论文部分内容阅读
【摘 要】 铜与浓、稀硝酸反应的演示实验是中学化学常用的演示实验，也是中学化学教学的重点演示实验之一，本文简要介绍利用微型实验技术对铜与浓、稀硝酸进行的实验。该法操作简单，现象明显，试剂用量少，对环境污染小，适合于课堂教学，给学生直观、准确、科学的认识，加深学生的理解。
【关键词】 稀硝酸；演示实验；微型实验
【中图分类号】G64.30 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）22-0-01
一、教学设计的指导思想
铜与浓、稀硝酸反应演示实验设计都不利于学生近距离的观察，且教师重点强调NO、NO2毒性，使学生产生学习化学的畏惧感，造成教师上课一演示实验，学生赶紧捏鼻子逃避的现象，教材的实验教学功能被减弱。为了克服此实验教学的缺点，本案例以铜与硝酸反应的实验设计为背景进行探究性教学，根据铜与硝酸反应实验目的和实验原理与学生一起对教材实验设计进行研究分析，并且使用微型化学实验中微型化实验仪器装置进行实验，提供实验器具有限制的引导学生实验设计，目的是在课堂的有效的时间内对学生进行思维训练。
二、教材分析
铜与浓、稀硝酸反应的实验在普通高中化学必修1中占据非常重要的地位。通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以直观地了解硝酸的强氧化性。在常规实验过程中，浓硝酸与铜反应非常剧烈，会在短时间内快速产生大量二氧化氮，因此实验危险系数高，反应过程不易控制，且反应产生的尾气污染环境。微型化学实验是用微型化实验仪器装置进行实验，其药品用量较少（是一般实验用量的几十分之一），但是效果更明显、安全、方便和防止污染环境的作用。微型实验运用于中学化学教学中可操作性更强，实验现象更明显，且安全性更高，适合一般的中学化学教学实验演示。
三、教学目标
1、知识与技能：
了解铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理
掌握熟悉掌握该实验的实验操作
2、过程与方法：
利用自主学习和实验探究的方法，培养实验操作动手能力
通过浓、稀硝酸的反应现象和反应产物的对比，增强对浓、稀硝酸不同氧化性的理解
3、情感态度与价值观：
通过微型的实验装置的使用，增强环保意识通过小组实验探究，增强小组团队精神和合作能力。
四、教学重难点
【教学重点】
铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理、反应现象和反应产物的对比
【教学难点】
微型化学实验仪器的安装与实验操作
五、学情分析
“硝酸的性质—铜与浓、稀硝酸的反应”是必修一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。
六、教学过程设计
师[讲解]：同学们大家好！今天我们要学习的是Cu与浓、稀硝酸的反应实验，同学们对铜与浓、稀硝酸的反应应该印象深刻，请在作业本上写出铜与浓、稀硝酸反应的化学反应方程式。
生：各自回忆所学知识，书写方程式
师：投影化学方程式
Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
[提问]这两个反应我们知道不同浓度的物质，其反应产物也是不一样的，铜与浓、稀硝酸反应生成的气体有毒，今天我们能不能在理解了实验原理后，根据实验目的，自己设计实验，自己动手做实验呢？
生：学生纷纷根据已有知识进行思考，大胆提出猜想。
师：教师根据学生猜想，指导改善设计探究性实验，并且展示实验台上的实验装置。
生：学生产生好奇心和求知欲，纷纷交流讨论。
师：首先介绍微型实验仪器装置的特点，有限制的让学生进行创造性实验设计，提高课堂教学效率。
师[讲解]：我们今天的实验仪器，有操作台，U型管、具支试管，套上乳胶管的尖嘴管及乳胶管各一支，橡胶塞两个，针筒两个，铜片1小块，铜丝1根，浓硝酸，蒸馏水等
师：现在同学们五个人为一组，自己动手将实验台上的仪器按照PPT上的装置图组装仪器，但是值得注意的是，该实验中用到的试剂具有强氧化性和腐蚀性，所以在操作的时候一定要特别小心。
学生自行组装仪器，教师巡查指导，观察记录实验现象，试管中有何颜色变化，试管壁是否发生变化？学生老师的指导下进行实验操作
师[提问]：请同学描述自己的实验设计。教师引导学生讨论、评价。
学生讲述自己的实验设计
生：右边针筒的硝酸加入后，具支试管反应剧烈，产生红棕色气体，而U型管中没有明显的颜色变化，但有气泡产生，过一段时间，左边针筒活塞向上移动，针筒内出现气体呈现红棕色，并且具支试管和U型管中的溶液中都由无色变为蓝色。
师：肯定学生的实验设计的正确性，指出不足，指导学生根据上节课所学的内容自己推测具支试管中实验现象发生的原因
生：通过对Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O的学习，知道铜丝上产生的气泡和具支试管中的的红棕色气体是二氧化氮，而具支试管中的溶液之所以会变成蓝色是有Cu（NO3）2生成。
生：而且在具支试管中生成的NO2进入U型管与水生成NO和稀硝酸，而稀硝酸与铜片反应生成硝酸铜和一氧化氮，故U型管中的溶液也变为蓝色。
师：让同学们思考左边针筒气体也会呈现红棕色呢？
生：NO气体遇到空气鼓入时发生了化学变化，NO+O2=NO2，故生成红棕色气体
最后师生共同小结这节课所学知识，课后思考该实验还可以怎么改进以达到更好的效果。
七、板书设计
八、实验方案设计优点
1、反应装置简单、安全，且可操作性较强，实验现象明显，适用于一般的中学教学课堂演示实验以及学生分组实验。
2、利用微型实验，提高了实验的安全性，并且节省药品和时间，实用性较强。
3、充分利用資源，并在短时间内完成铜与浓、稀硝酸反应，直观观察到铜与浓、稀硝酸反应的不同现象有利于学生对硝酸浓度不同，则氧化性不同的理解。
【关键词】 稀硝酸；演示实验；微型实验
【中图分类号】G64.30 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）22-0-01
一、教学设计的指导思想
铜与浓、稀硝酸反应演示实验设计都不利于学生近距离的观察，且教师重点强调NO、NO2毒性，使学生产生学习化学的畏惧感，造成教师上课一演示实验，学生赶紧捏鼻子逃避的现象，教材的实验教学功能被减弱。为了克服此实验教学的缺点，本案例以铜与硝酸反应的实验设计为背景进行探究性教学，根据铜与硝酸反应实验目的和实验原理与学生一起对教材实验设计进行研究分析，并且使用微型化学实验中微型化实验仪器装置进行实验，提供实验器具有限制的引导学生实验设计，目的是在课堂的有效的时间内对学生进行思维训练。
二、教材分析
铜与浓、稀硝酸反应的实验在普通高中化学必修1中占据非常重要的地位。通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以直观地了解硝酸的强氧化性。在常规实验过程中，浓硝酸与铜反应非常剧烈，会在短时间内快速产生大量二氧化氮，因此实验危险系数高，反应过程不易控制，且反应产生的尾气污染环境。微型化学实验是用微型化实验仪器装置进行实验，其药品用量较少（是一般实验用量的几十分之一），但是效果更明显、安全、方便和防止污染环境的作用。微型实验运用于中学化学教学中可操作性更强，实验现象更明显，且安全性更高，适合一般的中学化学教学实验演示。
三、教学目标
1、知识与技能：
了解铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理
掌握熟悉掌握该实验的实验操作
2、过程与方法：
利用自主学习和实验探究的方法，培养实验操作动手能力
通过浓、稀硝酸的反应现象和反应产物的对比，增强对浓、稀硝酸不同氧化性的理解
3、情感态度与价值观：
通过微型的实验装置的使用，增强环保意识通过小组实验探究，增强小组团队精神和合作能力。
四、教学重难点
【教学重点】
铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理、反应现象和反应产物的对比
【教学难点】
微型化学实验仪器的安装与实验操作
五、学情分析
“硝酸的性质—铜与浓、稀硝酸的反应”是必修一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。
六、教学过程设计
师[讲解]：同学们大家好！今天我们要学习的是Cu与浓、稀硝酸的反应实验，同学们对铜与浓、稀硝酸的反应应该印象深刻，请在作业本上写出铜与浓、稀硝酸反应的化学反应方程式。
生：各自回忆所学知识，书写方程式
师：投影化学方程式
Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
[提问]这两个反应我们知道不同浓度的物质，其反应产物也是不一样的，铜与浓、稀硝酸反应生成的气体有毒，今天我们能不能在理解了实验原理后，根据实验目的，自己设计实验，自己动手做实验呢？
生：学生纷纷根据已有知识进行思考，大胆提出猜想。
师：教师根据学生猜想，指导改善设计探究性实验，并且展示实验台上的实验装置。
生：学生产生好奇心和求知欲，纷纷交流讨论。
师：首先介绍微型实验仪器装置的特点，有限制的让学生进行创造性实验设计，提高课堂教学效率。
师[讲解]：我们今天的实验仪器，有操作台，U型管、具支试管，套上乳胶管的尖嘴管及乳胶管各一支，橡胶塞两个，针筒两个，铜片1小块，铜丝1根，浓硝酸，蒸馏水等
师：现在同学们五个人为一组，自己动手将实验台上的仪器按照PPT上的装置图组装仪器，但是值得注意的是，该实验中用到的试剂具有强氧化性和腐蚀性，所以在操作的时候一定要特别小心。
学生自行组装仪器，教师巡查指导，观察记录实验现象，试管中有何颜色变化，试管壁是否发生变化？学生老师的指导下进行实验操作
师[提问]：请同学描述自己的实验设计。教师引导学生讨论、评价。
学生讲述自己的实验设计
生：右边针筒的硝酸加入后，具支试管反应剧烈，产生红棕色气体，而U型管中没有明显的颜色变化，但有气泡产生，过一段时间，左边针筒活塞向上移动，针筒内出现气体呈现红棕色，并且具支试管和U型管中的溶液中都由无色变为蓝色。
师：肯定学生的实验设计的正确性，指出不足，指导学生根据上节课所学的内容自己推测具支试管中实验现象发生的原因
生：通过对Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O的学习，知道铜丝上产生的气泡和具支试管中的的红棕色气体是二氧化氮，而具支试管中的溶液之所以会变成蓝色是有Cu（NO3）2生成。
生：而且在具支试管中生成的NO2进入U型管与水生成NO和稀硝酸，而稀硝酸与铜片反应生成硝酸铜和一氧化氮，故U型管中的溶液也变为蓝色。
师：让同学们思考左边针筒气体也会呈现红棕色呢？
生：NO气体遇到空气鼓入时发生了化学变化，NO+O2=NO2，故生成红棕色气体
最后师生共同小结这节课所学知识，课后思考该实验还可以怎么改进以达到更好的效果。
七、板书设计
八、实验方案设计优点
1、反应装置简单、安全，且可操作性较强，实验现象明显，适用于一般的中学教学课堂演示实验以及学生分组实验。
2、利用微型实验，提高了实验的安全性，并且节省药品和时间，实用性较强。
3、充分利用資源，并在短时间内完成铜与浓、稀硝酸反应，直观观察到铜与浓、稀硝酸反应的不同现象有利于学生对硝酸浓度不同，则氧化性不同的理解。