随州市第一中学 湖北 随州 441300
一、使用教材
人教版高中化学必修1第四章 第4节《氨 硝酸 硫酸》第一课时
二、使用器材
1.仪器:带针头5mL注射器2个、50mL注射器1个、铁架台、U形管、镊子、橡胶塞两个、声控元件。
2.药品:氢氧化钠固体、浓氨水、酚酞试液、浓盐酸、蒸馏水、红色石蕊试纸。
三、实验原理/实验设计思路
1.制备:实验室制取氨气一般是利用铵盐与碱反应,本实验为了快速地获得氨气。向NaOH中滴加浓氨水,NaOH溶于水后放热,温度升高,降低了氨气的溶解度,促使氨气分解出氨气;溶液中的c(OH-)增加,促使氨的溶解平衡逆向移动,氨气易于放出。
2.氨气性质:氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;氨气可以与酸发生反应生成铵盐;氨气易挥发,可以与挥发性酸(如浓盐酸)反应产生白烟(NH4Cl固体小颗粒)NH3+HCl=NH4Cl。
3.喷泉实验:氨气在通常情况下是极易溶于水,无色,有刺激性气味的气体。氨气溶于水形成氨水,氨水显碱性,存在如下变化NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-体系中的氨气能够全部溶于水中,使体系产生负压,于是形成喷泉现象。因氨水显碱性,所以进入U形管的酚酞试液显红色。
四、实验教学目标
1.知识与技能:掌握氨气的性质。
2.过程与方法:
(1)组织学生分组讨论,设计实验,根据实验现象得出物质的性质。
(2)学生通过改造和创新实验装置,体验科学探究的过程。
3.情感态度与价值观:
(1)培养善于探究的化学素养,感受化学原理的系统性和关联性。
(2)学生通过微型实验的探究活动,培养创新精神等核心素养。
五、实验教学内容
氨气的制备,性质检验,喷泉实验一体化设计。
六、实验教学过程
我的实验教学过程总共分为五个环节:
第一环节——引入课本实验,学生分组完成课本实验,并填写实验报告。
氨气的制备及性质实验是高中化学重要的系列实验,能够生动形象地证明氨气极易溶于水,氨气水溶液呈碱性等性质,趣味性强。但在探究的过程当中,我们也遇到了一些困惑:
(1)氨气制备与性质实验分开,连贯性不足。
(2)重复制备收集氨气做实验,氨气容易逸散,污染环境,危害健康。
(3)喷泉实验中的圆底烧瓶塞子太小,打孔困难。胶头滴管时常不能吸满水,倒置之后导致水不能顺利挤压出来。
(4)用玻璃棒分别蘸取浓氨水、浓盐酸,靠近发生反应,看似简便,但污染较大,不利于培养学生正确的操作习惯,同时产物氯化铵随空气迅速散逸,不利于观察其为白色固体颗粒的事实。
第二环节——确立新实验目标:一体化、连续化、绿色化、微型化。
第三环节——学生进行实验设计,提出猜想——改进——完成实验——讨论——结论。
实验设计虽然可以解决以上的四个困惑,也达到了目标,但是学生发现这样的装置过于繁杂,药品用量大,操作时间长,希望可以进一步改进实验做到药品用量少,易操作,更加绿色环保。
第四环节——查阅文献,播放一些已经改进创新的例子。
教师启发学生,目的是让学生提升理念,从中得到启示,设计出更有创意的实验。在教师的启发下,学生设计出的实验更完美了,但仍然存在一些不足,比如装置的气密性不好,实验现象不明显……原因在于学生仍然缺乏设计实验的经验,对仪器的应用不够理解,对实验原理模糊。但总的来说,我们要表扬学生富有创造力,鼓励学生再接再厉。
第五环节——创新实验,实验器材,实验原理,实验改进要点。
那什么样的实验才能解决以上提出来的所有问题呢?我们来看一个实验设计:
实验原理
(1)制备:实验室制取氨气一般是利用铵盐与碱反应,本实验为了快速地获得氨气。向NaOH中滴加浓氨水,NaOH溶于水放热,温度升高,降低了氨气的溶解度,促使氨气分解出氨气;溶液中的C(OH-)增加,促使氨的溶解平衡逆向移动,氨气易于放出。
(2)氨气性质:氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;氨气可以与酸发生反应生成铵盐;氨气易挥发,可以与挥发性酸(如浓盐酸)反应产生白烟(NH4Cl固体小颗粒)NH3+HCl=NH4Cl。
(3)喷泉实验:氨气在通常情况下是极易溶于水、无色、有刺激性气味的气体。氨气溶于水形成氨水,氨水显碱性,存在如下变化NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-体系中的氨气能够全部溶于水中,使体系产生负压,于是形成喷泉现象。因氨水显碱性,所以进入U形管的酚酞试液显红色。
仪器及药品:
仪器:带针头5mL注射器2个、50mL注射器1个、铁架台、U形管、镊子、橡胶塞两个,水浸传感器。
药品:氢氧化钠固体、浓氨水、酚酞试液、浓盐酸、蒸馏水、红色石蕊试纸。
实验装置:本实验装置主要分为两部分。第一部分为氨气的制备,如图1所示虚线左侧部分。第二部分为喷泉实验及氨气性质检验,如图1所示虚线右侧部分。
氨气的制备:氨气的制备装置主要由U形管和含浓氨水的注射器1组成,U形管中装有NaOH固体。
氨气检验和喷泉实验:氨气检验装置主要由U形管、注射器2组成,注射器2中收集有HCl气体。喷泉实验装置主要由U形管和大注射器3组成,大注射器中含有酚酞试液。
操作要点和实验现象:
(1)如图所示连接装置,进行气密性检验。在U形管左侧装入少量NaOH固体,50mL注射器中吸入30mL酚酞试液。
(2)左侧5mL小注射器缓慢注入3mL浓氨水,浓氨水与氢氧化钠接触,产生大量氨气。此时,用湿润的红色石蕊试纸在U形管的右端支管口处检验氨气,试纸变蓝。
(3)当左侧气泡生成较剧烈时,将装有3mLHCl气体的5mL小注射器接到右侧支管处,可观察到右侧小注射器中迅速白烟弥漫。
(4)取下右侧小注射器,震荡一会儿,在注射器内壁可以看到明显的白色固体小颗粒。
(5)连接U形管和50mL大注射器,微微地推动大注射器活塞,注入少许酚酞试液,松手后U形管中迅速形成红色喷泉,U形管里面的声控元件遇水发出声音,形成“音乐喷泉”。带给同学视觉和听觉的双重震撼。
七、本实验课教学反思与评价
本节课做到了以下三点创新:
1.课本实验的创新:引入U形管和注射器,使实验一体化、微型化,把绿色化学理念真正地融入课堂。
2.课堂形式的创新:以问题为索引,小组学习为主线贯穿整个课堂,层层深入,激发学生的求知欲,生生、师生互动互评、互学互促,实验不断升级。
3.教学环节的创新:课内,收获知识,提高设计和评价能力;课外,思维升华,实现知识向能力转化。
论文作者:吴微微
论文发表刊物:《中小学教育》2020年第378期
论文发表时间:2019/10/9
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