《铜与硝酸反应的装置设计》教学设计.doc

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让探究教学进入课堂

------《铜与硝酸反应的装置设计》教学设计

修水一中付小勤

一、教学设计的指导思想

铜与浓稀硝酸反应在三种版本（鲁教、苏教、人教）的必修1教材中都介绍化学反应，但引导学生形成知识的演示实验各不相同。

人教版教材没有演示实验，苏教版教材用分液漏斗与试管作为反应的容器，将生成的气体通入水中收集完成性质实验，鲁教版用铜与硝酸反应的试管上加上蘸氢氧化钠的棉花设计完成实验，这二种教材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，教学安排在硝酸的性质学习之后，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，然后提供实验器具，引导学生根据实验目和实验原理自行改进课本的铜与硝酸反应的演示实验，独立设计NO、NO2制取实验，思考与硝酸的性质有关的综合实验，进行实际操作验证，使学生获得研究成功后的快乐感，获得化学学习的乐趣，使学生认识有毒化学实验的可控性，提高实验教学效果，培养学生分析问题、解决问题的思维能力，培养学生的创新精神。

教学中指导学生讨论训练学生的发散思维能力，提供实验方案让学生评价，训练学生分析评价的能力。

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。

本教学案例是在高一上学期学期结束前进行教学的，没有让学生开放的自行设计实验，是因为高一的学生还没有达到应有的能力要求，避免课堂教学会出现无序和学生启而不发的状态。

二、教学设计

1、教学目标

1、通过铜与硝酸反应实验装置的讨论，认识化学现象的本质，学习实验研究的方法。

2、培养学生观察能力、分析思维能力、发散思维、创新思维能力和评价能力。

3、通过学生设计实验、讨论试验、动手实验，培养学生严谨求实的科学态度和创新精神。

4、培养学习化学的兴趣，使学生乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的喜悦。

2、教学方法

边讲边实验法、探究法

3、教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

[讲解]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。

[提问]生成的NO2与NO可以相互转化。

NO2如何变成NO,NO如何变成NO2的呢？

倾听、书写

Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3（稀）==3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

3NO2+H2O==2HNO3+NO

2NO+O2==2NO2

复习为后续课堂讨论作知识准备。

[讲解]我们学习用的是人教版教材，让我们来研究一下苏教版和鲁教版教材关于铜与硝酸反应的实验设计特点。

用图展示苏教版与鲁教版的实验设计，对比教材实验。

（苏教版）（鲁教版）

这两个实验是通过什么实验现象反应出铜与浓硝酸、稀硝酸反应的快慢的呢？

通过什么实验现象说明浓、稀硝酸与铜反应的产物的不同？

实验是如何控制尾气污染的？

师生共同讨论回答

[学生]鲁教版教材铜与硝酸反应的试管内可以观察到铜与浓、稀硝酸反应的剧烈程度，也能看到二者生成气体颜色的不同，蘸氢氧化钠的棉花能够防止有毒气体外溢，但蘸氢氧化钠的棉花放在试管口动作要快，否则有毒气体会外溢。

苏教版教材用分液漏斗加硝酸与鲁教版比一开始不会溢出气体，将生成的气体用排水法收集防止尾气污染

两者可以通过试管内的反应的剧烈程度说明反应的快慢，通过气体的颜色说明生成产物的不同，但一开始试管内有空气都能看到红棕色气体，NO的现象不明显。

根据实验经验，鲁教版教材的实验设计中动作再快，也能闻到NO2气体的气味。

复习和对比实验，明确实验目的。

[提问]铜与浓、稀硝酸反应生成的气体有毒，对比三种教材，你能体会到编书专家教授们爱护同学们，为了让大家看到清晰而有安全的实验现象，多次对实验进行了改进。

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？

倾听

学生思考，提出自己的实验设计，教师点评

激发学生兴趣。

引导学生发散思维，充分肯定学生的实验设计方案。

[讲解]今天我们来设计一个实验。

请观察在每个同学实验桌上给定的实验仪器与药瓶，按要求设计并完成实验。

[板书]一、铜与硝酸的反应的实验设计

[投影]给定仪器实验。

5cm铜丝短的胶头滴管短试管浓硝酸（浓硝酸与水1:

1）、稀硝酸（滴瓶装）橡皮塞

说明设计实验要求

（1）实验能够比较出反应的快慢

（2）能够区别出气体生成物

（3）要求反应的用量少，污染少

学生观察实验桌上的实验用品

倾听

教师用给定实验用品和仪器，有限制的让学生进行创造性实验设计，提高课堂教学效率。

[讲解][讲述]这是一个挑战性的课题。

将这些仪器组装起来实验是一个极其伟大的创造过程。

希望大家充分发挥想象力，小组内相互讨论，集思广益。

讨论

通过小组讨论，培养小组合作的学习能力。

[提问]请同学描述自己的实验设计。

教师引导学生讨论、评价。

讲述自己的实验设计。

肯定学生的实验设计的正确性，指出不足，为后续教学埋下伏笔

[讲解]铜与硝酸反应首先要求铜与硝酸接触。

接触有两种方式：

（1）铜主动与硝酸接触（如实验中在试管中先放入硝酸，然后放入铜片）

（2）铜不动，硝酸主动与铜接触。

倾听

对照先前积累的经验进行理解

教师讲解引导，激发学生深入研究。

[提问]同学们理解这个道理后，有没有新的设计思想？

回答

引导学生进行创新设计

[讲解]引导观察吸管的功能：

使液体流动。

提出问题：

问题1：

能不能用滴管作为反应容器？

问题2：

接触后要反应，反应生成的气体将液体排出，排出的液体放在哪儿呢？

问题3：

为了能够看到NO气体与空气变红，怎样操作？

讨论回答

教师激发学生深入研究。

通过探究、讨论，揭示实验装置设计的思维过程。

[投影]综合学生的实验设计，展示实验装置。

小结操作步骤：

（1）取下滴头将两根铜丝分别放入两支滴管中，装上滴头。

在两支短试管中各加入2mL稀硝酸和1mL浓硝酸。

（2）装有铜丝滴管插入试管中，同时吸入约2mL稀硝酸和1mL浓硝酸，比较快慢。

（3）另一支短试管中放入2mL水，待浓硝酸与铜丝脱离后，取出滴管插入水中。

浓硝酸的试管塞上塞子.

（4）稀硝酸反应较慢，可将液体稍微加热，然后吸入反应。

待无色气体将液体下后，将气体挤到试管中，塞上塞子，用白纸作衬底观察。

学生实验验证

体验探究后成功的喜悦，达到教学的情感、态度、价值观的教学目标，同时学生有探究后的成就感，易于勇敢的挑战下一个实验设计。

[提问]该实验过程中的实验现象？

该实验装置的优点？

学生回答实验现象（略）。

实验优点是反应量少，并能很好的控制污染。

学生思考，培养观察能力和思维能力。

[提问]装满NO2气体的滴管，插入水中有什么现象？

为什么？

理论上将水更换成什么液体，可使液体充满滴管？

学生回答二氧化氮与水反应，滴管内的液体上升。

二氧化氮与氢氧化钠溶液的反应，用氢氧化钠溶液可以使液体充满试管。

使学生将实验的现象和本质结合，复习和巩固知识。

[激疑]我们用滴管做了铜与硝酸反应的实验，观察了实验现象并制取了少量的气体。

那么实验室制取大量气体NO、NO2的实验装置是怎样的呢？

[板书]二、NO、NO2实验室制法。

倾听

带着探究成功后成功感，再次提出实验设计的新课题，培养学生的创新能力。

[讲解]NO、NO2实验室制取原理

Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）==3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

[提问]根据NO、NO2气体的性质，NO、NO2气体收集装置采用？

学生回答NO排水法、NO2排空气法

对NO、NO2的性质进行应用。

[提问]这是一个固体和液体反应制取气体反应，且反应放热，高中化学中的制取装置用什么？

与制氯气的装置。

复习实验室制取气体的有关知识，给装置图分析对比留下伏笔

[提问]下述装置是否可行？

工作原理是什么？

它的优点。

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学生回答（略）优点：

可以控制反应。

制取NO使反应随时发生随时停止。

展示实验仪器形成的思维过程，实验装置不同，但反应原理相同，培养学生的问题意识，研究能力。

设计1、2装置图中有酸液，3中没有，培养学生的迁移能力。

[提问]1、2装置和3反应装置有什么不同？

3制取气体如何操作？

3装置没有酸液。

制取气体可以让铜与硝酸主动接触反应，也可以让硝酸主动与酸接触。

操作1在烧杯装入硝酸，将装有铜丝的干燥管插入硝酸中反应，取出停止反应；操作2在干燥管中装入铜丝，搭好装置，注入硝酸浸没铜丝。

让学生对于铜与硝酸的反应的实验设计中铜与硝酸接触的原理进行创造性的运用。

[提问]装置3与滴管实验是同一个装置吗？

用动画将滴管实验演变成装置3。

（滴管中部变大变成干燥管。

试管变大变成烧杯。

胶头滴管滴头变成橡皮塞。

学生思考

学生领悟

培养学生迁移能力

[激疑]前面我们设计了铜与硝酸反应制取少量NO、NO2的气体装置，又学习实验室制取大量的NO、NO2气体的装置。

我们能不能设计一个实验装置，将铜与硝酸的反应、NO2气体与水反应、NO与O2反应统一在一个连续反应的装置中的呢？

倾听讨论

激发学生思考，培养学生的创新能力

[板书]三、综合实验装置讨论

[演示实验装置]

[学生活动]讨论、思考、并画图。

[教师活动]展示和学生一起评价。

[投影展示]

该装置不仅能比较铜与浓、稀硝酸反应的快慢，也能看到NO气体与氧气反应变红。

（酸液只有浓硝酸。

）

[讲述]讨论回答该装置的工作原理。

[提问]请问这个装置的工作原理？

学生回答：

在最左端的U形管中倒入浓硝酸，浓硝酸与铜丝接触反应，反应生成的NO2与水反应生成稀硝酸，稀硝酸与铜丝反应生成NO气体，打开B端的活塞能够看到NO与空气变红

培养学生分析问题的能力和应用知识和原理的推理能力。

[演示实验]在装置的最左端倒入浓硝酸，但只能看到铜与浓硝酸的反应，其他现象都不会出现。

【提问】为什么？

请同学课后思考，改进实验。

学生处于疑问中

激发学生探究动机，引导他们进一步探索

四、师生共同小结

三、教学后记

新课程的理念倡导学生能够从问题和任务出发，积极主动地通过各种形式的研究或探究活动，以获取知识和技能、发展能力、培养情感体验为目的学习方式，本课例以此为指导思想展开的。

新教材实验用“实验”“观察与思考”“活动与探究”或“科学探究”等栏目编写，没有单独编写“学生实验”，目的是让教师在教学实践中根据学校实验条件和学生水平进行教学处理。

根据实验目的和实验原理对教材的实验进行改进的实验教学，学生没有知识和能力的障碍，学生可以进行创新并且能够进行创新，通过这种的教学方式，不仅能够让学生复习化学知识而且培养了学生的思维能力，这比单调的重复做实验训练题要有趣和有效果的多，希望这种教学方式给新教材的实验教学提供一点积极的参考。

本节课学生一致处于积极的思考中，情感的体验是积极的，知识的掌握达到了教师的预期。

课后学生能够主动积极进行研究，本节课教师在课堂最后留给学生的问题，教学班所有的学生都认真进行了研究