許紅梅

1實(shí)驗(yàn)地位分析

《Cu和濃稀HNO3的反應(yīng)》是人教版高中化學(xué)必修一第4章第4節(jié)中的實(shí)驗(yàn)，在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有重要的地位。本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在教材中是在學(xué)習(xí)氮和硫的化合物的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹硝酸的強(qiáng)氧化性。

新課標(biāo)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的要求是：掌握硝酸的濃度不同氧化性不同，實(shí)驗(yàn)中的有毒尾氣要進(jìn)行處理。

在教學(xué)中滲透STSE教育，引導(dǎo)學(xué)生不論是科技發(fā)展還是生產(chǎn)生活都要保護(hù)環(huán)境，我們生活在地球上，地球的環(huán)境要靠我們每個(gè)人去保護(hù)。

2學(xué)生情況分析

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)是建立在學(xué)生的能力和發(fā)展水平之上的。

學(xué)生已有知識(shí)：已具備氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)了氮氧化物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系。

學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)：具備了尾氣處理的一般知識(shí)，能通過小組討論交流得出答案。但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力有欠缺。

3教材情況分析

我們不僅要教學(xué)生學(xué)教材，還要反過來用教材教學(xué)生。

（1）從實(shí)驗(yàn)入手：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。

（2）發(fā)現(xiàn)疑問：實(shí)驗(yàn)過程中藥品用量，加入順序，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象海陸空，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多意想不到的現(xiàn)象和問題。

（3）尋找解決問題的方法：運(yùn)用化學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)證明最有說服力。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

41知識(shí)與技能

（1）掌握硝酸的強(qiáng)氧化性。

（2）理解硝酸濃度越大氧化性越強(qiáng)。

42過程與方法

（1）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的分析評(píng)價(jià)，自主設(shè)計(jì)，激發(fā)思維的主動(dòng)性，提高創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

（2）實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用觀察比較的方法獲取信息，并運(yùn)用歸納、概括的方法提取信息。

43情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）在自主合作的學(xué)習(xí)過程中，體會(huì)學(xué)習(xí)的樂趣，感受化學(xué)學(xué)科的魅力。

（2）通過實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，體會(huì)STSE理念。

（3）通過銅和濃、稀硝酸反應(yīng)的對(duì)比分析，對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育。

5實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

筆者把教學(xué)過程設(shè)計(jì)成3個(gè)環(huán)節(jié)，3個(gè)環(huán)節(jié)中貫穿著2條線索：實(shí)驗(yàn)線索、知識(shí)線索。

51具體步驟

環(huán)節(jié)一：引入課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析——硝酸的強(qiáng)氧化性。

銅與濃、稀硝酸都能反應(yīng)，證明硝酸具有強(qiáng)氧化性。引出實(shí)驗(yàn)尾氣需要處理的注意事項(xiàng)。

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——硝酸的強(qiáng)氧化性比較。

學(xué)生經(jīng)討論得出實(shí)驗(yàn)需要滿足的目標(biāo)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

①控制反應(yīng)進(jìn)行；

②氣體產(chǎn)物驗(yàn)證；

③尾氣吸收；

④一體化設(shè)計(jì)。

引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)硝酸的強(qiáng)氧化性比較實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)，4個(gè)目標(biāo)中①、③考慮最多，②、④考慮得較少，說明高一學(xué)生求知欲強(qiáng)但能力有所欠缺。

為了進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，展示教師的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示。

5.2實(shí)驗(yàn)操作步驟

（1）關(guān)閉K1、打開K2，K3。用注射器向A中加飽和碳酸氫鈉溶液，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w將整套裝置中的空氣排盡。

（2）打開K1，關(guān)閉K2。將B中銅絲插入濃硝酸，觀察銅和濃硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)出的二氧化氮?dú)怏w通入C中的蒸餾水，液體無色，說明二氧化氮溶于水不是簡單的溶解。生成無色溶液和無色氣體。將銅絲上提關(guān)閉K3，用注射器向C中推空氣，試管中立即出現(xiàn)紅棕色，說明二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸及一氧化氮。

（3）關(guān)閉K1，打開K2。繼續(xù)用注射器向A中加飽和碳酸氫鈉溶液，反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w將B、C中的有色氣體驅(qū)趕至無色，同時(shí)觀察B中溶液顏色的變化。溶液由綠色逐漸變藍(lán)色，說明銅和濃硝酸反應(yīng)后的綠色溶液是溶解了二氧化氮的原因。

（4）打開K1，關(guān)閉K2、K3。將C中銅絲插入稀硝酸，觀察銅與稀硝酸反應(yīng)的現(xiàn)象。反應(yīng)一段時(shí)間，將銅絲上提，用注射器向C中推空氣，立即出現(xiàn)紅棕色，證明銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w。

（5）繼續(xù)向C中推空氣至C中的紅棕色消失，說明有毒尾氣已全部被吸收。

5.3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)裝置一體化，前一個(gè)反應(yīng)的生成物是后一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，充分利用資源。

（2）觀察Cu和濃、稀HNO3的反應(yīng)，對(duì)比性強(qiáng)，幫助學(xué)生理解HNO3濃度不同氧化性不同，量變引起質(zhì)變，對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證法的教育。

（3）實(shí)現(xiàn)NO2和NO相互轉(zhuǎn)換，加深對(duì)NO2和NO的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的理解。NO2氣體為紅棕色，易溶于水，與水反應(yīng)生成NO。NO氣體為無色，難溶于水，易與O2反應(yīng)化合生成NO2。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)首先排盡裝置中的空氣，在無氧的環(huán)境中進(jìn)行，能很好地觀察NO的顏色，學(xué)習(xí)檢驗(yàn)NO的方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

（5）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒氣體用NaOH溶液吸收，防止污染環(huán)境，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員和觀察者造成傷害，培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

（6）直觀地解釋Cu和濃、稀HNO3反應(yīng)的溶液顏色的差異。二氧化碳把綠色溶液變?yōu)樗{(lán)色溶液的實(shí)質(zhì)是把溶解在其中的NO2氣體驅(qū)趕了出來。

環(huán)節(jié)三：學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——鞏固基礎(chǔ)，發(fā)散思維。

探究活動(dòng)：為什么Cu和濃HNO3的反應(yīng)生成的溶液呈綠色？是溶解了NO2氣體的原因嗎？有沒有可能是銅離子濃度變化的影響？

要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，

準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，通過實(shí)驗(yàn)操作，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

6實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)反思

（1）通過實(shí)驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

（2）在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中鞏固基礎(chǔ)，提高能力，滲透著綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的尾氣有少量NO氣體進(jìn)入空氣，嘗試用排氫氧化鈉溶液的方法收集一氧化氮?dú)怏w，但實(shí)驗(yàn)缺乏可行性，需繼續(xù)探索尋找更加完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。