“硝酸的性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào):1005-6629(2010)01-0041-04 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1設(shè)計(jì)思想分析

本案例以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式為出發(fā)點(diǎn)，在建構(gòu)主義教學(xué)觀、奧蘇貝爾的意義學(xué)習(xí)理論和主體教育觀的指導(dǎo)下，以實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)為交互平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情景，把“裸露”的知識(shí)“包裝”起來，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)，落實(shí)三維目標(biāo)。在預(yù)設(shè)中，突出變廢為寶、組裝微型實(shí)驗(yàn)儀器，把“觀察與思考”轉(zhuǎn)化為“活動(dòng)與探究”，并設(shè)計(jì)開放性的思考題，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)充滿活力的生成式課堂。

2 教材分析

新課程，新標(biāo)準(zhǔn)。《課程標(biāo)準(zhǔn)》和浙江省《學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》對(duì)本節(jié)課提出了三維目標(biāo)，即了解硝酸的性質(zhì)，形成氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò);知道硝酸對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的積極作用和對(duì)環(huán)境的影響;通過對(duì)硝酸性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過程和樂趣。體現(xiàn)了知識(shí)與技能是載體，過程與方法是核心，情感態(tài)度和價(jià)值觀是結(jié)果的關(guān)系。

初中《科學(xué)》中明確指出，硝酸是一種強(qiáng)酸，且從物質(zhì)分類的角度介紹了酸的通性。本節(jié)課主要通過實(shí)驗(yàn)探究的方式，從氧化還原反應(yīng)和物質(zhì)的特性角度去認(rèn)識(shí)和理解硝酸的強(qiáng)氧化性、不穩(wěn)定性，進(jìn)而以工業(yè)制硝酸為背景，引出不同價(jià)態(tài)的氮元素之間的轉(zhuǎn)化，這樣做是對(duì)初中內(nèi)容的深化和完善。不僅能鞏固《化學(xué)1》中離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量等概念，也為《化學(xué)2》形成元素概念和元素周期律提供感性材料。體現(xiàn)了新教材對(duì)知識(shí)的“螺旋上升”的編排特色。

3學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課前，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)到硝酸是一種強(qiáng)酸，具有酸的通性，知道從物質(zhì)的屬性、氧化還原反應(yīng)和物質(zhì)特性三大角度走進(jìn)物質(zhì)，能用已學(xué)的基本概念分析、解決問題，已基本具備用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行自主、合作、探究學(xué)習(xí)的能力。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可能遇到的問題和困難有:(1)認(rèn)為活潑金屬與硝酸反應(yīng)，還原產(chǎn)物為氫氣;(2)對(duì)銅和稀硝酸反應(yīng)起時(shí)觀察到的紅棕色氣體，誤以為還原產(chǎn)物是二氧化氮等。學(xué)生遇到問題時(shí)，可能會(huì)自主思考，或合作探究;可以查詢資料、進(jìn)行理論推導(dǎo)或?qū)嶒?yàn)探究;也可進(jìn)行類比學(xué)習(xí)、對(duì)比學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)等。

4教學(xué)目標(biāo)

4.1知識(shí)與技能

(1)了解硝酸的物理性質(zhì)和用途;

(2)認(rèn)識(shí)硝酸的化學(xué)性質(zhì);

(3)知道硝酸的工業(yè)制法，形成氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

4.2過程與方法

(1)通過自主、合作、探究學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)，讓學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、解決問題的科學(xué)探究歷程。

(2)通過網(wǎng)絡(luò)搜索、網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生搜集、處理信息的能力和根據(jù)提供的信息結(jié)合所學(xué)的知識(shí)分析、解決問題的能力。

(3)改進(jìn)銅和濃硝酸的實(shí)驗(yàn)，感悟?qū)嶒?yàn)就在我們身邊與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方向和方法。

4.3情感態(tài)度和價(jià)值觀

(1)通過硝酸化學(xué)性質(zhì)的探究，感悟科學(xué)精神的核心是質(zhì)疑、崇實(shí)、探索和求真， 養(yǎng)成主動(dòng)參與、積極探究、勇于創(chuàng)新、勤于動(dòng)手的態(tài)度。

(2)通過硝酸的用途、工業(yè)制法和學(xué)以致用，關(guān)注化學(xué)的運(yùn)用和科技的發(fā)展，樹立責(zé)任感和使命感。

5教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn):硝酸的化學(xué)性質(zhì)。

難點(diǎn):用探究的方式，認(rèn)識(shí)硝酸的強(qiáng)氧化性和不穩(wěn)定性。

6 教學(xué)策略與手段

本課采用自主、合作、探究式學(xué)習(xí)模式。應(yīng)用了對(duì)教學(xué)資源的先行組織者策略、對(duì)硝酸氧化性的小組合作探究性學(xué)習(xí)策略、對(duì)學(xué)習(xí)過程和結(jié)論的多元評(píng)價(jià)策略等。采用多媒體技術(shù)的教學(xué)手段進(jìn)行信息情景設(shè)計(jì)、網(wǎng)上搜尋和播放實(shí)驗(yàn)錄像;采用組裝微型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

7課前準(zhǔn)備

(1)學(xué)生復(fù)習(xí)酸的通性和離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量等基本概念以及濃硫酸的性質(zhì)。

(2)教師深入了解教情、學(xué)情，有的放矢地做好多維的、彈性的預(yù)設(shè)。

(3)教學(xué)場(chǎng)所是有多媒體的電腦教室。

(4)教學(xué)用具的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備如下:

[隨堂實(shí)驗(yàn)]:2支內(nèi)放有銅絲的一次性針筒、10 mol·L-1的濃硝酸和1.0 mol·L-1的稀硝酸(分別放在從醫(yī)院回收附有膠塞密封的小藥瓶，如青霉素瓶)、裝有氫氧化鈉溶液的小燒杯，2個(gè)膠塞。

[演示實(shí)驗(yàn)]:1瓶濃硝酸、1瓶濃鹽酸、1瓶紫色石蕊試液、1瓶久置的硝酸、1支試管。

8教學(xué)過程

8.1情景導(dǎo)入，從生活走進(jìn)化學(xué)

[學(xué)生] 以“硝酸的用途”為關(guān)鍵詞，網(wǎng)絡(luò)搜索。

互相交流結(jié)果，了解硝酸的用途。

[教師導(dǎo)課] 硝酸與我們的生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，讓我們探究硝酸的性質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖:網(wǎng)絡(luò)資源是信息容量很大，信息速度也很快，它包容了生活、生產(chǎn)和新科技的所有信息。網(wǎng)絡(luò)把學(xué)生的生活時(shí)空大大地拓展，從更廣闊的生活時(shí)空走進(jìn)化學(xué)，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

8.2自主學(xué)習(xí)，激活元認(rèn)知

[自主活動(dòng)一] 實(shí)驗(yàn)桌上有一瓶濃硝酸。請(qǐng)通過觀察、查閱資料(主要是網(wǎng)絡(luò)和課本)或簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)找出硝酸的物理性質(zhì)。(過程和結(jié)果略)

[自主活動(dòng)二] 請(qǐng)同學(xué)們回憶、整理已學(xué)過的硝酸的化學(xué)性質(zhì)，并用一種代表物寫出離子方程式。

[已有知識(shí)]

(1)使指示劑變色:硝酸能使紫色石蕊試液變紅。

(2)與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣。

(3)與堿發(fā)生中和反應(yīng):H++OH-=H2O

(4)與堿性氧化物反應(yīng):2H++CuO=Cu2++H2O

(5)與某些鹽反應(yīng):2H++CO32-=H2O+CO2↑

[板書]一、物理性質(zhì):無色、揮發(fā)性的液體

二、化學(xué)性質(zhì): 1. 酸的通性

設(shè)計(jì)意圖:基于學(xué)生已有的知識(shí)水平、能力發(fā)展水平和潛能，確信他們完全能勝任這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，故把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣。

8.3合作探究，構(gòu)建新知識(shí)

[教師演示] 往盛有濃硝酸的試管中滴入紫色石蕊試液，振蕩。

[學(xué)生]觀察現(xiàn)象:溶液顏色先變紅后褪色。

產(chǎn)生困惑，形成認(rèn)知沖突。

聯(lián)想推理:

學(xué)生甲: 假設(shè)1. 與次氯酸類似，濃硝酸具有強(qiáng)氧化性;

學(xué)生乙:假設(shè)2. 與二氧化硫類似，濃硝酸與石蕊形成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。等……

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，互評(píng):

假設(shè)1方案:

學(xué)生甲:銅與硝酸反應(yīng);

學(xué)生乙:碳與硝酸反應(yīng);

學(xué)生丙:硫酸亞鐵與硝酸反應(yīng)……

假設(shè)2方案:把褪色的溶液加熱，觀察是否恢復(fù)紅色。

[教師演示] 在試管口套上氣球，把褪色的溶液加熱。

[學(xué)生] 觀察現(xiàn)象:溶液沒變紅而是變黃。

產(chǎn)生困惑，再一次形成認(rèn)知沖突。

[教師出示] 一瓶久置的硝酸。

[學(xué)生]觀察、比較、推測(cè)原因。

進(jìn)行結(jié)果分享、互評(píng)。(教師適時(shí)作出評(píng)價(jià))

[播放] 硝酸受熱分解的實(shí)驗(yàn)錄像:

[學(xué)生] 描述現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式。

判斷:假設(shè)2失真。

困惑:硝酸真的具有強(qiáng)氧化性嗎?

[板書]2.不穩(wěn)定性(具體略)

[教師層啟] 大家儼然是小科學(xué)家了，硝酸是否具有強(qiáng)氧化性呢?大家設(shè)計(jì)的共同出發(fā)點(diǎn)是取還原性弱的物質(zhì)與硝酸反應(yīng)。大家思維開放、活躍、有創(chuàng)意，但課堂上準(zhǔn)備的藥品和儀器是有限的(展示隨堂實(shí)驗(yàn)的藥品和儀器)。我們先制定一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)步驟吧。

[師生合作] 步驟:(1)把內(nèi)放有銅絲的一次性針筒直接插入小藥瓶的膠塞，吸取0.5 mL濃硝酸(或稀硝酸)，拔出后立即將針尖插入膠塞，以防漏液。觀察并記錄現(xiàn)象。

(2)拿去膠塞，再往針筒里吸蒸餾水至2.5 mL(注意與前者反應(yīng)劇烈程度的比較)，插上膠塞，觀察并記錄現(xiàn)象。

(3)把針筒倒立，拿去膠塞，往針筒里吸入適量空氣，觀察并記錄現(xiàn)象。

(4)最后，往針筒里吸入2.5 mL的氫氧化鈉溶液，將針尖插入膠塞。

[生生合作] 兩人一組，同時(shí)進(jìn)行濃、稀硝酸的對(duì)比實(shí)驗(yàn)并記錄現(xiàn)象。

[學(xué)生甲] 銅與稀硝酸反應(yīng)，觀察到的也是紅棕色氣體，其還原產(chǎn)物也是NO2。

[教師] 學(xué)生甲事實(shí)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度值得發(fā)揚(yáng)。為什么學(xué)生甲的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與其他同學(xué)不一樣?

[學(xué)生] 討論，交流。

一致認(rèn)為:在實(shí)驗(yàn)前未把針筒的活塞壓緊，筒內(nèi)尚留有空氣。

[學(xué)生甲] 那還有更好的裝置嗎?

(在此，學(xué)生可能會(huì)提出一些自己的關(guān)于裝置改進(jìn)方面的見解，這又是一次課堂生成的好機(jī)會(huì)，教師可根據(jù)具體情況靈活處理，如可把它處理為課后作業(yè))

設(shè)計(jì)意圖:化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)學(xué)生有很大的誘惑力，而且現(xiàn)象直觀、真切、說服力強(qiáng)。在教學(xué)中，筆者回收了醫(yī)院里的一次性針筒和帶膠塞密封的小藥瓶，變廢為寶，積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，把銅和硝酸的反應(yīng)“觀察與思考”改為“活動(dòng)和探究”，讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中獲得了新知識(shí)。由于針筒和小藥瓶密封性能好，本實(shí)驗(yàn)幾乎實(shí)現(xiàn)了零污染，是環(huán)保教育的好素材。

[問題解決] 硝酸是一種氧化性很強(qiáng)的酸，幾乎能與所有的金屬(金、鉑除外)反應(yīng)，為什么可用鋁制容器或鐵制容器儲(chǔ)存和運(yùn)輸?

[學(xué)生] 查閱課本，得出答案。歸納金屬與硝酸反應(yīng)的規(guī)律:

⑴ 幾乎能與金、鉑外的所有金屬反應(yīng)， 一般情況下:與濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物為NO2;與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物為NO。

⑵ 氧化性:濃硝酸>稀硝酸。

⑶ 常溫下，濃硝酸使鐵、鋁等金屬鈍化。

[板書]2. 強(qiáng)氧化性

(1)與不活潑金屬的反應(yīng)(略)

[學(xué)生] 網(wǎng)絡(luò)搜索關(guān)鍵詞:碳與濃硝酸反應(yīng)

觀看網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫: 碳和濃硝酸反應(yīng)

[生生合作] 觀察現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式。

[板書](2)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)(略)

[學(xué)生] 書寫假設(shè)1的方案3—硫酸亞鐵與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[板書](3)與還原性化合物的反應(yīng)(略)

[學(xué)生]在教師的引導(dǎo)下，進(jìn)行三大強(qiáng)酸的性質(zhì)和用途的比較。

交流、匯總。

設(shè)計(jì)意圖:利用比較性組織者把新知識(shí)通過已有知識(shí)的橋梁作用，同化到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而形成有意義的新知識(shí)。

[教師]順勢(shì)指出硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上是如何制備硝酸?請(qǐng)思考課本中的問題解決，總結(jié)硝酸的工業(yè)制備原理，知道硝酸的工業(yè)制備流程。

[學(xué)生] 思考、討論、交流、補(bǔ)充。

[板書] 三、硝酸的工業(yè)制備(略)

設(shè)計(jì)意圖:用先行組織者策略整和課程資源，實(shí)踐“用教材教”，突破傳統(tǒng)元素化合物教學(xué)的物質(zhì)中心模式，從學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，把“裸露”的知識(shí)置于真實(shí)的情景中“包裝”起來，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生自主、一層層揭開“包裝”，經(jīng)歷獲取真知的過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和成功后的喜悅。真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主、合作、探究式學(xué)習(xí)。

探究學(xué)習(xí)是一種需要較長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)方式。為了突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，筆者采用了實(shí)驗(yàn)錄像、動(dòng)畫實(shí)驗(yàn)和隨堂實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，提高了課堂效率。

8.4合作總結(jié)，促進(jìn)學(xué)后反思

[教師啟迪] 硝酸的性質(zhì)主要有哪些?我們是通過什么方法獲知的?今后，我們將如何更全面地學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)?

[生生合作] 從方法和知識(shí)上對(duì)課堂進(jìn)行梳理:

(1)硝酸的物理性質(zhì):看一看、聞一聞、查一查、試一試

(2)硝酸的化學(xué)性質(zhì)

1)從物質(zhì)的屬性角度

2)從氧化還原反應(yīng)角度

3)從物質(zhì)特性角度

(3)硝酸的工業(yè)制備

1)制備原理

2)制備流程

設(shè)計(jì)意圖: 反思使人進(jìn)步。探究式學(xué)習(xí)后，不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)后反思，不僅能及時(shí)地落實(shí)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，也能培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

8.5學(xué)以致用，從化學(xué)走向生活

[學(xué)生] 閱讀資料，解釋現(xiàn)象，交流看法。

2005年12月14日下午1點(diǎn)左右，一輛運(yùn)載著48 t濃硝酸的槽罐車在途經(jīng)浙江省寧波市江北北環(huán)西路莊橋段時(shí)，突然發(fā)生泄漏，不斷有黃色的煙霧冒出來，空氣中彌漫著一股刺鼻的氣味，馬路旁靠近黃煙的植物已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，葉子被熏得枯黃。而距事發(fā)地點(diǎn)不遠(yuǎn)處就是村莊。接警后，市消防、公安、環(huán)保、安監(jiān)等部門啟動(dòng)了化學(xué)危險(xiǎn)品緊急處置預(yù)案。50余名消防隊(duì)員迅速趕到了現(xiàn)場(chǎng)。

(1)記者看到的黃色煙霧，是煙還是霧?

(2)觀察硝酸的顏色，為什么\"煙霧\"是黃色的?

(3)馬路邊上的植物出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，葉子被熏得枯黃。推測(cè)硝酸具有什么性質(zhì)?

(4)假如你是消防隊(duì)員，將啟用什么緊急處理方案?

9板書結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

參考資料:

[1]盧建筠主編.《高中新課程教學(xué)策略》.2004，5.

[2]尹泳一，孫萬運(yùn).《在探究中追求化學(xué)課堂的動(dòng)態(tài)生成》.摘自《中學(xué)化學(xué)教與學(xué)》.2006，11.