高中化學必修新教材的實驗研究.doc

常青藤家教網(wǎng)/-免費找家教高中化學必修新教材的實驗研究摘要 對人教版普通高中新課標教材化學必修中的個實驗進行了探索研究，并對教材中有文字要求但沒有實驗，以及實驗設(shè)計不合理、實驗現(xiàn)象不明顯等內(nèi)容，補充了個簡單易做，現(xiàn)象明顯，所用時間短的實驗。作為處在課程大變革時代的一名教師，對于新教材我認為應采取的態(tài)度是：要認真實踐、勇于探索、發(fā)揚傳統(tǒng)、靈活處理。不能因為有了新教材，就全盤否定舊教材，也不要因為新教材在使用過程中出現(xiàn)困難和問題，就完全否定新教材，這樣才能在課程改革中提高教學水平和教學能力?，F(xiàn)把我在宋心琦主編的人教版普通高中課程標準實驗教科書化學（必修）、化學（必修）（以下簡稱為必修、必修）的實驗研究的經(jīng)驗介紹如下，不足之處敬請同行批評指正。1 認真實踐，勇于探索在必修、必修中有些實驗由于說明簡單，沒有實驗的具體步驟，進行實驗時，如果對某些細節(jié)把握得不好，往往現(xiàn)象不明顯，或不易做成功，因此需要通過廣大師生的探索實踐和經(jīng)驗的總結(jié)，才可以把這些實驗改進得更好。如在必修中有幾張關(guān)于實驗現(xiàn)象的彩色照片新穎有趣，值得探索，如果死板地按教材要求只觀察、只分析，而不去真正做實驗，真是太可惜了，因為你失去了能夠充分調(diào)動學生積極性來學好化學必修模塊不可多得的好機會。具體實驗研究如下：1.1 金屬有哪些共同的化學性質(zhì)？（必修1第38頁的思考與交流）圍繞初中化學所學的知識，并結(jié)合從這四張彩色照片中所觀察到的現(xiàn)象展開討論，可得出這四張彩色照片分別是：螺旋鋁條與CuSO4等銅鹽溶液反應形成“銅樹”、螺旋鎂帶在空氣或氧氣中燃燒、銅絲與AgNO3溶液反應形成“銀根”、螺旋鎂帶與鹽酸等酸溶液反應放出氣泡。這四張照片中，第2張照片和第4張照片比較容易判斷，第1張照片較難判斷，第3張照片最難判斷。對于第1張照片學生幾乎都說成是螺旋鐵條與硫酸銅等銅鹽溶液反應，只有在老師的提示下問螺旋鋁條與CuSO4溶液反應能不能有此現(xiàn)象發(fā)生時，學生才會說有。對于第3張照片，學生很少見到這樣的現(xiàn)象，不知從何下手，甚至觀察不出反應后生成的溶液為藍色，這恰好就是解決問題的關(guān)鍵地方。針對第一張“銅樹”和第三張“銀根”補做兩個有趣的實驗。1.1.1 有關(guān)“銅樹”的實驗觀察：第1張照片的實驗現(xiàn)象是把一根螺旋狀的金屬條伸入到一種溶液中，該金屬條在試管上部分的試液中生成疏松的紅色物質(zhì)，上部分的試液為無色，下部分的試液為藍色。分析：下部分的藍色溶液無金屬條，說明下部分的藍色溶液為原試液，因為金屬條未跟藍色溶液接觸，未發(fā)生反應。藍色溶液是含Cu2的鹽溶液，也就是說原試液可以是CuSO4溶液，也可以是CuCl4等溶液，所加入的金屬條應該是金屬活動順序表中Cu前面的金屬，學生容易想到的是Fe，而教師教學用書上說的卻是Al，在試管上部分的無色試液中生成疏松的紅色物質(zhì)就是Cu，反應的化學方程式可能是FeCuSO4FeSO4Cu，也可能是2Al3 CuSO4Al2(SO4)33Cu。實驗：關(guān)于第1張照片到底是鐵跟硫酸銅溶液發(fā)生的置換反應，還是鋁跟硫酸銅溶液發(fā)生的置換反應？我們做實驗后就會發(fā)現(xiàn)第1張照片是鋁跟硫酸銅溶液發(fā)生的置換反應較為貼切。(下面六張照片從左起的前三張是把螺旋鐵條伸入硫酸銅溶液變黑、變紅的現(xiàn)象，第4張是放置一天后上部分試液有黃色的現(xiàn)象，第5張是第4張“銅樹”的特寫，第6張是鋁箔繞成的螺旋鋁條伸入硫酸銅溶液反應一天后上部分溶液是無色的現(xiàn)象）因為螺旋狀的鐵條伸入硫酸銅溶液開始先變黑，一會兒后變?yōu)榧t色，一天后就能形成美麗的“銅樹”，但上部分的溶液不是無色，而是黃色，因為生成的硫酸亞鐵是有顏色的，時間長后就會被氧化為三價鐵離子而使上部分溶液顯黃色。對于螺旋狀鋁條，實驗前要先用酸溶液或堿溶液處理其表面，用水清洗后，把其伸入到硫酸銅溶液，一天后就會形成美麗的“銅樹”，由于硫酸鋁是無色溶液，所以上部溶液是無色的，與溶液反應生成的紅色的“銅樹”較為疏松，由于學生未學過鹽類水解的知識，不宜解釋Al比鐵與CuSO4溶液反應生成的紅色“銅樹”更疏松的原因。1.1.2 有關(guān)“銀根”的實驗觀察：第3張照片的實驗現(xiàn)象是把一種不知形狀的金屬伸入到一種溶液中，生成非常蓬松的白色絮狀沉淀，形狀為“樹根”，尤其是上部的沉淀相對較緊并為黑色。分析：試液能觀察到淺藍色，說明反應后生成的溶液含Cu2，淺藍色說明生成的Cu2濃度小，所以加入的金屬應為Cu。這樣生成的樹根狀的、蓬松的白色絮狀沉淀就只能是所置換出的Ag，其反應的化學方程式為Cu2AgNO3Cu(NO3)22Ag實驗：為什么上部的沉淀相對較緊，并為黑色，這種黑色的物質(zhì)與蓬松的白色絮狀沉淀是同一種物質(zhì)？還是不同的物質(zhì)？為了回答這個問題，可向?qū)W生展示一瓶還原性鐵粉，觀察其顏色，并補做把一根銅條放入硝酸銀溶液中進行反應的實驗，可觀察到開始銅表面的物質(zhì)迅速變?yōu)楹谏?，由于此現(xiàn)象非常明顯，學生們對此感到很驚訝，過一段時間才會有蓬松的白色絮狀沉淀，無色溶液變?yōu)闇\藍色，這些現(xiàn)象太能激發(fā)起學生的求知探索欲望了。同樣我們可提供銅條和螺旋銅條給學生做實驗。解釋：上述做法主要是創(chuàng)設(shè)條件，給學生思考問題，提供階梯，讓學生通過思考，恍然大悟，自己說出這種黑色物質(zhì)和白色沉淀都是Ag。從鐵粉是黑色物質(zhì)的事實說明金屬在粉末狀時，通常為黑色，而形成整塊時為銀白色，從而可解釋所看到的實驗現(xiàn)象是由于開始Cu和AgNO3溶液反應，生成的非常少，析出的銀粒非常細小為黑色，銀粒變大后就會變?yōu)榘咨?。生成的沉淀的蓬松和緊密跟什么有關(guān)系？跟反應放出的氣泡多少和快慢等有關(guān)。至于為什么會有氣體生成，由于學生目前的知識，暫不講解。1.1.3 實驗注意事項：（1）螺旋狀的鐵絲或螺旋狀的銅條、螺旋狀的鋁條的制作，可以用一根鐵絲或銅條、鋁條繞一支鉛筆旋轉(zhuǎn)八、九圈，就可以得到均勻、美觀的螺旋狀鐵絲或銅條、鋁條。（2）為了得到鮮艷亮麗的銅條，必須去除氧化膜，螺旋狀的銅條一般因為外表有氧化而沒有鮮艷的紅色，為了得到鮮艷的紅色銅可采用以下方法：第一種方法是把銅條、螺旋狀的銅條放在酒精燈上加熱至紅，然后迅速伸入裝有56mL酒精的試管，反復幾次即可得到鮮艷紅色的銅，以使銅伸入硝酸銀溶液剛反應的那一瞬間現(xiàn)象對比明顯。第二種方法是把銅和硝酸銀溶液反應后析出的蓬松的“銀根”，用水沖洗干凈，所得的紅色銅同樣也是鮮艷亮麗。（3）為了保證銅和硝酸銀溶液反應后，溶液的藍色要能較深，硝酸銀溶液不能太稀。為了使該反應能有多條白色的銀根，可以用一根15cm長的導線（要含有多條細小的銅絲的導線）用火燒掉外面的塑料，使一端除去5cm漆包涂層，另一端留下10cm左右的漆包線。除去漆包涂層的銅絲紅色鮮艷，讓下一端3cm處的銅絲適當散開，把3cm至5cm處的銅絲旋轉(zhuǎn)擰緊成一股銅絲，加入試管的硝酸銀溶液的量從試管底部到液面大約為6cm處，這樣可以保證這根銅絲伸入硝酸銀溶液里，散開的銅絲下端在離試管底部處懸放，以便生成的白色“銀根”能有向下生長的空間，同時擰緊成股的銅絲還能有1cm左右浸入硝酸銀溶液里，這樣得到的現(xiàn)象非常接近于教科書上的第3張“銀根”的照片。（4）取用硝酸銀固體或溶液時，要帶橡皮手套以免硝酸銀腐蝕手上的皮膚和手指甲，使其變棕黑色。硝酸銀很容易腐蝕皮膚和手指甲，需要1到2個星期左右的時間才可能完全褪去。1.2 做水果電池實驗應注意的地方（必修2第37頁的實踐活動）做此實驗關(guān)鍵是選用合適量程的電流表，同時還要看不同季節(jié)的水果。如果水果有甜味選用量程為500A的電流表，如果水果有酸味的話，選用量程為100mA的電流表。如果用量程為0.6A以上的電流表來測水果電池的電流，電流表的指針仍為“0”刻度，就會導致實驗失敗。一般學校的物理實驗室都有靈敏電流表，關(guān)鍵是它可以連接很多不同的電阻片，測量不同量程的電流，用于演示實驗效果非常好，做水果電池實驗時一般選用最大量程為500A 、100mA兩種電阻片，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所以調(diào)節(jié)電流表的量程，是做水果電池實驗能否成功的關(guān)鍵。1.3加熱鋁箔的實驗應注意的地方（必修1第40頁的科學探究）1.3.1 要注意鋁箔的厚薄對實驗的影響，一般鋁箔厚度約為0.1mm，較適合于做此實驗，太薄鋁箔很容易燒成灰漂走，太厚鋁箔燒紅的時間過長，鋁箔容易撕裂下來。1.3.2 把厚度約為0.1mm鋁箔加熱至熔化變紅（做此實驗酒精燈的火焰要集中不能隨風飄來飄去，因此可用廢棄的石棉網(wǎng)做成一個圓筒，罩在酒精燈的火焰上），輕輕晃動熔化的鋁箔并不滴落下來，好像有一種東西兜著，冷卻后鋁箔失去了光澤。原來鋁表面的氧化膜起了保護鋁的作用，構(gòu)成薄膜的Al2O3熔點為2050，高于熔點為660的Al，所以熔化了的液態(tài)鋁不會像其它金屬那樣熔化變紅后會滴落下來。注意晃動不要過急過快，否則鋁箔也會容易被撕裂下來。1.3.3 把鋁箔放入裝有稀硫酸的燒杯中處理表面的氧化膜半分鐘左右后（時間稍長，鋁箔會變成金屬泥溶解在稀硫酸溶液中，或容易碎裂不能整塊取出，以至于不能再做鋁箔加熱的實驗，用酸液或堿液處理鋁表面的Al2O3薄膜這種方法，比用砂紙打磨好，其優(yōu)點是所花時間少而且除膜均勻，缺點是除膜時間掌握得不好，容易把鋁箔損壞），取出用水洗凈，然后加熱至熔化，熔化的鋁仍不會滴落下來，說明在空氣中鋁表面又會很快地生成一層新的Al2O3薄膜，把熔化的鋁兜著使其不能滴落下來。這層氧化膜起著保護內(nèi)部金屬的作用，這也就是性質(zhì)活潑的鋁在空氣中能穩(wěn)定存在的原因。1.4 乙醇與金屬鈉反應的實驗應注意的地方（必修2第66頁）為了實驗安全，大多數(shù)的老師和學生做乙醇與金屬鈉反應這一實驗時取用的金屬鈉，點燃放出的氫氣火焰小，學生難于觀察到，甚至于不易點燃氫氣，這樣干燒杯罩在火焰上就根本看不到水珠。使用大針頭，氣流量小，火焰不高。為此把反應的試管改用為大試管，大針頭可以改為滴管，金屬鈉可以取適量大，如花生米這樣大（注意金屬鈉不能太大了，否則容易出危險），這樣收集的氫氣就會足夠多，驗純后，點燃氫氣，火焰有足夠高，并且火焰持續(xù)時間長，用冷燒杯罩在火焰上方可以看到明顯的水珠。并且在反應的大試管里可以清楚地看到，金屬鈉開始是沉在乙醇試液的下部，反應一段時間后，鈉會浮在乙醇試液的液面上，可以向?qū)W生提問，這是為什么？改進后的裝置特別適用于教師演示。1.5 新制的氫氧化銅與葡萄糖溶液反應的實驗應注意的地方（必修2第72頁）為了做好該實驗，關(guān)鍵是配制好新制的氫氧化銅，最好是呈膠狀的，一般是往23mL氫氧化鈉溶液中加入12滴硫酸銅溶液，使生成的氫氧化銅呈膠狀。往藍色的氫氧化銅膠體中加入1mL左右的葡萄糖溶液后，為了看清楚顏色變化的各個階段，最好不用加熱，可看到混合溶液的藍色加深，然后藍變綠，綠變黃，黃變桔紅，桔紅變磚紅的現(xiàn)象，出現(xiàn)這一系列豐富的顏色變化，大約用十分鐘左右的時間。如果加熱可能就直接變紅，或者變綠后就很快變紅。如果生成的氫氧化銅是沉淀形式，滴入葡萄糖溶液后，加熱時或者放置一會兒就會出現(xiàn)變黑現(xiàn)象，影響學生對磚紅色沉淀氧化亞銅的判斷。由于中學生對顏色變化非常感興趣，請老師們不要輕易放過這種激發(fā)學生興趣的好機會。2 發(fā)揚傳統(tǒng)，靈活處理對新課標教材中只有文字要求、或者有實驗，但實驗現(xiàn)象不夠明顯、實驗設(shè)計不夠合理的地方，可根據(jù)傳統(tǒng)教材，靈活處理，補做一些簡單易做，現(xiàn)象明顯，所用時間短的實驗。2.1 蛋白質(zhì)的顏色反應實驗的研究討論新課標教材必修2第72頁在做蛋白質(zhì)的顏色反應的實驗時，使用雞皮，但效果沒有使用雞蛋白好。為了使教學效果更好建議給學生做往雞皮中滴入濃硝酸的實驗，教師做往雞蛋白中加入濃硝酸的實驗。為了觀察雞蛋白的顏色反應，取兩支試管加入雞蛋白，一支加入濃硝酸顯黃色，另一支什么都不用加，只是為了用于對比；教師還可以根據(jù)全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本必修）化學第二冊第144頁所采用的實驗68，進一步做取1毫升左右的雞蛋白加入20毫升左右水中，配成稀的蛋白質(zhì)溶液，然后取2毫升左右稀的蛋白質(zhì)溶液于試管中，加入1毫升左右的65的濃硝酸，這樣就能清楚地看到蛋白質(zhì)變黃慢慢析出的過程，現(xiàn)象明顯，給學生印象就更深刻。實驗準備：（1）雞皮不能買黃色雞皮，因為黃色雞皮加入濃硝酸后，看不出顏色變化，最好選用白凈無油的腿部或腹部的雞皮，加入幾滴濃硝酸后，可以明顯看到雞皮萎縮卷折起來，并顯黃色，加熱后黃色進一步加深。（2）雞蛋白的取法可以用兩種辦法，一種方法是把雞蛋殼打破，倒入燒杯中，注意不要把雞蛋黃和雞蛋白搗碎，用滴管直接吸取雞蛋白，這種方法又快又方便。另一種方法是在雞蛋殼的兩端各取一個小孔，然后把兩個小孔上下對齊，固定地放在豎直的試管口上，在重力的作用下使雞蛋白流出，讓雞蛋白和雞蛋黃完全分開，這種分離方法所得的雞蛋白不易混有雞蛋黃，但所需時間稍長。2.2 淀粉的特征反應實驗的研究討論新課標教材必修2第72頁淀粉的特征反應實驗是用土豆和碘酒反應來說明的。（1）用土豆做實驗為什么要用碘酒，而不用碘水？由于水是無機物，酒精是有機物，土豆也是有機物，根據(jù)相似相溶原理，酒精易滲入土豆，水難滲入土豆，碘酒中的碘易與土豆中的淀粉結(jié)合而顯藍黑色，碘水中的碘不易與土豆中的淀粉結(jié)合，因而顯不出藍色。所以用土豆做實驗要用碘酒，而不用碘水。（2）用淀粉溶液與碘水反應效果更好。為了使學生對淀粉與碘反應顯藍色這一特征反應有深刻印象，建議采用全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本必修）化學第一冊第75頁的實驗411。用淀粉溶液與碘水反應顯藍色，現(xiàn)象明顯，效果好，若顯紫色可加熱淀粉溶液，若要使藍色加深可多滴入幾滴碘水。用土豆中的淀粉做實驗，讓學生感到親切，跟生活靠得近，但藍色不夠明顯，學生看到的是藍黑色，學生用土豆與碘酒做實驗，可激發(fā)學生的興趣，教師用淀粉溶液與碘水做實驗，藍色明顯，可加深學生對淀粉特征反應的印象。2.3 糖類水解實驗的研究討論糖類的水解反應新課標教材必修2第72頁是用蔗糖溶液來做實驗的，由于實驗室買回來的蔗糖大多不純，含有葡萄糖，這樣的蔗糖不水解也能使新制的氫氧化銅變紅。如果思維嚴密的同學要求先檢查不水解的蔗糖能不能與新制的氫氧化銅反應，就會有問題。建議采用全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本必修）化學第二冊第135頁的實驗65，用棉花來做多糖的水解實驗更為嚴謹一些，更為貼近生活，更有懸念，也更容易引起學生的關(guān)注。具體實驗：先用水浸濕棉花（以免滴濃硫酸炭化變黑），將濕棉花放入試管底部，再滴入 滴濃硫酸，用玻璃棒不斷搗爛棉花使其溶解，滴加滴硫酸銅溶液，然后加入氫氧化鈉溶液，不斷振蕩試管，直到生成的藍色沉淀不再溶解為止，這個現(xiàn)象太好了，可以幫助我們直觀地判斷加