銅與濃、稀硝酸反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

周燕萍　衷明華

【摘 要】 銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)常用的演示實(shí)驗(yàn)，也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)演示實(shí)驗(yàn)之一，本文簡(jiǎn)要介紹利用微型實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)銅與濃、稀硝酸進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。該法操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，試劑用量少，對(duì)環(huán)境污染小，適合于課堂教學(xué)，給學(xué)生直觀、準(zhǔn)確、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生的理解。

【關(guān)鍵詞】 稀硝酸；演示實(shí)驗(yàn)；微型實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G64.30 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）22-0-01

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

銅與濃、稀硝酸反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都不利于學(xué)生近距離的觀察，且教師重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)NO、NO2毒性，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)的畏懼感，造成教師上課一演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生趕緊捏鼻子逃避的現(xiàn)象，教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能被減弱。為了克服此實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺點(diǎn)，本案例以銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為背景進(jìn)行探究性教學(xué)，根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理與學(xué)生一起對(duì)教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析，并且使用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中微型化實(shí)驗(yàn)儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提供實(shí)驗(yàn)器具有限制的引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，目的是在課堂的有效的時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練。

二、教材分析

銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)在普通高中化學(xué)必修1中占據(jù)非常重要的地位。通過觀察銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可以直觀地了解硝酸的強(qiáng)氧化性。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)過程中，濃硝酸與銅反應(yīng)非常劇烈，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速產(chǎn)生大量二氧化氮，因此實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)高，反應(yīng)過程不易控制，且反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣污染環(huán)境。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是用微型化實(shí)驗(yàn)儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其藥品用量較少（是一般實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一），但是效果更明顯、安全、方便和防止污染環(huán)境的作用。微型實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于中學(xué)化學(xué)教學(xué)中可操作性更強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，且安全性更高，適合一般的中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能：

了解銅與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)原理

掌握熟悉掌握該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作

2、過程與方法：

利用自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究的方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力

通過濃、稀硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)產(chǎn)物的對(duì)比，增強(qiáng)對(duì)濃、稀硝酸不同氧化性的理解

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：

通過微型的實(shí)驗(yàn)裝置的使用，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)通過小組實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)小組團(tuán)隊(duì)精神和合作能力。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

【教學(xué)重點(diǎn)】

銅與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)原理、反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)產(chǎn)物的對(duì)比

【教學(xué)難點(diǎn)】

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的安裝與實(shí)驗(yàn)操作

五、學(xué)情分析

“硝酸的性質(zhì)—銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)”是必修一最后一專題的最后一塊內(nèi)容。到本專題止，教材已基本完善了高中必修階段無機(jī)物的知識(shí)體系。學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作已有了一定的了解，并且具備了一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，他們?cè)谛睦砩嫌泻軓?qiáng)的動(dòng)手欲望，渴望自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，渴望自己的一些想法付諸實(shí)施。因此，本節(jié)課通過銅與濃稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在開放與和諧的氛圍中開拓思維，體驗(yàn)實(shí)踐與創(chuàng)新的樂趣。

六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

師[講解]：同學(xué)們大家好！今天我們要學(xué)習(xí)的是Cu與濃、稀硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們對(duì)銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)應(yīng)該印象深刻，請(qǐng)?jiān)谧鳂I(yè)本上寫出銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

生：各自回憶所學(xué)知識(shí)，書寫方程式

師：投影化學(xué)方程式

Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

[提問]這兩個(gè)反應(yīng)我們知道不同濃度的物質(zhì)，其反應(yīng)產(chǎn)物也是不一樣的，銅與濃、稀硝酸反應(yīng)生成的氣體有毒，今天我們能不能在理解了實(shí)驗(yàn)原理后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模约涸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

生：學(xué)生紛紛根據(jù)已有知識(shí)進(jìn)行思考，大膽提出猜想。

師：教師根據(jù)學(xué)生猜想，指導(dǎo)改善設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，并且展示實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)裝置。

生：學(xué)生產(chǎn)生好奇心和求知欲，紛紛交流討論。

師：首先介紹微型實(shí)驗(yàn)儀器裝置的特點(diǎn)，有限制的讓學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高課堂教學(xué)效率。

師[講解]：我們今天的實(shí)驗(yàn)儀器，有操作臺(tái)，U型管、具支試管，套上乳膠管的尖嘴管及乳膠管各一支，橡膠塞兩個(gè)，針筒兩個(gè)，銅片1小塊，銅絲1根，濃硝酸，蒸餾水等

師：現(xiàn)在同學(xué)們五個(gè)人為一組，自己動(dòng)手將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的儀器按照PPT上的裝置圖組裝儀器，但是值得注意的是，該實(shí)驗(yàn)中用到的試劑具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性，所以在操作的時(shí)候一定要特別小心。

學(xué)生自行組裝儀器，教師巡查指導(dǎo)，觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，試管中有何顏色變化，試管壁是否發(fā)生變化？學(xué)生老師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

師[提問]：請(qǐng)同學(xué)描述自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師引導(dǎo)學(xué)生討論、評(píng)價(jià)。

學(xué)生講述自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

生：右邊針筒的硝酸加入后，具支試管反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生紅棕色氣體，而U型管中沒有明顯的顏色變化，但有氣泡產(chǎn)生，過一段時(shí)間，左邊針筒活塞向上移動(dòng)，針筒內(nèi)出現(xiàn)氣體呈現(xiàn)紅棕色，并且具支試管和U型管中的溶液中都由無色變?yōu)樗{(lán)色。

師：肯定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，指出不足，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)上節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容自己推測(cè)具支試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的原因

生：通過對(duì)Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O的學(xué)習(xí)，知道銅絲上產(chǎn)生的氣泡和具支試管中的的紅棕色氣體是二氧化氮，而具支試管中的溶液之所以會(huì)變成藍(lán)色是有Cu（NO3）2生成。

生：而且在具支試管中生成的NO2進(jìn)入U(xiǎn)型管與水生成NO和稀硝酸，而稀硝酸與銅片反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮，故U型管中的溶液也變?yōu)樗{(lán)色。

師：讓同學(xué)們思考左邊針筒氣體也會(huì)呈現(xiàn)紅棕色呢？

生：NO氣體遇到空氣鼓入時(shí)發(fā)生了化學(xué)變化，NO+O2=NO2，故生成紅棕色氣體

最后師生共同小結(jié)這節(jié)課所學(xué)知識(shí)，課后思考該實(shí)驗(yàn)還可以怎么改進(jìn)以達(dá)到更好的效果。

七、板書設(shè)計(jì)

八、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

1、反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、安全，且可操作性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，適用于一般的中學(xué)教學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)以及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

2、利用微型實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，并且節(jié)省藥品和時(shí)間，實(shí)用性較強(qiáng)。

3、充分利用資源，并在短時(shí)間內(nèi)完成銅與濃、稀硝酸反應(yīng)，直觀觀察到銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的不同現(xiàn)象有利于學(xué)生對(duì)硝酸濃度不同，則氧化性不同的理解。