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[转载]设计化学实验 优化习题课教学

(2012-06-06 09:40:03)
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[转载]设计化学实验 <wbr>优化习题课教学

摘要     本文把习题课的教学内容,设计为一些探索性、创新性实验,以化解疑难、清理知识、巩固双基、拓展思维、提高能力,优化习题课教学。

    
关键词     设计化学实验     优化习题课教学
         
    
化学实验过程中,学生对实验现象伴有的惊奇感和急于探索实验现象的心理活动,会产生探究的动力,这种动力不仅有利于学生加深对知识的理解和巩固,还可激发学生的创造精神。习题课教学目的在于清理知识、巩固双基、发展能力,把习题课教学内容设计为化学实验,更符合化学学科的特点,更适合学生认知心理的要求,是转变教育观念、优化教学过程、实施素质教育的具体体现。本文就设计化学实验优化习题课教学,阐述一些做法和体会。
        
    
实验释疑,化解难点
    
在学完离子反应、离子共存后,学生对离子间能否发生氧化还原反应仅从化合价高低来判断,不能理解“酸化”等条件的作用。习题课中,我设计了一组实验来引导学生探究释疑。
    
实验①:在KI溶液中加入KNO3溶液,会有什么现象?继续滴入稀H2SO4,观察到溶液变为黄棕色,有什么物质生成?这一过程发生了什么反应?如何验证上述解释正确?
    
实验②:在KI溶液直接加入稀HNO3,观察现象以验证实验①的解释。

    
实验③:在KI溶液中滴入K2SO4溶液,会有什么现象?继续滴加稀H2SO4酸化,又会有什么现象? 对比分析实验①、②,说明离子间的氧化还原反应与元素的价态、离子浓度、酸碱介质等有关。SO42-在酸化条件下是稀硫酸,不具有强氧化性,而NO3-在酸化条件下是稀硝酸,具有强氧化性。                     
    
实验④:将Na2S溶液与Na2SO3溶液混合会有什么现象? 滴入稀硫酸,观察现象,写出离子方程式。如果n(Na2S):n(Na2SO3)2:1,滴入足量稀H2SO4还会有什么现象?如何用实验检验产生的气体。

        
    
学习《钠及其化合物》后,学生普遍认为NaHCO3Na2CO3更易和盐酸反应,在习题课中按下列过程释疑。
    
⑴、提出问题:HCO3-和CO23-哪个更容易与H+结合? 设计实验证明?
    
⑵、实验验证:学生不难设计出下列两种方案来证明

    
实验①:将少量的NaHCO3Na2CO3固体分别加入两支试管,分别加入等体积等浓度的盐酸,观察到现象是NaHCO3Na2CO3与盐酸反应更剧烈。
    
实验②:在等体积等浓度的NaHCO3Na2CO3溶液中分别加入等体积等浓度的盐酸,观察到现象是NaHCO3Na2CO3与盐酸反应更剧烈。
    
⑶、实验质疑:在NaHCO3Na2CO3的混和溶液中,慢慢滴加稀盐酸,会有什么现象?实验结果与想象是否一致?演示实验
    
实验现象结果是:开始几乎看不到气泡,一段时间后才开始有气泡产生。事实证明:CO32-更容易与H+结合。
   
⑷、分析释疑:HCO3-结合H+有气泡现象,CO32-结合H+形成HCO3-, 没有明显现象。实验①②证明的是HCO3-比CO32-更容易产生CO2,实验③才能证明HCO3-比CO32-结合H+的难易。带两个单位负电荷的CO32-结合正电荷 H+能力应该比带一个单位负电荷的HCO32-强。
        
    
通过生动、鲜明的实验现象,消除学生定势思维的消极影响,找到了问题的实质,给学生留下了难忘的记忆,使一些难点、难题轻松地得到解决。
                                        
实验对比,总结提高
    
复习Fe2+转变Fe3+的规律时,引导学生讨论后做了一组实验:
    
⑴、FeCl2溶液中滴入KSCN溶液后,再滴入氯水;
    
⑵、FeSO4溶液滴入KMnO4酸性溶液至过量;
    
⑶、FeSO4溶液加入少量Na2O2
    
⑷、FeSO4溶液依次滴入KNO3溶液、KSCN溶液、稀H2SO4
    
通过学生对以上四个实验的认识分析总结,就能加深对Fe2+转变为Fe3+规律的深刻理解和灵活应用。
        
    
总结“漂白性”知识点时,我做了一些对比实验:
         
⑴、紫色石蕊试液中分别加入氯水、二氧化硫的溶液;
         
⑵、浓HNO3中滴入紫色石蕊试液,微热;
         
⑶、浓H2SO4点在蓝色石蕊试纸上;
         
⑷、品红溶液中滴入稀KMnO4酸性溶液;
         
⑸、酚酞溶液中加入少量Na2O2固体。
    
通过对比分析,总结规律:⑴强氧化剂都具有漂白性,且漂白性较强;⑵酸碱反应一般比漂白反应速度快;⑶二氧化硫漂白性弱,范围小;⑷漂白剂能否使有机色素物质褪色还与浓度、温度、漂白剂的漂白能力等因素有关。

    
在习题“利用球形干燥管、过滤漏斗、单孔塞及导管、止水夹、铁夹及铁架台等仪器组装一套设备,用CaCO3HCl反应随时制取CO2气体。”的教学过程中,我按下列程序进行:
        
⑴、思维激化:展示各仪器后,由学生设计。( 学生几乎都无法入手)
        
⑵、思路引导:应该选用已学过的具有相同功能的启普发生器和制H2简易装置为参照进行思考,而不是随意组装。

        
⑶、实验对比:学生动手操作启普发生器和制H2简易装置,观察归纳随时反应的工作原理和各仪器所起的作用。
             (
思维搭桥:反应能否进行==反应器中液、固是否接触==
                                                                                    
                                                                                            
┌ 止水夹──控制气量
        
反应器中气体的多少决定液面升降 ┤
                                                                                            
└ 漏 斗──储备液体)
        
⑷、设计创造:根据所给各仪器可能起到的作用,学生再设计,整理连接装置〈见图1〉,按照设计的装置用实验验证。

        
⑸、发散提高:能否用中学常见仪器再设计一种不同装置? 可用U形管提示,引导学生去创造〈见图2〉。引导学生继续思索, 去掉图1中的漏斗,换用哪种仪器也具有相同功效〈见图3?展示图4,能否人为性使固体与液体脱离接触,使反应随时发生,引导学生思索得图5.        
              
        
实验对比,总结规律,并应用于实际,整个学习过程是在愉悦的氛围中进行,学生思维跌宕起伏,有利于增进理解、深化记忆,有利于认知能力由低级向高级发展,培养了他们的观察能力、实验能力和科学的学习方法。

        
            
实验设疑,培养能力
        
实验室制取Cl2HCl两个实验是中学化学非常重要的制备实验,学完《卤素》一章,我设计实验习题课:
        
展示KClO3MnO2制取O2后的残留物样品。
        
设疑1:利用样品如何制取Cl2HCl气体?写出实验步骤和化学方程式。学生不难回答出:通过溶解、过滤、分离样品得到了MnO2KCl固体,用MnO2和浓盐酸共热制Cl2,用KCl和浓H2SO4共热制HCl
        
设疑2:不分离样品能否制取Cl2HCl气体?演示:样品中加入浓H2SO4,观察现象,白雾说明HCl存在,试纸检验有Cl2存在,思考发生了什么反应?如何分离制取纯净Cl2HCl气体?从原料利用率等方面分析残留物经分离后制气的方案较好。
        
设疑3:取某学生分离后的KCl样品,加入浓H2SO4, 观察现象,用试纸检验证实有Cl2存在,为什么?引导学生分析原因:①过滤不彻底,混有MnO2;②KClO3未完全分解。总结制Cl2的原理实质:氧化剂(MnO2KMnO4KClO3)Cl-+H+─→Cl2
        
学生做了“Na2O2的性质”分组实验:
                                             Na2O2                                                                
片刻后
        
(滴有酚酞)────→大量气体、溶液变红────→褪色。对Na2O2具有漂白性的结论提出疑问:Na2O2已和水完全反应,溶液已没有Na2O2,为什么还能漂白,这种漂白是Na2O2引起的吗? 我设计了一组实验引导学生探索。
        
实验①:重做学生分组实验,提出质疑。
        
实验②:(探索)
                                                        
滴入酚酞

                                                    
┌──────────→ 变红,迅速褪色
                     Na2O2                
│ 较长时间后,滴入酚酞
            
水───→溶液┼──────────→ 变红,慢慢褪色
                                                    
     较长时间观察
                                                    
└──────────→ 仍有气泡
        
提出假说:溶液中有别的物质,具有漂白性,不稳定性。
        
分析推理:因强氧化性而具有漂白能力的物质,不可能是氧的0-2价化合物,只可能是氧的-1价化合物─→H2O2
        
实验设计:如何用实验验证假说
        
实验③:                NaOH溶液                     H2O2
                                
酚酞─────→红色─────→褪色,假说成立。

                                
思考:H2O2是怎样产生的?写出化学方程式。
        
实验④:                     Na2O2                            H2O2
                                
品红溶液──→? 品红溶液──→? 进一步说明漂白性。

        
        
实验设疑,层层深入,步步紧逼,启迪思维,导演出“一波未平,一波又起”的学习情景,使学生始终处于争论不断的“活化”状态,使习题课能有效地做到双基落实,提高学生的各种能力。
        
实验设计,拓展思维
        
在《铝及其化合物》的习题课中,我设计下列教学程序:
        
⑴、布置实验设计:如何用铝屑为原料制备氢氧化铝,写出相应的离子反应方程式。
        
⑵、归纳学生设计方案,主要有7
                                
                
             a
、铝──→铝盐──→产物
                            
                            
             b
、铝──→偏铝酸盐──→产物
                            
氧气                                        
             c
、铝──→氧化物──→铝盐──→产物
                            
氧气                                                
             d
、铝──→氧化铝──→偏铝酸盐──→产物
                            
                     强碱弱酸盐
             e
、铝──→铝盐──────→产物
                            
                             强酸弱碱盐
             f
、铝──→偏铝酸盐──────→产物
                        
                                    

                                                    
        
             g
、铝                                                            ─→产物
                                                    
偏铝酸盐
        
⑶、启发诱导,分组讨论并集中评讲,形成一些较合理的实验方案。讨论情况归纳如下:
        
①、cd方案与ab方案相比,多制氧化物一步,故舍去cd方案。
        
②、溶解铝可用稀硫酸、氢氧化钠溶液。
        
③、铝盐转变为氢氧化铝用氨水或强碱弱酸盐比用氢氧化钠好,偏铝酸盐转变为氢氧化铝通入二氧化碳或用强酸弱碱盐比用稀硫酸好。
        
④、根据酸碱用量角度定量比较,得出g方案最佳。
        
⑷、展示铝屑、硫酸、氢氧化钠样品,按照g方案, 怎样操作才能使制得的氢氧化铝最多?原料消耗最少?
        
学生实验设计:归纳方案主要有2种。

        
方案1:把铝按3:1的质量比分为两份,分别用足量稀硫酸、氢氧化钠溶解后混合。
        
方案2:把硫酸和氢氧化钠按1:2的物质的量比取量,分别溶解足量的铝后混合。
        
        
讨论评估:方案1中,过量硫酸或过量氢氧化钠将溶解氢氧化铝,影响产量。方案2中,混合前未过滤,剩余铝屑将影响产品纯度。
        
⑸、演播“用方案2(改进型)制备氢氧化铝”的录相。
        
        
为衔接初、高中化学基本实验操作教学,提高学生运用基本实验操作的能力,在《硫、硫酸》的习题课中,设计下列程序教学:
        
⑴、课前布置实验设计:如何检验Na2SO3试液已部分变质? 完全变质?没有变质?
        
上课时学生先讨论设计方案后,分组实验:样品是已部分变质的Na2SO3溶液。评估实验结论和实验操作。

        
⑵、展示一包10.0克已部分变质的Na2SO3样品,设计实验:如何测定其中Na2SO3的质量分数。
        
⑶、引导学生设计实验,展示几种学生的实验方案,并讨论方案的正误,最后总结出一种常见的方案即:
                                                    
H2O                    ②稀HCl            BaCl2                             ④过滤        
样品(已称量10.0)─────→溶解────→ ────→ 悬浊液────→
    
                            
⑤烘干                 ⑥称量

滤渣BaSO4───→BaSO4───→计算
        
⑷、按上述正确方案,边讨论边设计边实验。讨论和设计的要点应有:
             a
、实验①时,加速样品溶解的方法有哪些?
             b
、实验②的作用是什么?如何检验稀HCl已足量? 使用试纸的正确方法
?
             c
、实验③为什么要过量?如何检验已过量
?
             d
、实验④过滤操作的注意事项
?
             e
、实验⑤时,为什么要洗涤滤渣,怎样洗涤? 如何检验已洗涤干净。

        
⑸、计算Na2SO3的质量分数的表达式?

        
复习内容与实验设计、实验巧妙结合,能唤起学生强烈的求知欲,加深学生对知识的理解和应用,能锻炼学生的创造力和正确处理矛盾、妥善解决问题的能力。通过实验和实验设计,提高了思维的灵活性和完整性,拓展了学生的思维。

        
结 束 语
        
化学实验的设计应取自教材、高于教材,着眼于巩固双基,发展能力,是习题课教学目的和内容的有机体现;设计的化学实验要具有创新性和探索性;实验过程应尽量让学生多参与,实验疑惑应尽可能让学生独立思考、相互争论,使学生高度兴奋,活跃思维;教师的点拔要低起点、高视角,从学生已有的知识、观点、方法、思路入手,诱导他们向知识的深度、广度拓展,使其能力得到升华。

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