问题探究引领化学走向完美

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新课程下化学课堂"四步教学法"初探

_____《氢气的制备与应用》复习课教学设计

陈育德

浙江省新昌中学浙江新昌312500

在新课程背景下,为提高化学课堂教学的效果,为适应新课程"自主,合作,探究"的学习方式,为培养学生的观察能力,思维能力,实验能力和自学能力,笔者在课堂教学设计上做了有益的探索,提出了"四步教学法",即:"怎么做——还可以怎么做——不这么做行不行——还有哪些变化".下面以《氢气的制备与应用》这堂复习课为例,向同行展示"四步教学法"的教学设计过程.

课题氢气的制备与应用(复习课,实验习题课)教

学

目

标

知识与

技能重演与氢气的实验室制备原理相关的基础知识和实验基本操作,基本技能,同时,根据氢气的性质推广其应用.过程与

方法使学生掌握科学探究的基本方法,养成良好的思维习惯,特别是思维的敏捷性广阔性深刻性逻辑性创造性情感态度与价值观让学生体验"自主,合作,探究"的学习方式,培养学生勇于实践的科学态度和规范严谨的科学探究方法.重点对实验室制备氢气的装置进行完善,根据氢气有关的性质推想其应用难点有关实验的基本操作和基本技能教学

方式"四步教学法"的具体运用

(怎么做——还可以怎么做——不这么做行不行——还有那些变化)教学

用品实验用品相关的实验仪器和化学试剂多媒体投影仪,笔记本电脑教学方案教师活动学生活动设计意图[引入课题]

1怎么做

[设问]如何制备氢气

2还可以怎么做

[设问]从制备原理和实验装置完善的角度分别考虑,还可以怎么制备氢气

问题1在原理上,还可有哪些方法得到氢气

[设问]在Na跟水反应生成H2中,若将Na换成K,反应一定变得愈加剧烈吗

问题2在装置上,制备H2的简易装置(图1),还可以进行那些改进和完善

[分析]用上述装置(图1)来制备H2,有许多不便.如不便加液,不便控制反应速率等.

[思考]如何检查装置气密性

[投影]例题1

3不这么做行不行

问题3如仍采用图4装置,能用于制备O2,Cl2,NH3等气体吗

4还有那些变化

[设问]实验中氢气有哪些应用

4.1量气

问题4如何测定金属的质量分数

原理:通过定量测定金属与强酸反应产生氢气的体积,再推算得到结论.

[投影]例题2

[设问]同样为了测定铝锌合金中各自的质量分数.而实验装置改在图1所示的简易装置内进行,具体又该如何操作呢

4.2赶气

在实验室可以利用H2来赶其它会造成实验误差的气体.

[投影]例题3

[分析]首先,依照图13装置进行实验,反应生成的二氧化碳气体不可能全被U型管中碱石灰全部吸收,会有部分留在烧瓶中,同时,导致碱石灰增重的原因也不仅只有二氧化碳,还有水蒸气.

[设问]利用H2具还原性,是否可以抑制有关物质的氧化

4.3保护气

[投影]例题4

[分析]因为氢氧化亚铁很容易被氧化,所以通常很难看到白色的氢氧化亚铁沉淀.可是,在H2环境的保护下,实验可以成功.

4.4排液

在这氢氧化亚铁制备实验中,H2还起到了另一大作用:排液.

1怎么做

原理:实验室通常用锌等活泼金属跟稀硫酸反应来制备H2.

装置:可以采用固,液之间反应的简易装置(图1).

2还可以怎么做

[讨论得出]在原理上,引导学生从锌想到其他的单质和化合物,从酸性介质想到其他的介质.还可用以下方法来制备氢气:

2Al+2NaOH+2H2O等于等于2NaAlO2+3H2↑

Si+2NaOH+H2O等于等于等于等于Na2SiO3+2H2↑

Mg+2NH4+等于等于等于等于Mg2++2NH3+H2↑

NaH+H2O等于等于等于等于NaOH+H2↑

2H2OO2↑+2H2↑

2Na+2NH3(液)等于等于等于等于2NaNH2+H2↑

2Na+2CH3CH2OH等于2CH3CH2ONa+H2↑2Na+2H2O等于等于等于等于2NaOH+H2↑等

[思考]现有两支相同的试管,分别装有15ml蒸馏水,再加入5ml苯(密度为0.87g/ml)静置,再分别取黄豆粒大小的金属钠和钾,同时放入两支试管中,请问,谁会被先耗尽

[实验探究结果]实验结果金属钠将先被耗尽.因为根据它们的密度,开始时钠,钾都将落在苯和水的界面处,一旦反应开始,产生的氢气又会将它们推浮到苯层,使反应停止.接着靠重力钠,钾又会下沉,重复上述现象,直至被耗尽.可由于钾的密度更小,同样大小的钠和钾,钾下沉的时间要更长,所以,结果应该是钠先被耗尽.

[讨论得出]为便于加液,或者便于控制反应速率,制备H2的装置可以进一步的改进和完善(如图2—8):

图2,图3,图4,图5,图6,图7,图8

例题1(2001年高考理综)图6装置在加入反应物之前,应该怎样检查装置的气密性

[讨论得出]装置气密性检查的两种常用方法:液差法和加热法.

强调:要同时检查开关及装置的气密性.

3不这么做行不行

图4装置没有加热,显然,不能采用实验室通常制O2,Cl2,NH3气体的反应原理.但是,也有不需要加热得到它们的方法.例如,采用过氧化钠跟水,高锰酸钾跟浓盐酸,固体生石灰和浓氨水等方法,分别来制备O2,Cl2,NH3气体.这时,图4装置也可应用.

4还有那些变化

4.1量气

由于氢气是一种难溶于水的气体,所以,可采用排水法来测产生氢气的体积.

[讨论得出]以下装置可用于氢气体积测定:

图9图10图11图12

例题2(98年高考)利用图10装置,如何测定铝锌合金中各自的质量分数(药品有:铝锌合金样品,浓盐酸,铜网,水).

[讨论得出]实验的关键要定量测定合金与强酸反应产生氢气的体积,实验中不能有H2浪费.可由于盐酸有腐蚀性,所以,在操作上必须避免手跟盐酸的接触.在步骤上,必须先在水中做好有关量气的准备工作后,才能用玻璃棒或长颈漏斗慢慢加入浓盐酸,使反应开始,同时测得产生H2体积.

[继续讨论得出]

实验中,要不浪费H2,减少实验误差,操作必须规范,对量筒读数必须准确.

方法Ⅰ:可以先在试管中加盐酸,再将试管倾斜,在试管内壁近试管口处轻轻放稳合金块,并加上导管塞,同时做好量气的准备.然后慢慢将试管竖起,让合金块慢慢滑下,跟盐酸反应,用排水测定H2的体积.

方法Ⅱ:采用下面装置,通过向A中加水,排出A中空气,再将B中盐酸压入C中,跟合金块接触反应,开始产生H2,并用排水测定H2的体积.(如图).

4.2赶气

例题3(2005年高考理综变化题)要对某碳酸钠试样进行纯度分析(杂质不与酸反应).有同学采用图13装置进行实验.其中烧瓶中盛有碳酸钠样品10.0g,分液漏斗内盛有足量的稀硫酸,U型管内为碱石灰固体.该同学直接利用反应后碱石灰的增重来求碳酸钠的质量和纯度.请帮助评价实验的合理性.实验中可供选择的试剂和药品还有锌片,浓硫酸,氢氧化钠溶液,碳酸钙固体,碱石灰,蒸馏水等.

[改进办法]为减小实验结果的偏差,在烧瓶之前可以加H2的发生装置(图6所示),用于赶反应前烧瓶中空气(因为其中也有CO2)和反应生成的全部CO2.

再碱石灰吸收CO2前,在烧瓶之后加浓硫酸的洗气装置(图14),以干燥CO2.在最后,还应该再加装有碱石灰的吸收装置(图15),以吸收空气中可能逆向而入的CO2与水蒸气.

完整合理装置如图16所示:

4.3保护气

例题4(2003高考理综)如何利用如图装置来制备氢氧化亚铁.实验中试剂有:氢氧化钠溶液,铁屑,稀硫酸.

[操作步骤]先在B中加入氢氧化钠溶液,再在A中加入稀硫酸和铁屑,反应开始,同时打开止水夹,利用产生的H2有效地把装置内空气和溶解在溶液中氧气排尽,待B出口处排出的H2已纯净,且A中反应较缓和时,再夹住止水夹,利用H2产生的压力,将A中生成的硫酸亚铁溶液压入到B中,跟氢氧化钠溶液反应,就可以看到氢氧化亚铁白色沉淀.因为实验中始终有还原性H2的保护,所以,可以保持白色沉淀的时间会较长.

复习实验室制备H2的相关旧知识.

从反应原理角度进行知识的迁移,重演其它有

的元素化合物知识.同时,培养学生养成良好的思维习惯,特别是思维的敏捷性思维的广阔性

培养学生实事求是的科学态度和规范严谨的科学探究方法.并在学习中学会互助合作.

从实验装置角度进行知识的迁移.培养学生自主学习,科学探究,推理归纳等能力,使学生养成良好的思维习惯.

重演有关实验的基础知识和操作的基本技能.

重演有关实验的基本原理和操作基本技能.更是培养了学生创造性的思维能力.

激活旧知识,承接新知识.

巩固用排水法测气体的体积实验的基本原理和操作.培养学生实验动手能力.

巩固有关实验的基础知识和操作技能.同时,培养学生良好的思维习惯,包括思维的广阔性深刻性创造性思维的广阔性深刻性[课后反思]在本节课的教学中,通过层层创设问题情景,从"怎么做"到"还可以怎么做",再从"不这么做行不行"到"还有哪些变化",不但可以将中学阶段有关氢气制备和性质应用的内容有机串联,巩固落实,更是可以重演和强化相关实验的基础知识和基本操作技能.对培养学生的观察能力,思维创新能力,实验动手能力和自学能力十分有效.因为,依照"四步教学法"设计的课堂教学可以充分尊重学生"自主,合作,探究"的学习方式,这也符合新课程的教学理念,更是依照"四步教学法"设计的课堂教学在知识结构上也完全符合学生的认知特点.实践已经证明,"四步教学法"可以很好地提高化学课堂教学的效果.[课堂"四步教学法"的设计理念]课堂教学如果能够依照"怎么做"到"还可以怎么做",再从"不这么做行不行"到"还有哪些变化"的"四步教学法"进行,就可以充分尊重学生"自主,合作,探究"的学习方式,因为,这样的教学过程其实就是告诉学生学习的方法,也是学生学习的过程,使课堂上呈现的知识结构跟学生的认知特点相符合,所以,可以充分调动学生的求知和积极性,从而可以更好地培养学生自主学习能力,科学探究能力,推理归纳能力,特别可以培养学生良好的思维习惯,包括思维的敏捷性思维的广阔性思维的深刻性思维的逻辑性思维的创造性