学习的方式,指定组长,指导本小组同学完成学习任务。
四、教学过程
多媒体展示:超市中有一种自加热盒饭,加热剂是分开包装的生石灰和水,使用时将绳子一拉,10分钟即可加热食品。这种自加热盒饭的原理是什么?
学生联系所学知识,写出反应原理:CaO+H2O=Ca(OH)2,反应过程中放出大量的热。
引入:在前面的学习中,我们已经知道澄清石灰水中的溶质氢氧化钙是一种碱,而炉具洗涤剂中也有一种碱叫氢氧化钠。今天我们就来认识这两种碱――Ca(OH)2和NaOH。这里有两种白色固体,它们分别是氢氧化钠和氢氧化钙,如果要把它们鉴别出来,你有什么办法呢?
学生可能会想到利用氢氧化钠和氢氧化钙在物理性质和化学性质上的差异进行鉴别。
讲述:鉴别两种物质的前提是知道它们的性质差异,而我们只有在全面了解它们的性质后才能知道差异在哪里。所以我们首先来了解它们的性质。
多媒体展示:盐酸、硫酸两种酸溶液和氢氧化钠、氢氧化钙两种碱溶液中的离子情况。
提问:盐酸和硫酸的化学性质相似的原因是溶液中都存在相同的H+。氢氧化钠和氢氧化钙溶液中的离子情况又如何呢?
根据氢氧化钠和氢氧化钙的化学式,学生对两种溶液中的离子情况进行猜测。
根据图片分析氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液中的离子情况,得出结论:两种碱溶液中都存在自由移动的OH-,所以氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液的化学性质相似。
讲述:两种碱溶液中存在相同的离子――OH-,但也有不同的金属离子。它们的性质应该有相似之处,也有不同之处。下面我们就分别从物理性质和化学性质的角度来比较两种碱的异同。
实验准备:在实验桌上的两个表面皿中,分别加入少量的氢氧化钠和氢氧化钙固体。并放置两个盛有等量水的小烧杯。
提问:观察表面皿中的固体,对两种碱的溶解性大小利用设计实验进行比较。
多媒体展示:制作叶脉书签;鸡爪浸泡在氢氧化钠浓溶液中的状况。
提示:氢氧化钠有强烈的腐蚀性,因此,它的俗名有烧碱、火碱、苛性钠。操作时要特别注意安全。
展示:将表面皿中放置一段时间后的氢氧化钠和氢氧化钙固体向学生展示。
观察对比放置一段时间后的氢氧化钠固体与刚刚取出的氢氧化钠固体。(氢氧化钙固体无变化。了解潮解的过程。)
讲述:在空气中放置一段时间后的氢氧化钠固体,表面会变得潮湿并逐渐溶解。这种现象我们称之为潮解。
实验:观察两种碱的颜色、状态,并通过实验比较两种碱的溶解性。(学生在加碱的过程中可能会缺少对比意识,即没有往两个烧杯中加入等量的碱。)
在比较溶解性时,通过触摸烧杯壁感受氢氧化钠溶解过程中的放热情况。了解氢氧化钠的腐蚀性及其俗称。
小结两种碱的物理性质。
明确两种碱物理性质上的差异。
引导:通过对比两种碱溶液中的离子,我们分析得出两种碱应该具有相似的性质,下面我们以熟悉的氢氧化钙为参照物,共同研究两种碱的化学性质。
体会学习方法――以已知物质为参照物来学习相似的未知物质的性质。学生联系到与酸碱指示剂的作用;也会根据澄清石灰水与二氧化碳的反应而猜测碱可能与二氧化碳发生反应。
提问:你认为碱可能具有什么样的化学性质?
讲述:OH-在氢氧化钙和氢氧化钠溶液中都有,溶液都显碱性,而且都能使紫色石蕊溶液变蓝,使无色的酚酞溶液变红。
演示:在氢氧化钠溶液中通入二氧化碳气体。
观察现象:无明显现象。
提问:二氧化碳能够与氢氧化钠溶液产生反应如何来证明呢?
小组讨论证明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的方法,并将讨论结果记录在笔记上。
演示:一组对比实验:往两个装有二氧化碳的软塑料瓶中,分别加入等量水和氢氧化钠溶液,振荡。
观察现象:两个瓶子都变瘪了,但是加入氢氧化钠溶液的那个瓶子变瘪的程度更大。
提问:如果只向装有二氧化碳的软塑料瓶中加入氢氧化钠溶液,通过瓶子变瘪能否说明氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应呢?
回答:不能,软塑料瓶变瘪还可能是由于二氧化碳溶于水中造成的,实验不严密。
讲述:大家已经证明二氧化碳会与氢氧化钠溶液反应,其实,氢氧化钠和氢氧化钙还能与二氧化硫、三氧化硫这些非金属氧化物反应,反应原理相似。
请同学们写出这些反应的化学方程式。
练习书写化学方程式:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O
提问:氢氧化钠固体如何保存?原因是什么?
回答:密封保存。(1)氢氧化钠固体易潮解;(2)氢氧化钠固体与空气中的二氧化碳反应而变质。
提问:氢氧化钠固体可以干燥二氧化碳、二氧化硫气体吗?
回答:不可以,因为氢氧化钠与二氧化碳、二氧化硫气体发生反应,所以不能干燥。
提问:如何得到这两种重要的碱呢?
多媒体展示:氢氧化钠和氢氧化钙的工业制法。初步了解两种碱的工业制法。
提问:学完这两种碱的性质后,现在你会用哪些方法来鉴别氢氧化钠和氢氧化钙固体呢?
应用所学知识,归纳鉴别氢氧化钠和氢氧化钙固体的方法。引导学生分析两种碱在用途上的区别及其原因。
小结:在实际应用中,鉴别二氧化碳气体用澄清石灰水;而吸收或除去二氧化碳气体一般用氢氧化钠溶液。
课堂检测:学生课堂检测,及时反馈学生新授知识掌握情况。
五、教学反思
本节内容通过学生活动,指导学生学习方法。在对比学习两种酸的基础上,推测两种碱存在相似性质的原因。从它们结构中都存在OH-,可以判断它们都有碱性,同时每种物质可能也有其各自的特性。在认识它们的共性时,氢氧化钙(澄清石灰水)学生已比较熟悉,因此作为参照物,通过与氢氧化钙对比,学习氢氧化钠的性质。这样安排使学生更易掌握所学的新知识。
在课堂中,突出学生的主体作用,从学生已知的知识入手,进行对比分析,得到结论,通过一系列对比实验,倡导自主、合作、探究的学习方式,在实验中让学生学会观察、思考、总结和归纳,培养学生科学探究的能力,也让学生获得积极的情感体验。整个教学过程提供了一个解决问题的情境,是一个探究过程,因而也有利于培养分析与解决问题的能力。
关键词:原创试题;研制;思考
文章编号:1008-0546(2017)05-0069-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.022
试题研制是教师专业发展的基本功,只有以命题者的角度观察中考命题者,仰视的角度才会变小。结合课堂实践及命题的思考,以“从不同视角验证CO2与NaOH反应”原创试题为例,分析试题命制的思路和研题的视角。
一、试题呈现
氢氧化钠是工业上常用的一种化工原料。在“渤化”牌工业用氢氧化钠(片状)包装袋上有如下标签:
工业用氢氧化钠中含有碳酸钠,可能来源于氢氧化钠与二氧化碳反应生成。
【提出问题】 二氧化碳与氢氧化钠反应没有明显现象,可以从哪些视角证明CO2通入足量的NaOH溶液发生了反应?
【作出猜想】1、从生成物的视角(碳酸钠)
2、从反应物的视角(二氧化碳和氢氧化钠)
3、……
【实验探究】
(一)从生成物的视角
其小组同学各抒己见,提出了如下四种方案:
A. 取反应后的溶液少许于试管中,滴加酚酞试液,若变红则说明发生反应;
B.取反应后的溶液少许于试管中,滴加CaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则说明发生了反应;
C.取反应后的溶液少许于试管中,滴加Ca(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,则说明发生了反应;
D.取反应后的溶液少许于试管中,滴加足量的稀盐酸,若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则说明发生了反应。
1、该小组同学通过讨论,一致认为 方案是不正确的,原因是 ;
2、若方案C正确,请写出此方案涉及的化学方程式 。
(二)从反应物的视角
随着科技的发展,数字化实验已经逐渐应用于化学实验中,数字化实验主要由传感器、数据采集器、电脑及相关应用软件构成。压强传感器、二氧化碳传感器、温度传感器分别用于检测密闭体系内的气压、二氧化碳浓度、温度的变化,并以数字、曲线等多种形式形象地显示出来。
1.某小组利用压强传感器和二氧化碳传感器设计了如图2、图3实验装置,并进行了实验。得出压强与时间的曲线图,如图4所示:
(1)设计图3实验的目的是 ;
(2)图4中曲线 (填①或者②)表示二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应;
(3)请在图5坐标上画出二氧化碳浓度与时间的大致变化示意图 。(起点从A点开始,与水反应的曲线图标注为③,与氢氧化钠反应的曲线标注为④)。
2.另一实验小组利用pH计,设计了如图6实验,也达到了实验目的。
(1)实验开始时pH 7(填“>”“
(2)随着二氧化碳的通入,pH逐渐 (填“变大”“变小”“不变”),证明二氧化碳跟氢氧化钠发生了反应。
【拓展延伸】
(1)化学反应都的伴随着能量的变化,某实验小组尝试从能量变化的视角设计了如图7、图8的实验装置,并进行了实验。
得到了如图9温度随时间的变化曲线图。曲线⑤为二氧化碳与氢氧化钠反应,曲线⑥为二氧化碳与水反应。由此证明二氧化碳与氢氧化钠反应是 反应(填“吸热”、“放热”)。
(2)经查阅资料,碳酸钠溶液与二氧化碳也会发生反应:Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3,往氢氧化钠溶液中通一定量的二氧化碳后,溶液中的溶质可能有
1. ; 2. Na2CO3;
3. ; 4. 。
二、命制思路
试题命制时主要从以下三个方面进行了思考:
(1)试题命制的主线――试题呈现的方式
以一个完整的实验探究的过程为主线,通过提出问题――作出猜想――实验探究(含结果分析、得出结论)――拓展延伸,将碱的性质、溶液的酸碱性、压强能量的变化、实验方案的评价等知识有机地融合在一起。
(2)试题命制的立意――试题考查的要求
试题试图以考查学生化学学科的关键能力和核心素养为中心,以实验为载体,重点考查对实验的设计、改进与评价能力(如第1、2、4空)、对图像模型的认知和证据的推理能力(第5、9空)、思想方法的迁移能力(第6、10、11、12空)。
(3)试题命制的拓展――试题追求的价值
①拓展学生对“]有明显现象的反应”的认识视角
本试题给学生认识“没有明显现象的反应”提供了三个视角:反应物减少的视角、生成物的产生的视角、化学反应能量变化的视角。对于反应物减少的视角也从压强和浓度改变二个维度进行了拓展。
②拓展学生对化学实验三个走向的认识
通过数字化实验的介绍,对实验装置及实验图像的认识,让学生认识到化学实验逐渐从传统走向现代,从静态走向动态,从定性走向定量。
三、研题视角
1. 关注试题的真实性。
(1)素材的真实性
试题中表1来源于真实的工业氢氧化钠包装袋,隐含着探究价值,试题将该情境转化为学生可以解决的探究问题。题中涉及的装置图是根据实际实验装置图画出(如图10、图11),涉及的数据图像来源于多次实验的真实数据图像(如图4、图9),并非电脑软件绘制,所以没有那么光滑,但却是最真实最有说服力的。
(2)试题呈现的真实性
试题的呈现与学生经历过的学习过程(实验探究过程)和学习材料(二氧化碳与氢氧化钠反应)有类似性,学生经过情境材料刺激后,表现出的差异与要测量的认知目标、知识领域和能力素养要求相关,与其他因素无关。
2. 注重试题的合理性
(1)信息提取量的控制
试题的信息提取主要体现在对实验装置的对比、对实验结果图像的分析及碳酸钠与二氧化碳反应的认知,总体上信息提取量适度,提取难度适中,控制在了学生应对障碍、解决问题所必需的信息量范围内。
(2)难度区分度的测试
难度是指试题的难易程度,是评价试题的重要指标。一般将难度值大于等于0.7的试题定为容易题;大于0.4小于0.7的定为中档题;小于等于0.4的试题定为难题。区分度是指考试题目对考生心理特征的区分能力。区分度高的试题能将不同水平的考生区分开来,水平高的考生得高分,水平低的考生得低分。试题的区分度在0.4以上表明此题的区分度很好,0.3~0.39表明此题的区分度较好,0.2~0.29表明此题的区分度不太好需要修改,0.19以下表明此题的区分度不好应重新命制。
为了让试题的难度和区分度更加合理,选择了生源较好、生源中等、生源中等略偏下的三所学校进行了测试(用时15分钟),测试结果如表2。
从数据分析整体来看,三校平均得分率介于0.4和0.7之间,试题符合中档题的难度,与预期命题所期望的相当。区分度均大于0.4,能很好地将不同水平的考生区分开来。
(3)认知水平的分析
为了更好地了解试题对学生认知水平测试的真实反映,对三所学校在“记忆与识别”、“理解与应用”、“分析与评价”三种认知水平进行了统计,结果如图12。
在“记忆与识别”认知水平层次上,被测学校的学生表现虽然不完全相同,但是差距比较小。无论是哪个群体的学生在基础知识和基本技能等方面得分情况都较好,体现了试题的基础性。同时,该数据也证明学生在低层次学习上、低层次思维上是没有明显的差异。
在“理解与应用”和“分析与评价”认知水平层次上,被测学校的学生差异比较明显,说明试题在较高级思维的层次与较高学习能力要求上有较大的区分与选择,体现了试题的层次性和选拔性。
在“分析与评价”认知水平层次上,被测学校的学生平均得分都处于最低水平,说明学生在更为高阶的学习能力或思维能力上还存在着较大的发展空间,体现了试题的甄别功能和提升功能。
3. 打磨试题的细节处
(1)O问的表述方式
试题在设问方式上考虑了设问的多元化,既有正向设问,也有反向设问,多方面考查学生的能力和素养。例如,对于图4、图5、图9的曲线分别从三种方式进行了设问,图4设问为“图4中曲线 (填①或者②)表示二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应”,考查学生对图像的对比和正向推理,图5设问为“请在图5坐标上画出二氧化碳浓度与时间的大致变化示意图
”,考查学生对图4曲线的认知和方法的迁移能力,图9则告知学生两条曲线分别代表的含义,推测二氧化碳与氢氧化钠反应是放热还是吸热,考查学生逆向思维的能力。
(2)答题要求的设置
答题的要求设置要明确,不能模棱两可,要让学生能正确理解。例如,图5设问为“请在图5坐标上画出二氧化碳浓度与时间的大致变化示意图。”这样设问,学生不清楚要画几条曲线,不知道从哪儿画起,所以把设问修改为“请在图5坐标上画出二氧化碳浓度与时间的大致变化示意图 。(起点从A点开始,与水反应的曲线图标注为③,与氢氧化钠反应的曲线标注为④)”,这样要求清晰明了。再如,图9如果设问为“由此证明二氧化碳与氢氧化钠反应是 反应”,学生常常会从反应类型的角度去思考,所以修改为“由此证明二氧化碳与氢氧化钠反应是 反应(填“吸热”、“放热”)”。
答题要求的设置对答案不能有暗示性,否则就会增加答对的偶然性,失去题目的区分功能。例如,图5画图中,A点如果放的太上,就会暗示学生曲线是往下的趋势,如果放得太下,则会暗示学生曲线是往上的趋势,所以本试题放在了恰到好处的位置。
(3)材料的描述与呈现
材料要用明确、清晰、准确的语言进行描述,例如,本题“从反应物视角”处提供一段关于数字化实验的材料,如果没有这段材料,下面实验的出现就比较突兀,如果详细介绍又会过于冗长,喧宾夺主。本题用两句话进行了描述,第一句话介绍了数字化实验的组成,第二句话介绍了三种传感器的用途,清晰明了,为下面的实验做好了铺垫。同时,材料呈现的方式应多样化,本题以文字、图像和表格进行了多种方式的呈现。
(4)参考答案的实证
参考答案要真实、科学,在教材、课标中得到大家认可或已经经过实践检验的答案可以直接提供,对于只停留在理论层面上的答案必须进行实证。例如,本题中的图5,进行了多次试验后,曲线变化趋势如图13,根据图13给出了本题的参考答案图14。
参考文献
[1] 旷湘平,肖荣.初中化学素养型试题的命题策略[J].现代中小学教育,2016(9):51-55
关键词:化学学习;自主建构;应用研究;常见的碱
文章编号:1008-0546(2014)02-0054-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.021
一、研究背景
1.研究目的:自2001年《义务教育化学课程标准》颁布和2012年人教社化学修订版教材使用以来,突出强调了:(1)转变教师的教学行为,树立“以人为本”的教育观念;(2)改变学生的学习方式,强调学生主动学习,“生本主义”的观念;(3)在化学教学中,应注意让学生从已有的经验出发,在熟悉的情景中感受化学的重要性;(4)有更多的机会主动地体验自主探究过程,形成科学态度,逐步形成终身学习的意识和能力。对课改目标与理念的实现,需要采取有效的科学探究方法和构建相应的教学模式以予支持。
2.在长期的教育教学实践中,我们一直致力于培养学生自主建构化学知识的能力。所谓“自主建构”是指受教育者的精神世界是自主的、能动地生成、建构的,而不是外部力量塑造而成的,其核心是:学生要成为学习的主人。
因此在自主建构化学知识的教学中,教师应当充分利用实验、史实材料、文字和图片等材料、设计创设问题的教学情境,激发学生自主探索化学知识的积极性;通过建构过程来培养学生自主学习的意识、优化学习方法、提高思维能力、自主反馈调节并养成自主学习的习惯等。
3.自主建构化学知识的教学模式如下:
通过在教学中有意识地进行学生自主建构化学知识的教学实践,可以提高学生的学习能力,促进学生智力的发展,并转化为较高的学习迁移应用能力;使学生的自主性得到了更好的体现,真正做到了“规律让学生自主发现,方法让学生自主寻找,思路让学生自主探索,问题让学生自主解决”的核心价值观的体现。
现以《义务教育课程标准实验教科书化学》九年级下册第十单元课题3常见的碱(第一课时)》为案例,分析是如何在元素化合物知识的学习中实现这一过程的。
二、教学设计理念
1. 教材分析
案例章节:本节课的内容是属于课标中的“身边的化学物质”中的内容之一,是初中化学内容的重要组成部分。通过结合学生的生活经验,提供生动、丰富多彩的化学物质,设计有趣的探究实验,让学生初步了解研究物质组成、性质和变化的方法,获得探究物质及其变化的亲身体验,享受到探究物质的乐趣,体会到研究身边的化学物质对提高人类的生活质量、对促进社会的发展有着重要意义。
内容分析:碱是学习了酸后又一类重要化合物。《常见的碱 碱的通性》一节分为四部分(两课时),从常见的物质入手,按照由个别到一般的认识过程安排的。学好常见的碱对总结归纳出碱的通性具有重要意义。认识物质的探索思路是:物理性质、化学性质、用途。因此本课时侧重于NaOH、Ca(OH)2的化学性质。
学生分析:已经学习的常见的酸——盐酸和硫酸的性质和用途后,具备了探究酸的化学性质的基础和能力,为继续独立学习常见的碱奠定了知识基础和学习方法。
教学方法:通过创设情境、自主探究、归纳同化、应用评价等环节促进学生自主建构化学知识
2. 教学思路与环节设计
在教学过程中,运用自主建构的教学模式,具体教学环节设计如下表:
三、教学目标分析
知识与技能:
1. 认识氢氧化钠的吸水性和腐蚀性,了解其用途;
2. 认识氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质;
3. 探究CO2和NaOH的反应。
过程与方法:
1. 通过知识的联系,增强学生比较、分析、归纳的能力;
2. 通过实验,培养学生的操作能力和观察能力;
3. 通过归纳概括、应用评价等环境,培养学生自主建构化学知识的能力。
情感、态度与价值观:
1. 通过实验设计及实验分析,培养学生的创新能力。
2. 通过学生亲身参与科学探究活动,激发学习化学的兴趣,培养学生尊重事实的科学态度,发展善于合作,勤于思考的科学精神。
3. 通过常见的碱的性质的学习,深刻理解由个别到一般的认识事物的规律,加强对学生进行量变到质变等辩证唯物主义观点的教育。
教学重点:氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质。
教学难点:非金属氧化物与碱的反应。
四、教学过程实录
(一)创设情境,明确目标
教师活动:
1. 播放97版电影《》中“”片段。要求学生在观看时注意观察。回答以下问题:(1)林则徐是用什么方法销烟的?为什么没用火烧?(2)林则徐销烟时所用的物质是氧化钙,根据影片,你认为氧化钙具有什么样的性质?
2. 演示实验:氧化钙和水的反应。以此反应引入熟石灰——氢氧化钙。并让学生了解“自热食品”的原理。
学生活动:
1. 观看影片,从影片的内容来推测氧化钙的性质。记录实验现象,推测该反应的化学方程式:CaO+H2O■Ca(OH)2
2. 通过氢氧化钙和氢氧化钠的俗名体会两者的性质。对比于浓硫酸,学习氢氧化钠的强腐蚀性及处理方法。
设计意图:
通过优秀的影片引入课题,吸引学生的注意力,激发学生自主探究的欲望,了解氧化钙与水反应的变化特点,学会对所给材料进行分析,获得知识,并自然过渡到氢氧化钙这种常见的碱,从而引出课题。体现从现象描述到分析反应实质,从物质性质到物质用途的过程。
(二)自主探究常见的碱的物理性质
教师活动:
1. 通过问题设置,引导学生自主探究氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质。如设计学生实验、提供两种物质的溶解度曲线等。
2. 帮助学生分析氢氧化钠的“潮解”,鼓励学生联系已学总结归纳具有吸水性的物质及对应用途。
学生活动:
1. 观察实验现象,并将两种碱的物理性质记录在学案上。
2. 分析氢氧化钠表面变潮湿的现象,在教师的帮助下,学习新概念“潮解”。并归纳出浓硫酸、氧化钙和氢氧化钠一样均易吸水,均可用作干燥剂。
设计意图:
引导学生回顾性质决定用途的观点,并用于学习新物质。学会观察并记录现象,得出结论。并能联系已知,学习新知并建构干燥剂知识网络。
(三)合作探究常见的碱的化学性质
教师活动:
1. 通过复习,帮助学生回顾已知的氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质
2. 设计问题,引导学生合作探究二氧化碳与氢氧化钠是否能反应。提供实验药品和仪器,鼓励学生自主设计探究方案和实验装置。
学生活动:
合作探究一:根据二氧化碳与澄清石灰水的反应,推测氢氧化钠能否与二氧化碳反应?根据所给仪器,合作探究。
1. 回顾知识:(1)两种常见的碱均能和酸碱指示剂反应,使石蕊试液变蓝、使酚酞试液变红。(2)二氧化碳能和澄清石灰水反应
2. 根据所给药品和仪器,分小组合作探究二氧化碳是否能与氢氧化钠溶液反应。学生设计的方案如图1-图3:
小组讨论,之后全班交流,师生共同评价方案的可行性。
3. 教师也提出一个实验方案(如图4),由学生来进行评价。
4. 实施方案,并得出结论。
5. 反思评价:上述现象产生的原因有二个:一是氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应;另一个是二氧化碳溶解在氢氧化钠溶液的水中。
合作探究二:再设计一个实验判断上述观点哪个正确?
1. 设计方案:如图5。
2. 实施方案并得出结论
学生观察现象:加入氢氧化钠的装置中气球膨胀的比加入水的装置要大。形成喷泉的原因是氢氧化钠与二氧化碳发生了反应,而不是溶解。
3. 反思评价:
氢氧化钠和氢氧化钙一样,能与二氧化碳反应。它们具有相似的化学性质。
设计意图:
从二氧化碳与氢氧化钙的反应引入二氧化碳与氢氧化钠的反应,从已知到未知,便于学生自主探究新物质的性质。通过小组合作设计探究实验方案,并自己作图,让学生学会科学探究的方法和学习化学的技能,学会师生合作、生生合作、师评与生评等多种形式的合作与评价方式,让学生充分参与到知识的自主建构中来,深入了解该实验设计的原理。通过对实验的反思,培养学生敢于质疑的品质、大胆假设、合理设计实验的科学素养。在自主设计实验中学会利用对比法、控制变量法研究问题。并以喷泉实验与高中衔接,为学生学习氨气的性质打下基础,
(四)归纳概括、同化整合
教师活动:设计问题:
1. 以上实验利用的是相同的原理,你能总结出吗?
2. 能否换个角度来设计实验呢?
3. 根据二氧化碳分别与氢氧化钙、氢氧化钠的反应,总结出常见的碱还有什么相似的化学性质?并写出通式
学生活动:根据教师提示,归纳概括:
1. 以上反应都是利用氢氧化钠消耗二氧化碳,是从反应的角度来考虑实验方案的设计。
2. 还可以从生成物的角度来考虑。只要我们能证明生成了碳酸钠,也可以证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。
3.同化整合出非金属氧化物与碱反应的通式:非金属氧化物+碱盐+水
设计意图:
培养学生从实际问题中提取有用信息,运用已有知识解决问题的能力。培养学生发散思维能力,举一反三,从多个角度分析问题。学会对所学知识进行归纳概括,整合知识网络。
(五)应用评价、意义建构
教师活动:创设问题情境,引导学生在知识的应用中归纳、总结、建构知识网络。
1. 演示实验:在即将沸腾的水中加入一片氢氧化钠。请学生解释原因。
2. 氢氧化钠保存时应注意什么?为什么?
3. 称量氢氧化钠固体时,应如何操作?为什么?
4. 根据氢氧化钠和氢氧化钙的性质,分析吸收二氧化碳和检验二氧化碳的药品分别是什么?
5. 做完硫在氧气中燃烧的实验后,老师会在集气瓶内倒入少量NaOH溶液,这是为什么?(用方程式表示)
6. 总结以上规律,写出氢氧化钠溶液和三氧化硫反应的化学方程式:
7. 结合本节课所学知识,归纳常见的碱——氢氧化钠和氢氧化钙的用途
学生活动:根据教师设计问题,通过对实验现象的猜测、观察以及回答相关问题,学会将本节课所学的知识应用于解决实际问题,并从中归纳、建构知识网络。
设计意图:
将新学知识运用于解释实验现象,分析物质用途,将前后知识融会贯通,建构氢氧化钠和氢氧化钠性质、用途及其相互关系的知识网络。形成性质决定用途,性质与保存方法、称量规则的关系等化学观念。
六、课后反思
《常见的碱》课堂教学在2013年1月南京市玄武区学科带头人示范课评选中获得第一名。评委们认为授课教师基本功扎实,教学设计合理流畅,周密考虑了学生的学习基础和现状以及常见的碱的知识特点,通过生动的引入、问题的设计、师生的合作、及时的反馈,充分调动了学生的学习兴趣,极大地激发了学生自主学习的愿望,搭建了合理的探究支架,在一节课的时间内,学生能高效地完成知识的建构。
通过将自主建构模式的构建和运用研究,我们深深体会到,这种探究模式,不仅让学生学到了一定的化学知识,更重要的是让学生学会了化学思维方式,培养了科学品质,提高学生分析问题解决问题的能力。不仅仅让学生自主建构起相应的知识体系,更重要的是使学生自主建构了学习知识的能力和信心。
参考文献
[1] 庞国维.自主学习——学与教的原理和策略[M].上海华东师范大学出版社,2003
[2] 任长松.探究式学习——学生知识的自主建构[M].北京教育科学出版社,2005
[3] 金延风、吴希红.自主与引导——基于自主学习的课堂教学引导策略研究[M].上海华东师范大学出版社,2004,(5)
实验设计一:分子在不断运动教材42页“观察活动”中实验2-6,教师演示学生不易观察,改成学生实验,由于使用大量浓氨水既造成药品浪费又污染环境,所以改成微型实验会取得很好的效果。取一块干净的比色板(或用包装药品的塑料板代替),在两个穴内滴加数滴酚酞溶液,在相邻的一个穴内滴加数滴浓氨水,用小烧杯罩住相邻的盛有浓氨水和酚酞溶液的两个穴;过一会儿观察,烧杯罩住的酚酞溶液变红色,没有被烧杯罩住的酚酞溶液不变色。证明分子在不断运动。
说明:①可用于演示实验和分组实验。用于演示实验时,可将比色板放在实物投影仪上(或放在电脑摄像头下),便于观察现象。②改进后能节约药品,保护环境。
实验设计二:分子之间有间隔取一支长约40cm的一端封住的玻璃管,用注射器向玻璃管中注入其容积一半的水,再用注射器沿管壁缓缓注满含有微量品红的酒精溶液(溶液显红色),观察到液面明显分层;用拇指堵住玻璃管口将其倒立,观察到水和酒精迅速互溶同时有气泡溢出,液面下降约1cm。证明分子间有间隔。
说明:①将玻璃导管一端在喷灯火焰上加热封住,冷却后使用。②酒精的密度比水小,加入微量品红的目的是易于观察液体分层现象。③水和酒精互溶,挤出水中溶解的空气,形成气泡,溶液体积减小。④改进后能够增加趣味性,激发学生学习兴趣。
实验设计三:教材136页“学生实验探究”中实验5-6中图5-10(c)二氧化碳溶于水生成碳酸的检验该实验只能说明碳酸受热发生了化学变化,不能说明碳酸分解生成了二氧化碳和水;只有验证生成物有二氧化碳,才能充分证明二氧化碳溶于水生成碳酸和碳酸易分解生成二氧化碳和水。为此将图5-10(c)改成如图一所示。碳酸和石蕊的混合溶液石蕊溶液图一通过小烧杯内石蕊溶液变红,证明碳酸易分解产生二氧化碳气体和水。
一、搭建平台,培养学生的应用能力
利用化学素材给学生多次提供一个培养应用能力的平台,让学生能应用已学的化学知识于新学的化学知识中,让学生的思维能力由浅入深,循序渐进,逐步提高学生的思维能力。
例如,学生在一氧化碳的学习中,充分应用已学的关于气体的经验进行讨论、做出假设、设计实验方案,它对于培养学生思维能力具有重要作用。在尝试探索的过程中,学生的思维受到了极大的挑战,他们不依靠老师,依靠小组同学共同讨论研究,激发了同学之间的思维碰撞。在课堂上小组同学讨论积极,假设和设计方案都有一定的科学依据,这些新颖、独特的设计都是思维创造性地突出表现。
二、专题复习,巩固学生的应用能力
初中化学教材中有许多无明显现象的化学反应,如何设计实验方案证明它们能发生反应?这是复习中训练学生思维,巩固学生应用能力的重要素材。笔者以无现象的反应为系列专题给学生进行复习,慢慢提高学生对这类无现象反应的理解能力。
二氧化碳通入氢氧化钠溶液中无明显现象,如何设计实验证明二氧化碳确实能与氢氧化钠溶液反应?学生们经过讨论,得出了以下几种方法:
1.在一个装满二氧化碳的密闭容器中倒入氢氧化钠溶液,塞上带有导管的橡皮塞,把导管通入水中,若水倒流,则二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。
2.在一个装满二氧化碳的质地较软的塑料瓶中倒入氢氧化钠溶液,立即盖上瓶塞,振荡,塑料瓶变瘪,则证明了二者发生了反应。
3.取反应后的溶液于试管中,滴入足量的稀盐酸,若有气泡产生,则证明了二者发生了反应。
4.取反应后的溶液于试管中,滴入足量的氢氧化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明了二者发生了反应。
5.取反应后的溶液于试管中,滴入足量的氯化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明二者发生了反应。
这些方法,都是从前面学过的知识中引用过来的,最后把这些方法进行总结,归纳出这些方法体现的设计思路是从两方面出发:一是如果反应发生,反应物参加反应后会消失或转化,所以二氧化碳若参加反应,气压会减少,可引用上册中多种密闭容器气压减少的实验来设计证明;二是如果反应发生,应该有生成物生成,这个反应若发生则会有碳酸钠生成,所以可引用酸碱盐中的知识来分别证明碳酸钠的生成。
例题:某化学兴趣小组的同学在教师的指导下对酸碱中和反应进行了探究。
【提出问题】能否用碳酸钠溶液验证盐酸与氢氧化钠溶液发生中和反应?
【实验药品】稀盐酸、稀氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液。
【实验仪器】试管、滴管、10mL量筒等。
【设计方案】在试管中加入2mL稀盐酸,逐滴加入 溶液,振荡后,再滴入V1mL 溶液,实验过程中无气泡逸出,反应的化学方程式为 。
在试管中加入2mL稀盐酸,逐滴加入氢氧化钠溶液,振荡后,再滴入碳酸钠溶液,有气泡逸出,继续滴加碳酸钠溶液至恰好无气泡时,共消耗碳酸钠溶液V2mL。
【实验判断】另取一支试管,加入2mL稀盐酸,写出实验现象和判断依据。
【结论】能用碳酸钠溶液验证盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应。
【反思】在小实验中,碳酸钠溶液的作用是 。
A.仅是反应物 B.相当于指示剂 C.作催化剂
学生通过这样的例题既巩固了无现象反应的实验设计思路,明白酸碱中和反应中反应物消失和生成物生成这一总思路下各种题目的变化,对这类无现象反应的经验能累积并得到充分的验证。
在新课程理念下,教师设计的课堂教学,它不仅仅包括把教师知道的东西传授给学生,而且还包括以下内容:
第一,引导学生发现问题,把课程内容转换为智慧性知识;
第二,引导学生意识到如何理解课程内容;
第三,引导学生通过对知识的实际运用以认识其价值。
关键词:实验;微课;初中化学
文章编号:1008-0546(2016)01-0055-02 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.021
微课在互联网和多媒体迅速发展的大背景下,已逐渐成为一种新型的在线教学方式,被广泛地应用于教学环境中。以下以“二氧化碳和氢氧化钠的反应”的微课制作和应用过程为例,谈谈对初中化学中有关微课的应用的优点和不足的思考。
“二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应”是初中化学教学中的一个重难点。由于二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应现象不明显,使学生在学习过程中缺乏感性认识,难以理解和掌握。我在实际教学中,通过“探究反应物是否被消耗(装置内外产生压强差)”和“探究是否有新物质生成”两方面设计实验,利用明显的实验现象验证二氧化碳确实与氢氧化钠溶液发生了反应。并通过习题巩固,由易到难,循序渐进,帮助学生从感性认识上升到理性认识,从而更好地掌握这个知识点。
[实验准备]
1.药品:大理石、稀盐酸、澄清石灰水、NaOH溶液、酚酞试液、BaCl2溶液。
2.仪器:试管、胶头滴管、软塑料瓶、集气瓶、烧杯。
[教学流程]
发现问题:CO2通入 NaOH 溶液无明显现象
提出假设:CO2和NaOH反应,但现象不明显
设计实验:1. 探究反应物是否被消耗(装置内外产生压强差)。
a. 趣味实验:请君入瓮。
b. 向充满CO2的软塑料瓶中倒入NaOH 溶液,并做对比实验。
设计实验:2. 探究是否有新物质生成
方案一:取样,加入过量的稀盐酸,观察实验现象。
方案二:取样,加入Ca(OH)2溶液,观察实验现象。
方案三:取样,加入BaCl2溶液,观察实验现象。
在应用过程中,发现了以下优点:
一、内容精炼,有效直击重点
微课的精髓主要体现在“微”。这个“微”不仅仅是时间上的缩短(一般6到8分钟,最多不超过10分钟),更体现在对化学教学中重难点的浓缩与突出。这样课堂上才有更多的时间留给学生思考和探究。
二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应,由于实验现象不明显,学生在学习这一反应时没有感性认识,掌握较难。我把学生在课堂学习中遇到的问题作为课题,引导学生从生成物状态变化引起气压变化和检验生成物这两方面进行思考。微课涉及的知识面较广,包括酸的性质、二氧化碳的性质、质量守恒定律及相关的物理知识等,进行了学科综合训练。实际应用中学生学习积极性高,兴趣浓厚。当再次回归到课堂现场教学时,学生对重难点把握已相对到位,增强了课堂教学的有效性。
二、实验教学,可以重点重播
在微课中加入各种现象有趣的实验,是化学学科的特色。传统教学中,各种形式的化学实验,课堂演示实验和学生分组实验,都是学生非常感兴趣的环节。化学实验,不仅是学生认识化学知识的一种方式,更是引导学生进行科学探究的过程。但是,课堂上的时间毕竟是有限的,而有些化学实验耗费的时间较长甚至还具有一定的危险性。而在微课中,教师可以将化学实验制作成微视频在课堂上播放,不仅能节约课堂教学时间,还让学生对化学现象、化学原理有了更清楚的了解,促进了对化学知识的理解和掌握。一旦遇到重难点或不易观察清楚的,还可以反复重播,仔细观察,加深理解。
微课设计中涉及到7个演示实验,其中“请君入瓮”的实验,即氢氧化钠溶液吸收了二氧化碳,使装置内气压小于装置外,煮熟的鸡蛋掉入瓶内,耗时约2分钟,在制作视频的过程中,可以通过“快进”处理加上时间节点在屏幕上的显示,达到清晰快捷展示实验现象的目的,有效节约教学时间。
三、精选习题,有效反馈训练
“微课”的核心是“微视频”,同时也包括了与该教学“微视频”内容相配套的“微说明”、“微课件”、“微习题”、“微解答”、“微总结”等内容;与以往传统、单一的教学模式相比,“微课”就是在这些基础上继承、发扬起来的一种全新教学资源。
在多媒体教学的基础上,配套设计了一份练习资料,内容为微视频教学内容的复习巩固与拓展提升。在实际应用中发现,这套有的放矢的资料对于学生的课前自学很有帮助。
通过本次“二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应”微课的教学实践,收获良多,但同时,也生出了几点疑惑,在以后的微课教学中需继续探究:
一、如何有效地保障学生自主探究的学习热情和思考空间?
化学是一门逻辑性较强的理科,学生对学科知识系统认识离不开老师的指导和帮助。而“微课”视频时间短,教学内容有限,学习内容呈现“碎片化”,学生在学习过程中对知识缺乏完整性的认识。且由于微视频教学时间很短,过程中无法留给学生足够的思考空间去进行实验设计,而更多的变成被动地接受,违背了调动主观能动性和激发探究热情的初衷。
以本节课为例:学生看完微课就能很好地理解“二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应”了吗?微课中涉及到的七个化学实验,时间紧凑,学生事实上很难通过自主思考去体会设计原理,而更多变为根据现象得出结论,复制教师的思维,无法真的发挥自主学习的能动性。
二、如何有效地保障知识教授过程中的系统性和完整性?
教学活动是一个互动的过程,其中包括了教师的启发、设问、提问、解答和学生的回答、讨论、练习、反馈等互动环节,教学过程是师生之间情感交流和教学相长的过程。而“微课”仅仅通过学生和视频间的交流完成教学活动,显得有些枯燥乏味。缺乏师生的互动和教学反馈,类似于灌输式教学,效果恐怕也会打个折扣。
以本节课为例:学生坐在电脑前将微课视频安安静静看完并完成配套习题,某种程度上来说,教学“效率”似乎是提高了,但这种教学模式与传统的师生交互配合、交流沟通的教学模式相比,还是缺乏了一些生命力。
三、实验视频能否有效代替动手实验?
实验在化学教学中的地位举足轻重,并且一些实验确实只有当自己亲身经历过才能留下深刻的印象,例如:闻气味,观察颜色变化等等。如果用视频完全代替了各类实验,无疑是将教学变成了纸上谈兵。学生忽略了从现象到本质的分析,动手能力也可能越来越差,且久而久之,很可能就认为实验是个可做可不做,看懂就行的环节。这样也就违背了化学是一门以实验为基础的学科的内涵。
综上所述,我认为“微课”教学可以成为普通教育教学的辅助和补充,成为在线教育的一种形式,可以与现有课堂教学相互结合、彼此补充。对于“微课”这种新兴事物,我们应当用发展的眼光来对待它。充分发挥它的优势,回避不足,让它更好地为学生学习服务。
参考文献
关键词:实验探究;合作;有效性
文章编号:1008-0546(2017)01-0050-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.016
一、 背景分析
中考复习期间,我们常常采用传统的教学模式比如“讲练结合”与“精讲多练”,这种复习模式具有传授知识准确性高、课堂容量大等特点,但它忽略了学生在学习过程中的主体性地位,忽视了对学生主体意识的培养与开发,课堂上死气沉沉,学生失去了学习的积极性,无论是表达能力还是分析问题、解决问题的能力都表现得很消极没有活力。
众所周知化学是一门以实验为基础的学科,在紧张的复习中,学生只要听到实验就一个个精神抖擞。因此在复习课中应尽可能创设实验情境,这样不但可以激发学生的兴趣,更让学生在实验中合作、交流、反思。在初中化学中有些实验无明显的现象,因此授课时几乎不考虑进行这些实验,而是以大题量的训练取代对这些反应的分析、思考,并且几乎全部包揽学生的解题思维,致使学生只能用不求甚解、消极应付的态度进行解题,这就失去了让学生亲自尝试、亲自体验的机会,学生的学科素养也得不到培养。因此笔者针对“无明显现象的化学反应”设计了一节探究课,在课堂上创设实验情境和一系列问题,开展一系列的探究活动,有意识地培养学生的主体意识,让学生积极主动地参与思维活动,不但活跃了复习课的气氛,而且提高了复习课的有效性。
二、教W目标
1. 通过分析一些简单的实验装置使学生了解探究无明显现象反应是否发生的原理。
2. 通过对典型的三个实验的分析使学生总结归纳出使无明显现象反应显形的一般思路和方法。
3. 通过设计实验,使学生初步形成严谨严密的科学思想。
三、重点难点
1. 提炼使无明显现象反应显形的一般方法。
2. 设计合理的实验方案来探究、解决一些简单的化学问题。
四、教学过程
实验引入:通过对装置的改进,将二氧化碳气体同时通入两只装有无色透明液体的试管内,学生观察实验现象。其中一支试管内的液体变浑浊了,另一支试管内液体无明显变化。
提问:无明显变化的试管内是否没有发生化学反应呢?
学生通过变浑浊的现象知道了试管里装的是澄清石灰水,然而对于另一支试管里的液体却不能确定,有的猜测是水,有的猜测是氢氧化钠溶液等。
实验揭开谜底:在无明显变化的试管里滴入几滴紫色石蕊试液,发现液体变红了。答案自然揭晓:另一支试管里装的水。
【设计意图】创设实验情境,激发学生的学习兴趣,调动学生复习的欲望。
[教师引导]有些化学反应伴随着颜色改变、放出气体、产生沉淀、能量变化等现象,但有些化学反应无明显的现象,主要有哪些类型呢?
[学生分析]归纳整理出三种类型:
[教师提问]如何让这些反应显形呢?
探究一:如何验证CO2与H2O发生了反应?以此反应为例解决第一类无明显现象的反应的证明方法。
[自主设计]在课堂引入实验的基础之上,学生很快设计出以下实验方案:
[教师小结]利用反应前后溶液的酸碱性(或酸碱度)的变化来验证CO2与H2O发生了反应。
【设计意图】以问题为导向,结合课堂导入的实验创设问题情境,激发学生解决问题的冲动,激活了课堂思维,课堂由此充满探究味,学生体会着探究中激荡着思维的乐趣。
探究二:如何验证稀HCl与NaOH溶液发生了反应?以向氢氧化钠溶液逐滴加入稀盐酸为例分析。
[小组合作]组内讨论1分钟,然后派学生代表回答。(教师提醒大家注意从实验操作、实验现象和实验结论三个角度回答)。
[组间展示]学生经过第一个探究活动,分析出可以利用紫色石蕊试液、酚酞试液、pH试纸测定和利用石蕊试纸的方法进行证明。
[组间互评]找出展示小组整套方案中的不足之处并点评。
[学生小结]利用反应前后溶液的酸碱性(或酸碱度)的变化来验证HCl与NaOH溶液发生了反应。
【设计意图】通过让学生全方位合作,多路径展示,在轻松愉快的环境下复习酸碱中和反应的事实,并用规范完整的语言表达出来,在知识的应用过程中培养严谨的科学态度。
[拓展延伸]通过pH传感器的绘图展示溶液pH的变化过程,让学生思考曲线上A、M、P点所表示的意义。再从宏观角度过渡到微观角度分析氢氧化钠和盐酸反应的实质:碱中的氢氧根离子和酸中的氢离子反应生成了水。
[师生小结]可溶性的碱和酸反应时均无明显现象,需要借助于酸碱指示剂、测定溶液pH的变化等简单方法进行判断。
【设计意图】利用酸碱指示剂可以检验溶液的酸碱性,而借助于pH传感器可以精确地知道溶液的酸碱性的强弱,将这两个知识点整合在一起,从而引导学生从宏观到微观,定性到定量的角度来认识溶液,同时培养用图像表达化学信息和获取化学信息的能力,结合图像理解中和反应的实质,突破难点。
[演示实验]在装有气体的集气瓶中导入少量浓氢氧化钠溶液,盖上玻璃片后倒置,玻璃片为什么没有掉下来?引发学生的疑惑:集气瓶中装入的是什么气体呢?
探究三:如何验证NaOH溶液和CO2发生了反应?
方案一:
[分组实验]每小组准备了2瓶用矿泉水瓶收集好的二氧化碳气体,先向其中一个矿泉水瓶中加入40毫升氢氧化钠溶液,观察现象。
[学生回答]瓶子变瘪了。
[教师提问]刚才的实验能够证明二氧化碳和氢氧化钠溶液发生反应了吗?
[学生实验]再向另一个瓶中加入40毫升蒸馏水,对比观察实验现象。
【设计意图】通过对比实验让学生切身体会到实验严密的重要性,在设计实验的时候要注意控制变量,从而得出准确的结论,有助于培养学生的严谨的化学学科素养。
[师生互动]还有哪些方法可以证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应呢?
[小组合作]根据提供的仪器,设计相应装置来验证二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的事实,仪器可以重复使用(铁架台省略)
【设计意图】此环节通过学生讨论画图、利用实物展台展示、学生互评,训练学生的合作意识、表达能力和思维能力。
[演示实验]纸上谈兵之后,请同学们一起观察几个实验。实验后请学生总结原因。
[学生分析]利用在密闭容器中反应前后的气体压强的变化来验证NaOH溶液和CO2发生了反应。
【设计意图】通过实验让隐性实验显形化,增强学生的感官认识,激发学生的兴趣,加深记忆和理解,同时调节班级的课堂气氛。
[教师点评]注意:(1)需要补做一个CO2溶于等体积水的对比实验。(2)以上装置的还可以通过反应中的热效应导致的压强变化来证明反应的发生。
[教师引导]刚刚设计的实验,是改变实验装置的方法来证明氢氧化钠与二氧化碳确实发生了反应,那还可以用什么方法来证明反应确实发生了呢?提问学生氢氧化钠和二氧化碳生成了什么物质呢?
[学生展示]让学生板演氢氧化钠与二氧化碳反应的方程式。
[学生思考]Na2CO3可以和哪些物|发生反应呢?
[学生展示]学生回答稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钙、氯化钙、氯化钡、氢氧化钡等,并请6位同学进行板演相应化学方程式。
【设计意图】实验素材源于书本,此环节创设了充分、自由的空间,设置了跳一跳摘桃子的层层递进式问题,引发学生思维,驱动学生进行探究实验方案的设计。
方案二:
[分组实验]从倒入之前实验氢氧化钠的矿泉水瓶中取出液体,分别加入稀盐酸、氯化钙、氢氧化钡溶液,观察现象。
[小组展示]请学生代表回答实验现象,并总结出通过检验生成物Na2CO3的存在来验证NaOH溶液和CO2发生了反应的方法。
[教师引导]通过分析学生书写的化学方程式,从微观角度分析出验证反应的发生实际上是对于碳酸根离子的检验,可以利用含有氢离子或钙离子或钡离子的溶液。
【设计意图】再次通过分组实验调动学生学习的热情,通过实践证明理论,进行小组合作展示,将思维的空间还给学生,将表现的机会留给学生,丰富了学生的活动体验,学生就不会感到乏味,增强了复习的有效性。且将知识从宏观过渡到微观,让学生掌握反应的实质,从而提高学生的分析和思维能力。
[教师提问]对于无明显现象的化学反应,可以用哪些方法使它显形呢?
[教师总结]学生回答后教师归纳出使无明显现象的化学反应显形的方法:
1. 利用反应前后溶液的酸碱性(或酸碱度)的变化
2.利用反应前后压强的变化。
3.检验生成物的方法。
五、教学设计反思
1. 重实验――创设课堂情境
化学是一门以实验为基础的学科,实验凝聚着化学的灵魂和魅力,是培养学生观察能力和创新能力的重要方法和手段。实验可以化抽象为具体,可以深化学生对所学知识的理解,在知识的运用方面更加得心应手,不再是死记硬背,甚至能举一反三,融会贯通。因此本节课围绕核心知识点精心选择有关实验内容,尽可能让学生动手实验,学生在“实践”中亲身体验,充分调动学习的主动性,有效地转换教和学的方式,彰显学生的主体性地位。
2. 重探究――培育学科素养
本节课以实验为载体,创设认知冲突,使学生产生疑惑,引爆思维火花,诱发探究欲望。在探究过程中,教师作为引导者,基本任务是启发诱导,学生作为探究者,主要任务是通过自己的探究,去总结归纳让无明显现象的化学反应显形的方法。在探究的过程中教师把科学思维的方法交给学生,提高了学生应用化学知识解决实际问题的能力与技巧,为学生的可持续性发展奠定了必要的基础。
3. 重合作――提高协作能力
本节课是一节复习课,基于学生掌握了一定的基础知识和基本技能之后,设计了两次分组实验,三次分组讨论,同学们表现非常活跃,积极思考,团结合作,踊跃发言,不但敢于发表自己的观点,而且敢于指出其他同学方案中的不足并且与之争论的良好素养。小组合作学习的开展,让每一个学生都真正参与到合作学习活动中来,体验合作学习的快乐,提高了合作学习的效果。
复习课中通过精心设计实验,创设适合学生探究的情境,搭建小组合作展示的平台,引导学生在轻松愉快的环境中合作学习,彰显了学生的主体性地位,活跃了课堂氛围,提高了课堂的有效性。
参考文献
[1] 时建彬.创设有趣情境 搭建合作平台 [J].化学教与学,2015(8):71-72
一、从实验原理的角度进行分析
例1.(2009年北京)某同学对下列4个 实验都设计了两种方案,其中方案1合理,方案2不合理的是()。
分析:题目中给出的方案只涉及实验的原理,因此,只需从物质性质的角 度逐项分析方案内容即可得出符合题意的选项。用除杂思路分析A实验,可得知,A实验的方 案1、2都不合理 ;扣住铁锈的化学性质去分析B实验,可得知B实验的方案1合理,方案2不合理;利用氯化钠 和稀盐酸的性质差异去分析C实验,可得知C实验中的方案1、2都合理;检验一氧化碳中含有 少量的二氧化碳,检验的主体是二氧化碳,所以D实验中的方案1不合理,方案2合理。
二、从操作便利的角度进行分析
例2.(2009年广东)下列图(I)是部分常用化学仪器或装置 ,图(Ⅱ)是部分“微型”化学仪器或装置(用“微型”仪器做实验,其试剂用量和废物排放 量是通常用量的1/10或更少,符合绿色化学的理念)。
对比图(Ⅰ)图(Ⅱ)回答以下问题:
(1)用图(Ⅱ)中的“微型”仪器做实验,固体只需极少量,液体 用量也很少(或只需1~2小滴),相对用图(I)仪器做实验的优点是_____(填序号)。
①节约药品用量
②能完全消除实验污染
③方便个人或家庭实验 ④若需加热也能节约燃料
(2)图(Ⅰ)中的C装置的作用相当于图(Ⅱ)中的装置_____(填字母),它们在实验操作上 的共同优点是通过控制_____来控制反应速度。
分析:用微型仪器或装置进行化学实验的优点,题目中 已经给出了不少的提示,需要注意的是,用这种仪器或装置进行实验能减少实验的污染,但 不能完全消除实验污染,因此,问题(1)应该选填①③④三个序号。图(I)中的C装置是固 体和液体在不需要加热的前提下发生反应的装置,对照图(II),可以看出其中的d装置和图( I)中C装置的作用相当。由于分液漏斗和多用途滴管都可以控制液体药品滴加的量和滴加的 快慢,因此,两个装置都能够控制反应的速度。
三、从装置完善的角度进行分析
例3.(2009年安徽)类比法是化学研究物质的重要方法之一。草酸的化学性 质与碳酸相似。已知碳酸 易分解,草酸在受热条件下也分解,仅生成三种氧化物。某校研究性学习小组对此展开探究 :
【假设一】生成物中有二氧化碳
实验一:将生成的气体通入澄清的石灰水,小明据此 判断生成物中含有二氧化碳。
【假设二】生成物中有一氧化碳
实验二:小明用下图装置进行实验,从而证明生成物中含有一氧化碳。
【讨论交流】
小芳认为,小明的“实验二”不需要B装置也能够推断出生成物中含有一氧化碳,你 是否支 持小芳的观点:(填“支持”或“不支持”)。请说出你的理由:。小芳 认为, 从环保的角度看,“实验二”装置有一个缺陷,请你指出该缺陷:。处理的方法 是。
分析:该题从装置多和少的角度,提出了两个问题。由于 题目中给出了“草酸在受热条件下也分解,仅生成三种氧化物”的信息,而初中阶段具有还 原 性的气态氧化物只有一氧化碳一种,因此,只要根据氧化铜由黑色变为红色,就可判断三种 氧化物中一定含有一氧化碳,也就是说,从检验一氧化碳的角度看,实验二中的装置B是多 余的(支持小芳的观点)。联想到一氧化碳的毒性,又会发现,实验二中的装置又是缺少的 ,缺少一个处理尾气的装置。处理尾气的方法是用酒精灯将尾气点燃,或者用一个气球将尾 气收集起来。
四、从方案严密的角度进行分析
例4.(2009年福州)同学们在学习碱的化学性质时,进行了如下图所示的实 验。
实验结束后,同学们将甲、乙、丙三个实验 的废液倒入同一个干净的废液缸中,最终看到废液浑浊并呈红色,产生疑问。
【提出问题】废液中含有哪些物质?
【交流讨论】
①一定含有的物质:碳酸钙、指示剂、水和(写物质名称)。
②还含有能使废液呈碱性的物质。能使废液呈碱性的物质是什么?同学们有如下猜想。
小云认为:只有碳酸钠。
小红认为:只有氢氧化钙。
小林认为:是氢氧化钠和碳酸钠。
你认为还可能是。(写一种猜想)
【实验设计】小方想用氯化钙溶液来验证小云、小红、小林的猜想。查阅资料获悉氯化钙溶 液呈中性,并设计如下实验。请你将小方的实验设计补充完整。