化學(xué)氫氣實(shí)驗(yàn)室制法的教學(xué)設(shè)計

時間：2021-03-31 13:58:44 教學(xué)設(shè)計我要投稿

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　　教學(xué)目標(biāo)

化學(xué)氫氣實(shí)驗(yàn)室制法的教學(xué)設(shè)計

　　知識目標(biāo)

　　使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)室用金屬和酸反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)原理，初步了解實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)的一般思路和方法；

　　了解置換反應(yīng)的概念，對給定反應(yīng)物、生成物的化學(xué)反應(yīng)，能初步判斷反應(yīng)類型；

　　根據(jù)氣體的性質(zhì)，學(xué)會判斷氣體收集的方法。

　　能力目標(biāo)

　　培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，通過觀察了解啟普發(fā)生器的工作原理，并根據(jù)其原理，用易得廉價的簡單實(shí)驗(yàn)儀器，自行設(shè)計制備氫氣的簡易裝置。

　　情感目標(biāo)

　　通過對氫氣純度的檢驗(yàn)，使學(xué)生了解點(diǎn)燃可燃性氣體之前，需要進(jìn)行驗(yàn)純的必要性，加強(qiáng)對學(xué)生進(jìn)行安全教育。

　　教學(xué)建議

　　本節(jié)課是元素化合物的基礎(chǔ)知識課，難度雖不大，但知識面廣，這些知識是后續(xù)教學(xué)的基礎(chǔ)。

　　1.準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)刈プ〗虒W(xué)目標(biāo)，本節(jié)課要抓住置換反應(yīng)的概念和氫氣的實(shí)驗(yàn)室制取裝置等主要內(nèi)容，緊緊圍繞這些知識的形成過程進(jìn)行教學(xué)活動。因此教學(xué)目標(biāo)應(yīng)具體、明確，教材處理詳略得當(dāng)，緊緊圍繞教學(xué)大綱的規(guī)定和教材內(nèi)容的要求，重視能力培養(yǎng)和養(yǎng)成教育。

　　2.教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有序、合理

　　教學(xué)過程

　　從水的電解產(chǎn)物和氧氣的有關(guān)知識開始，可以用計算機(jī)等媒體放映氫氣的用途資料片，導(dǎo)出新課。再通過實(shí)驗(yàn)，師生共同討論，建立置換反應(yīng)的概念，同時簡介原子團(tuán)的知識。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)物展示，巧設(shè)問題，由簡到繁，從易到難，根據(jù)儀器藥品，讓學(xué)生在課堂上設(shè)計出一套制氫氣的'合適裝置，通過設(shè)計實(shí)驗(yàn)，一可培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦的能力，二可增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)興趣，三可鞏固已學(xué)知識。

　　3.優(yōu)選教學(xué)方法，教學(xué)手段多樣化

　　本節(jié)教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)探究法，以實(shí)驗(yàn)為前提，通過實(shí)驗(yàn)觀察，實(shí)物展示和錄像、計算機(jī)、投影等電化教學(xué)手段，集實(shí)驗(yàn)、討論、講述、講解、歸納、練習(xí)為一體，這種方法既充分體現(xiàn)了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特點(diǎn)，又體現(xiàn)了教為主導(dǎo)，學(xué)為主體二者統(tǒng)一的教學(xué)原則。

　　4.重視能力培養(yǎng)，注意養(yǎng)成教育

　　本節(jié)教學(xué)應(yīng)靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，通過實(shí)驗(yàn)或啟發(fā)性、探究性的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生動眼、動手、動口、動腦的機(jī)會，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生觀察、操作、思維與自學(xué)等多種技能和多種能力。同時，教學(xué)中每一個知識點(diǎn)都是以已有知識或化學(xué)事實(shí)、探究性問題開始，通過實(shí)驗(yàn)觀察、引導(dǎo)思考、討論、自學(xué)等多種方式，突出對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)，教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法和思維方式，這樣有利于逐步建立有效的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。此外，教學(xué)中還可結(jié)合氫氣的發(fā)現(xiàn)史和制氫發(fā)生裝置的分析討論，以及知識的遷移過程，同時向?qū)W生進(jìn)行辯證唯物主義認(rèn)識論和科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法的教育，這些都有利于對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育。

　　教學(xué)設(shè)計方案

　　早在十六、七世紀(jì)的時候，有好幾位科學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了金屬跟酸反應(yīng)能產(chǎn)生一種可燃性的氣體——?dú)錃狻Ｖ钡浆F(xiàn)在，氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法仍然選用金屬跟酸反應(yīng)。那么用哪種金屬，用哪種酸為最好呢？

　　一、驗(yàn)室制取氫氣的原理：

　�。▽�(shí)驗(yàn)）取四支試管，分別向其中加入鎂條、鋅粒、鐵釘、銅片，然后向試管中加入等量的同種稀硫酸，觀察產(chǎn)生氣體的速率。

　�。ìF(xiàn)象）稀硫酸同時與Mg、Zn、Fe、Cu接觸，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：Mg與稀硫酸反應(yīng)劇烈，鋅與酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的速率較快，F(xiàn)e與稀硫酸反應(yīng)很慢，銅與稀硫酸接觸，沒有明顯現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)室制取氣體，要求便于操作和收集，而Mg反應(yīng)速率過快，不方便收集；Fe反應(yīng)速率過慢，因此常選用鋅為最合適。

　　二、實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的裝置和收集方法

　　1．制備裝置：

　　完整的氣體制取裝置包括發(fā)生裝置（即發(fā)生反應(yīng)生成該氣體的裝置）和收集裝置兩部分。

　　氣體發(fā)生裝置的確定，要依據(jù)反應(yīng)原理，特別是反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)室制取氫氣所用的鋅是顆粒狀固體，所用的稀硫酸呈液體，常溫下兩種藥品接觸即可發(fā)生反應(yīng)。由此可見，只需用容器將鋅和稀硫酸盛放在一起，并將產(chǎn)生的氫氣通過導(dǎo)管導(dǎo)出即可。因此組裝發(fā)生裝置應(yīng)包括盛裝藥品的反應(yīng)容器（大試管、廣口瓶、錐形瓶、燒瓶等均可），用于封閉反應(yīng)容器口的膠塞，穿過膠塞用于導(dǎo)出氫氣的玻璃導(dǎo)管（用試管或燒瓶作反應(yīng)容器時還需用鐵架臺固定）。這種裝置是最簡單的氫氣發(fā)生裝置，如下圖（A）、（B）所示。

　�。ˋ）（B）

　　（討論）但這種發(fā)生裝置的缺點(diǎn)是必須當(dāng)鋅和稀硫酸中至少有一種完全反應(yīng)后該反應(yīng)才能停止，如何使制取氣體的過程連續(xù)呢？

　　實(shí)驗(yàn)中常加一長頸漏斗，通過長頸漏斗分次加酸來控制反應(yīng)，如下圖所示。

　　長頸漏斗下部必須浸泡在酸液中，為什么呢？

　　此時將導(dǎo)氣管一端堵死，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如學(xué)生看不清楚，可重復(fù)幾次，并提示學(xué)生應(yīng)注意的問題。

　�。ㄕ埻瑢W(xué)簡述現(xiàn)象，分析原因）

　　展示啟普發(fā)生器，介紹部件名稱，作用，介紹使用方法。

　　2．氣體的收集：

　　氣體的收集裝置要依據(jù)該氣體的收集方法而定。氫氣的收集方法有兩種：向下排空氣法（因?yàn)闅錃饷芏茸钚。┖团潘ǎㄒ驗(yàn)闅錃怆y溶于水且不和水反應(yīng)），如圖（E）、（F）所示。

　　（E）（F）

　　如果用向下排空氣法收集氫氣，難于驗(yàn)滿，因此收集氫氣的最佳方法是排水法。

　　注意事項(xiàng)：儀器連接好以后應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后再裝入藥品制取氫氣；將鋅粒裝入試管時，應(yīng)將試管傾斜，使鋅粒滑入試管底部，以免直接投入時砸破試管底；對產(chǎn)生的氫氣經(jīng)驗(yàn)純后再收集或直接應(yīng)用；收集滿氫氣的集氣瓶應(yīng)倒置在桌上，防止氫氣很快逸散。

　　三、氫氣純度的檢驗(yàn)方法

　　實(shí)驗(yàn)操作：用排水法或向下排氣法收集一試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果聽到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。然后按上述方法再收集、再檢驗(yàn)，至點(diǎn)燃時發(fā)出的響聲很小時，表明氫氣已經(jīng)純凈。實(shí)驗(yàn)操作過程如下圖：

　　注意事項(xiàng)：當(dāng)開始收集的氫氣經(jīng)檢驗(yàn)不純，這時需要再收集、再檢驗(yàn)。若下一步要采用向下排空氣法收集氫氣，應(yīng)先用拇指把試管口堵住一會兒，再去收集、檢驗(yàn)氫氣。否則剛用于檢驗(yàn)氫氣的試管內(nèi)的火焰可能沒有熄滅，立即用這個試管去再收集氫氣時，可能會點(diǎn)燃導(dǎo)管口不純的氫氣，引起裝置爆炸，發(fā)生危險。

　　四、置換反應(yīng)：

　　置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)跟一種化合物起反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。

　　置換反應(yīng)中“置換”的涵義是：反應(yīng)物之一的單質(zhì)中所含元素，代換了參加反應(yīng)的化合物中的某種元素。

　　置換反應(yīng)是化學(xué)基本反應(yīng)類型之一。

　　表達(dá)式：單質(zhì) + 化合物＝新單質(zhì) + 新化合物

　　A + BC AC + B

　　鋅＋稀硫酸＝＝硫酸鋅＋氫氣

　　Zn ＋ H2SO4 ＝＝ ZnSO4 + H2

　　單質(zhì) 化合物化合物單質(zhì)

　　置換反應(yīng)的特點(diǎn)是：參加反應(yīng)的物質(zhì)只有兩種，且一定是一種單質(zhì)和一種化合物。生成物也只有兩種，一種一定是單質(zhì)，另一種一定是化合物。掌握了這些特點(diǎn)，就能夠正確地判斷置換反應(yīng)。

　�。ㄓ懻摚┲脫Q反應(yīng)與化合反應(yīng)，分解反應(yīng)有哪些區(qū)別？

　　五、原子團(tuán)的概念：