Cu和浓、稀HNO3的反应

2016-11-28 00:02许红梅
中小学实验与装备 2016年5期
关键词:二氧化氮铜丝实验设计

许红梅

1实验地位分析

《Cu和浓稀HNO3的反应》是人教版高中化学必修一第4章第4节中的实验,在无机化学实验中有重要的地位。本实验内容在教材中是在学习氮和硫的化合物的基础上,进一步介绍硝酸的强氧化性。

新课标对本实验的要求是:掌握硝酸的浓度不同氧化性不同,实验中的有毒尾气要进行处理。

在教学中渗透STSE教育,引导学生不论是科技发展还是生产生活都要保护环境,我们生活在地球上,地球的环境要靠我们每个人去保护。

2学生情况分析

学生是学习的主体,学习是建立在学生的能力和发展水平之上的。

学生已有知识:已具备氧化还原反应,离子反应的相关知识,学习了氮氧化物的性质及转化关系。

学生认知特点:具备了尾气处理的一般知识,能通过小组讨论交流得出答案。但实验设计的能力有欠缺。

3教材情况分析

我们不仅要教学生学教材,还要反过来用教材教学生。

(1)从实验入手:化学是一门以实验为基础的学科。

(2)发现疑问:实验过程中药品用量,加入顺序,实验现象海陆空,会发现很多意想不到的现象和问题。

(3)寻找解决问题的方法:运用化学知识,设计实验,用实验证明最有说服力。

4实验教学目标

41知识与技能

(1)掌握硝酸的强氧化性。

(2)理解硝酸浓度越大氧化性越强。

42过程与方法

(1)运用实验的分析评价,自主设计,激发思维的主动性,提高创新意识和实验设计的能力。

(2)实验中运用观察比较的方法获取信息,并运用归纳、概括的方法提取信息。

43情感态度与价值观

(1)在自主合作的学习过程中,体会学习的乐趣,感受化学学科的魅力。

(2)通过实验的绿色化设计增强环保意识,体会STSE理念。

(3)通过铜和浓、稀硝酸反应的对比分析,对学生进行辩证唯物主义教育。

5实验教学过程

笔者把教学过程设计成3个环节,3个环节中贯穿着2条线索:实验线索、知识线索。

51具体步骤

环节一:引入课本实验进行对比分析——硝酸的强氧化性。

铜与浓、稀硝酸都能反应,证明硝酸具有强氧化性。引出实验尾气需要处理的注意事项。

环节二:创新实验——硝酸的强氧化性比较。

学生经讨论得出实验需要满足的目标。

创新实验目标:

①控制反应进行;

②气体产物验证;

③尾气吸收;

④一体化设计。

引导学生自行设计硝酸的强氧化性比较实验,归纳总结,4个目标中①、③考虑最多,②、④考虑得较少,说明高一学生求知欲强但能力有所欠缺。

为了进一步引导学生创新实验,展示教师的创新实验装置,如图1所示。

5.2实验操作步骤

(1)关闭K1、打开K2,K3。用注射器向A中加饱和碳酸氢钠溶液,产生的二氧化碳气体将整套装置中的空气排尽。

(2)打开K1,关闭K2。将B中铜丝插入浓硝酸,观察铜和浓硝酸的反应现象。产出的二氧化氮气体通入C中的蒸馏水,液体无色,说明二氧化氮溶于水不是简单的溶解。生成无色溶液和无色气体。将铜丝上提关闭K3,用注射器向C中推空气,试管中立即出现红棕色,说明二氧化氮与水反应生成硝酸及一氧化氮。

(3)关闭K1,打开K2。继续用注射器向A中加饱和碳酸氢钠溶液,反应产生的二氧化碳气体将B、C中的有色气体驱赶至无色,同时观察B中溶液颜色的变化。溶液由绿色逐渐变蓝色,说明铜和浓硝酸反应后的绿色溶液是溶解了二氧化氮的原因。

(4)打开K1,关闭K2、K3。将C中铜丝插入稀硝酸,观察铜与稀硝酸反应的现象。反应一段时间,将铜丝上提,用注射器向C中推空气,立即出现红棕色,证明铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体。

(5)继续向C中推空气至C中的红棕色消失,说明有毒尾气已全部被吸收。

5.3创新实验的优点

(1)实验装置一体化,前一个反应的生成物是后一个反应的反应物,充分利用资源。

(2)观察Cu和浓、稀HNO3的反应,对比性强,帮助学生理解HNO3浓度不同氧化性不同,量变引起质变,对学生进行辩证法的教育。

(3)实现NO2和NO相互转换,加深对NO2和NO的物理性质和化学性质的理解。NO2气体为红棕色,易溶于水,与水反应生成NO。NO气体为无色,难溶于水,易与O2反应化合生成NO2。

(4)实验时首先排尽装置中的空气,在无氧的环境中进行,能很好地观察NO的颜色,学习检验NO的方法,培养学生严谨的科学思维。

(5)实验中产生的有毒气体用NaOH溶液吸收,防止污染环境,不会对实验人员和观察者造成伤害,培养了学生的环保意识。

(6)直观地解释Cu和浓、稀HNO3反应的溶液颜色的差异。二氧化碳把绿色溶液变为蓝色溶液的实质是把溶解在其中的NO2气体驱赶了出来。

环节三:学生自行设计实验——巩固基础,发散思维。

探究活动:为什么Cu和浓HNO3的反应生成的溶液呈绿色?是溶解了NO2气体的原因吗?有没有可能是铜离子浓度变化的影响?

要求学生设计实验方案,

准备实验器材,通过实验操作,得出实验结论。

6实验评价反思

(1)通过实验,充分调动学生的积极性,使他们变被动学习为主动学习。

(2)在实验设计的过程中巩固基础,提高能力,渗透着绿色化学的实验观。

(3)实验过程中产生的尾气有少量NO气体进入空气,尝试用排氢氧化钠溶液的方法收集一氧化氮气体,但实验缺乏可行性,需继续探索寻找更加完善的实验设计方案。

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