化學實驗中與氣體壓強有關的問題探究

編者按： 牡丹江市實驗中學賽貴芳老師執教的“化學實驗中與氣體壓強有關的問題探究”一課，在牡丹江市教育教學研究院初中教研部開展的“牡丹江市初中教師專業發展競賽系列活動——2011年牡丹江市初中教師化學課堂教學競賽”中榮獲一等獎。這是初中化學綜合復習中的一節化學實驗專題課，賽貴芳老師通過指導學生復習和探究活動，將化學實驗中與氣體壓強有關的問題有機整合起來并落實到化學教學的課程目標中，改變了傳統的教學結構和教學模式，讓學生在探究活動過程中體驗學習的樂趣，適應學生個性發展的需要。現呈現此教學案例，供廣大教師參考及指正。

【教學分析】

學生對常見氣體的性質、制取、收集有了一定的了解；對氣體壓強變化所產生的現象具有了初步的分析和判斷能力；對于酸和堿的中和反應、非金屬氧化物與堿的反應、常見物質溶于水溫度變化有一定的了解。但學生并沒有把這些零散的知識系統化，對氣體壓強變化而產生的多種化學問題理解和應用還存在一定的困難，因此在綜合復習時需要設置一個專題，以壓強的變化為主線設置相應的習題和探究，以達到對上述內容的掌握和靈活應用的目的。

【教學目標】

知識與技能：對有關氣密性檢查、氣體發生與收集裝置選擇的復習；有關壓強變化的一些原理的討論；利用原理解釋和解決一些常見的化學問題。

過程與方法：以壓強變化為主線對一些化學實驗現象進行分析和討論，達到對知識的復習鞏固。通過探究活動，讓學生體驗對化學現象進行分析、推理以及得出結論的過程。

情感態度與價值觀：通過學習，保持和增強學生對自然界中化學現象的好奇心和探究欲，發展學生學習化學的興趣。通過探究活動，讓學生體會到合作交流是一種重要的學習方法。

【教學重點】與壓強相關的化學知識的綜合應用。

【教學難點】幫助學生學會從復雜現象中分析壓強變化的實質，并能很好地解決問題。

【教學方法】情境教學法、實驗教學法、探究教學法。

【學習方法】自主學習、合作交流。

【教學過程】

激情引趣，導入新課

（課件播放音樂噴泉的視頻。）

師：大家看到的景觀是什么？

生：噴泉。

師：老師請大家觀看一個彩色噴泉。（教師演示彩色噴泉實驗：氨氣溶于水。）

（學生觀看后發出贊嘆——太神奇了，議論老師都用了什么藥品？）

師：無論是音樂噴泉還是彩色噴泉，它們的形成都與哪些因素有關呢？

生：壓強變化。

師：那我們今天就探究與氣體壓強有關的幾個問題。

（板書。）

設計說明：利用音樂噴泉視頻從學生生活實際呈現與壓強變化有關的問題，通過演示化學實驗噴泉激發學生興趣導出本課主題，為課的延續做好鋪墊。

溫故知新，強化雙基

師：我們在制取氣體之前要求對發生裝置進行的實驗操作是什么？

生：檢查裝置的氣密性。

師：請大家思考一下，如何檢查下面這幾套實驗裝置的氣密性？（課件展示裝置圖，學生分組進行討論。）

（各組學生回答檢查方法，并說明觀察到的現象。）

師：無論哪套裝置檢查氣密性時都要創設穩定的壓強差。檢查氣密性的目的是為了更好地收集氣體，大家回憶一下我們學過氣體收集的方法有哪些呢？

生：排水法、向上排空氣法、向下排空氣法。

師：老師為大家提供了幾套收集裝置以及常見氣體的密度和溶解性表，請各小組的同學互相討論一下，每套裝置適合收集哪些氣體？這些氣體有哪些共同特點？（展示課件。）

小組討論后進行成果展示：

生：A裝置適合收集O2、CO2、SO2、HCl，這些氣體密度大于空氣的密度，且不與空氣中的成分反應。

生：B裝置適合收集H2、N2、CO、CH4、NH3，這些氣體密度小于空氣的密度，且不與空氣成分反應。

生：C裝置可以收集密度大于空氣的氣體，a進b出；也可以收集密度小于空氣的氣體，b進a出。

師：如果我們想收集SO2、HCl兩種氣體選擇A裝置還是C裝置呢？

生：用C裝置更好，SO2、HCl兩種氣體對環境有污染，可以把尾氣吸收，減小污染。

師：尾氣裝置與a、b哪個管連接呢？

生：連接在b管上。

師：如果是要收集氨氣用哪個裝置更好呢？

生：用C裝置更好，還可以吸收裝置接在a管上，同樣可以把尾氣吸收，減小污染。

師：N2、CO這兩種氣體密度與空氣接近是否適合用排空氣法收集。

生：不適合。

師：用什么方法收集較好呢？

生：排水法。

師：你能總結出哪些規律呢？

生：E裝置可以收集H2、N2、O2、CH2 、CO，氣體不易溶于水，不與水反應。

生：F裝置可以收集上述氣體，只是氣體從h處進入。

師：如果老師需要準確收集120ml氣體，大家幫老師參謀一下，老師能用哪套裝置？

生：用F裝置。

師：你怎么能測定收集氣體質量一定是120ml呢？

生：在g管上接一個量筒，可以測出水的體積，就等于進入氣體的體積。

設計說明：本環節的設計意圖是對裝置氣密性檢查、氣體收集方法以及收集裝置的選擇進行系統復習，在加強雙基訓練過程的同時，關注學生對儀器對比、選擇、實驗分析能力的訓練，為后面的探究和展示作鋪墊。

合作探究，展示提升

師：在化學實驗中涉及到許多壓強變化的現象，大家來分析以下幾組實驗的現象及產生的原理。

小組討論后進行成果展示：

生：A中紅磷燃燒產生濃厚白煙，裝置冷卻后進水約容積的五分之一；由于紅磷燃燒消耗集氣瓶內的氧氣，壓強減小，大氣壓把水壓入集氣瓶。

生：B中圓底燒瓶中紅棕色變淡或消失，水會產生倒吸；由于活性炭吸附了氣體，使瓶內壓強減小，水倒吸。

生：一段時間后細鐵絲生銹，試管內的水位會上升；由于鐵絲與氧氣和水作用生銹，使試管內壓強減小，所以試管內水位上升。

師：看來同學們的基礎知識非常扎實，現象描述準確、原理分析到位，那我們看一下這3個裝置內壓強減少產生的原因的相同點是什么？

生：氣體和固體反應被吸收了或氣體被吸附了。

師：如果老師要把A中的紅磷換成硫磺，能否用于測定空氣中氧氣含量？

生：不可以，因為硫在空氣中燃燒生成二氧化硫為氣體，填充了被消耗氧氣的空間，沒有產生壓強差，所以水不會倒吸。

生：我有不同意見。可以，因為生成二氧化硫能溶于水，能被吸收，所以能用于測定。

師：二氧化硫與水反應能生成亞硫酸，并且它和碳酸一樣，還會分解生成二氧化硫，大家想一下在集氣瓶內二氧化硫能否被完全吸收？水能否倒吸？（課件展示有關二氧化硫與水反應的知識鏈接。）

生：二氧化硫被吸收一部分后，產生壓強差就會有水倒吸，但并不能準確測定氧氣的含量。如果把水換作氫氧化鈉溶液的話，就可以進行測定了。

師：這位同學思維很嚴密，回答的也非常準確。通過剛才的討論我們知道用液體做吸收劑可以使容器內的壓強減小。現在老師給大家布置一個任務：你有什么好辦法讓這個氣球在瓶內鼓起來呢？

小組合作探究：（教師進行必要的引導和解惑。）

小組展示探究成果：（通過實物展臺展示。）

師：我想大家在探究過程中體驗到成功的快樂，收獲成功的喜悅！誰能將以上四組同學的探究成果總結一下。

1.HCl、NH3、SO2等溶解度大的氣體可被水吸收；

2.HCl、NO2、CO2、SO2等酸性氣體可被堿溶液吸收；

3.NH3被酸溶液吸收。

師：我們大家看一下這個裝置，要想讓氣球向外膨脹，你有什么好辦法？

（學生分組探究，小組展示探究結果。）

師：通過各小組的分析，看出大家的思維很活躍，很有創意，那我們把大家的成果做個總結吧！

生：1.過氧化氫和二氧化錳——氧氣；2. 氫前金屬與酸反應——氫氣；3.碳酸鹽與酸反應——二氧化碳；4.銨鹽與堿溶液反應——氨氣。

師：大家想一想他總結中少了哪種氣體？

生：空氣，可以通過固體和液體反應（或溶解）放熱使空氣受熱膨脹，達到理想效果。

師：由此可知壓強變化還與溫度有關，我們看以下這個裝置，老師想讓它出現以下兩種現象，大家幫老師分析一下：

（1）在試管水中加入什么物質才會產生U型管液面左低右高；

（2）在試管水中加入什么物質才會產生U型管液面左高右低？

生：向水中加入濃硫酸、氫氧化鈉固體、氧化鈣固體等方法放熱產生左低右高。

生：向水中加入氯化銨、硝酸銨可以產生U型管液面左高右低。

設計說明：本環節在內容設置上為學生創設了良好的探究情境，充分體現了探究的開放性、多樣性；在學習方式上充分發揮了學生的主動性、主體性、互動性；學生之間的展示交流過程使他們各方面的綜合能力得到提升；學生互評加深學生的認知，教師肯定性和鼓勵性評價增強學生的學習熱情。

總結知識：

師：通過大家的分析我們一起總結一下壓強變化與哪些因素有關？

壓強增大：產生氣體或放出熱量。

壓強減小：吸收氣體或吸出熱量。（板書。）

師：大家通過本節課學習揭秘了一些實驗現象，其實無論是自然界現象還是科學實驗中的現象，只要你找到了變化的實質，那么一切的現象都不再神秘，我也希望每一位同學都能成為成功的探秘者，揭開自然科學中更多的奧秘！

課后作業：用今天所學的知識解釋生活中兩種現象。

（1）開香檳；（2）拔火罐。

設計說明：檢測1的內容突破了傳統講練模式，采用學生自主編題的形式，檢驗學生對該項內容的理解和應用能力；檢測2的內容不但能達到完成本節知識檢測的目的，也是對課前的噴泉實驗的揭秘，體現了課的首尾呼應和知識探究的完整性；作業的設置體現了化學知識生活化，生活知識學科化的化學理念。

【課后反思】

本節課在教學內容和教學模式的選取上體現了教學設計的創新之處。在設計這節課時，我主要從以下幾個方面考慮：

針對教學中學生對有關氣體壓強方面的應用問題解決起來存在一定的困難，在綜合復習時我把分散在不同章節中有關壓強變化的內容有機整合起來設置了一節實驗專題復習課，以壓強變化為主線對氣體的制取、收集、性質以及影響壓強變化的因素等相關內容進行復習、歸納整理，把零散的知識串聯起來，使學生在溫故知新的基礎上達到綜合運用的目的。

在課堂教學形式上選擇了探究式教學模式，把與氣體壓強有關的知識以問題的形式呈現，通過創設問題情境激發學生的探究欲望；通過學生的討論、合作探究、交流展示等環節對設置的問題進行分析、研究、總結和應用。學生在解決問題過程中思維活躍、暢所欲言、氣氛熱烈，透過現象尋找知識的內在規律，并能把所學知識應用于實踐，教學過程中凸顯了學生的主體作用。

教學評價貫穿教學過程的始終，力求創設民主、和諧的氛圍，通過師評、生評、自評讓學生對自己和同伴有一個明確的認知，從而有利于他們綜合能力的提高。

本課在實施的過程中充分體現學生主體的同時，也暴露了一些不足：小組合作由于是臨時分組，使各小組的學生水平參差不齊，有些小組在合作探究過程沒能充分發揮小組的功能。在展示的環節，小組間的展示使參予展示的小組各別成員得到了展示，相對學弱者沒有得到施展的機會，如果采用小組內的展示會使弱者提高、優者更優，更能發揮小組的合作功能。

E-mail:hit790205@163.com

編輯/張燁