實驗探究鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射

1、實驗探究：鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射安徽省銅陵市第三中學(xué) 張尤俊一、教學(xué)設(shè)計思路根據(jù)普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）第三部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)必修課程化學(xué)1主題2化學(xué)實驗基礎(chǔ)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1“體驗科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)運用以實驗為基礎(chǔ)的實證研究方法”、標(biāo)準(zhǔn)4“能夠獨立或與同學(xué)合作完成實驗，記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，完成實驗報告，并能主動進(jìn)行交流”，以及主題3常見無機物及其應(yīng)用內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)3“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鐵、鋁、鎂等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)”等要求，關(guān)注初、高中化學(xué)知識的銜接，利用活動元教學(xué)原理，設(shè)計不同的活動，讓學(xué)生主動積極地參與活動，并充分利用實驗及多媒體課件等多種教學(xué)手段以達(dá)到

2、教學(xué)目的?！拌F絲在氧氣中燃燒”實驗學(xué)生在初中已經(jīng)做過，但是學(xué)生一般只知道實驗表象并不知 “產(chǎn)生火星四射”的原因。本節(jié)課通過“產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象原因”的過程探究,重點培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗科學(xué)探究的方法。在為學(xué)生揭示鐵絲和鎂條分別在氧氣中燃燒時現(xiàn)象不同的科學(xué)道理同時，增強學(xué)生實驗技能，鍛煉學(xué)生從實驗中發(fā)現(xiàn)問題，從實驗中解決問題的能力。具體思路為：分組實驗，提出問題，引起思考討論與交流，初步悟出與鐵絲在氧氣中燃燒火星四射現(xiàn)象有關(guān)的因素學(xué)生設(shè)計提出實驗探究的方法分組實驗，探究討論得出“鐵絲在氧氣中燃燒火星四射現(xiàn)象與自身含碳量有關(guān)”的初步結(jié)論結(jié)論運用結(jié)合實例，理論探究和分析總結(jié)“因碳的存在而產(chǎn)生氣體，氣體受熱

3、體積急劇膨脹，使鐵絲在氧氣中燃燒過程中產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象”動畫演示“碳的存在使鐵絲在氧氣中燃燒過程中產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象”的過程課堂小結(jié)。二、教 案三維目標(biāo)：1知識與技能（1）使學(xué)生了解常見金屬燃燒的現(xiàn)象，運用比較、歸納、分析等方法初步揭示化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，并能做出合理的解釋；（2）引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究活動來學(xué)習(xí)化學(xué)，學(xué)習(xí)實驗研究的方法，能設(shè)計并完成一些化學(xué)實驗，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的實際問題；（3）重視化學(xué)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，能綜合運用物理等學(xué)科有關(guān)的知識、技能與方法分析和解決一些化學(xué)問題；（4）培養(yǎng)學(xué)生探究意識和提高探究能力。2過程與方法（1）通過對鐵絲和鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的實驗探究過程，

4、讓學(xué)生進(jìn)一步理解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學(xué)問題，敢于質(zhì)疑，勤于思索，逐步形成獨立思考的能力，善于與人合作，具有團(tuán)隊精神。3情感態(tài)度價值觀（1）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘，體驗科學(xué)探究的艱辛和喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧；（2）培養(yǎng)學(xué)生樹立辯證唯物主義的世界觀，養(yǎng)成務(wù)實求真、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點：鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象與鐵絲含碳量的關(guān)系及成因。教學(xué)難點：科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。教具準(zhǔn)備：教師：多媒體、實物展臺、話筒、電腦。學(xué)生分組：彎成螺旋狀的普通細(xì)鐵絲（1條/組）、細(xì)

5、鋼絲（1束/組）、鎂條（1片/組）、小木炭片（2片/組）、小木條（4根/組）、長鑷子（1把/組）、收集滿氧氣的集氣瓶（4瓶/組）、酒精燈（1盞/組）、小燒杯（1個/組）、火柴（1盒/組）、砂紙（1張/組）、放廢物的塑料杯（1個/組）、濕抹布（1塊/組）。教學(xué)過程：教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖同學(xué)們：在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，我們知道有很多物質(zhì)都可以在空氣或氧氣中燃燒，那么請你舉出哪些常見的金屬可以在氧氣中燃燒呢？討論回答：鐵、鎂、鋁等。切入金屬燃燒的主題。同學(xué)們回答得非常好！今天，我們就來專題探究一下鐵絲和鎂條分別在氧氣中燃燒時會發(fā)生什么現(xiàn)象，以及產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。請同學(xué)們利用現(xiàn)有的儀器和藥品做好以下兩個

6、實驗，觀察并做好實驗現(xiàn)象的記錄總結(jié)工作?！緞赢嬚故尽繉嶒灱?xì)節(jié)。首先，我們做普通細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的實驗。具體實驗步驟請對照動畫來做。請注意記錄實驗現(xiàn)象。注意：1.一定要用鑷子夾緊鐵絲；2.等小木條幾乎完全燒盡時，迅速將螺旋狀鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入；3.要盡可能將鐵絲放在集氣瓶中央，不要與集氣瓶瓶壁接觸。學(xué)生實驗探究活動一：1鐵絲在氧氣中燃燒實驗步驟：取一段螺旋狀的普通細(xì)鐵絲鐵絲，將小半根火柴棒塞入鐵絲中并固定（火柴稈長度1cm,不要超長，避免火柴桿燃燒消耗太多氧氣）；用鑷子將鐵絲夾住，然后將整個鐵絲放在酒精燈上點燃，等木條完全燒盡時將鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實驗現(xiàn)象。實驗切

7、入，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進(jìn)入主題。下面，我們一起來做一下鎂條在氧氣中燃燒的實驗。先讓我們通過一段動畫了解實驗時應(yīng)該如何做，并要注意哪些細(xì)節(jié)。【動畫展示】實驗細(xì)節(jié)。請同學(xué)們要特別注意鎂條燃燒時在“火星四射”現(xiàn)象方面有何不同。學(xué)生實驗探究活動一：2鎂條在氧氣中燃燒實驗步驟：取一小段經(jīng)打磨過的鎂條，用鑷子將鎂條夾住，然后將鎂條放在酒精燈上點燃，待鎂條燃燒后迅速放入氧氣中。討論并總結(jié)出實驗現(xiàn)象。觀察討論回答實驗現(xiàn)象。請同學(xué)們總結(jié)一下普通細(xì)鐵絲、鎂條分別在氧氣中的燃燒現(xiàn)象。學(xué)生討論與交流：普通細(xì)鐵絲、鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的不同之處。設(shè)問：同樣是點燃，同樣是與氧氣反應(yīng)，普通細(xì)鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大

8、的差異？學(xué)生活動與探究：同樣是點燃，同樣是與氧氣反應(yīng)，普通細(xì)鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大的差異？學(xué)生猜想。通過對反應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因和外因的分析，培養(yǎng)學(xué)生合作精神和理論推導(dǎo)能力。同學(xué)們回答得很好！下面，我們來具體了解一下普通細(xì)鐵絲和鎂條的化學(xué)組成成分。學(xué)生活動與探究：閱讀學(xué)案材料，討論總結(jié)鐵絲和鎂條在組成上有什么不同？并完成有關(guān)內(nèi)容。研究燃燒對象（金屬）的組成，為后面的探究實驗方案的設(shè)計提出打下鋪墊?，F(xiàn)在，我們知道了鐵絲中除鐵外，所含的雜質(zhì)主要為碳。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^實驗來探究鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的存在有無關(guān)系？學(xué)生活動與探究：如何通過實驗來探究鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與

9、碳的存在有無關(guān)系？緊扣學(xué)生的設(shè)計思路，及時用實驗進(jìn)行探究驗證，層層推進(jìn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。使探究過程自然有序，得到的結(jié)果也就順理成章，符合學(xué)生探究知識的認(rèn)知規(guī)律。好！下面我們就來做一下實驗，觀察一下木炭燃燒有無火星四射現(xiàn)象?！緞赢嬚故尽繉嶒灱?xì)節(jié)。探究實驗二1.木炭在氧氣中燃燒實驗步驟：用鑷子取一小塊木炭片（半個小指甲蓋大）放在酒精燈外焰上加熱至紅熱時，迅速將紅熱的木炭由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實驗現(xiàn)象?，F(xiàn)在，我們知道了木炭在氧氣中的燃燒會產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象。同學(xué)們，你們認(rèn)為鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的存在有無關(guān)系？學(xué)生活動與探究：鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的

10、存在有無關(guān)系？下面，我們?nèi)∨c普通細(xì)鐵絲含碳量不同的鋼絲在氧氣中燃燒的實驗。【動畫展示】實驗細(xì)節(jié)。注意觀察比較鋼絲與普通細(xì)鐵絲燃燒時發(fā)生火星四射現(xiàn)象的劇烈程度。探究實驗二2.鋼絲在氧氣中燃燒實驗步驟：采用將小半根火柴棒塞入較多量鋼絲疏松纏繞在一起的鐵絲中并固定，然后用鑷子將鐵絲夾住將整個鐵絲放在酒精燈上點燃，等木條幾乎燃燒完后，迅速將燃燒的鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察比較鋼絲與普通細(xì)鐵絲燃燒時發(fā)生火星四射現(xiàn)象的劇烈程度。通過鋼絲與鐵絲在氧氣中燃燒時火星四射現(xiàn)象的比較，同學(xué)們能夠找出鐵絲中含碳量與燃燒時火星四射現(xiàn)象的關(guān)系嗎？學(xué)生討論得出結(jié)論：含碳量越多，產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。通過學(xué)生親自動

11、手做實驗探究和驗證，排除了學(xué)生心中的疑慮，鍛煉了思維，提高了解決問題的能力。設(shè)問：同學(xué)們，我們已經(jīng)找到鐵絲燃燒時能否產(chǎn)生火星四射的原因與含碳量的高低有關(guān)。那么，為何碳的存在會使鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象？學(xué)生活動與探究：為何碳的存在會使鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象？可能的原因是什么？過渡。引導(dǎo)學(xué)生理論探究現(xiàn)象產(chǎn)生的深層原因。同學(xué)們回答的很好，很有見解。現(xiàn)在讓我們先一起了解一下手榴彈爆炸時彈片向四周飛射的基本原理。【動畫展示】手榴彈彈片向四周飛射是因為內(nèi)部填裝的火藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了大量氣體，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生巨大壓強，推動外包的彈片向四周飛射，從而發(fā)揮殺傷力。觀看動畫，聆聽

12、講解。利用學(xué)生比較熟悉的實例，通過多媒體動畫等手段，打開學(xué)生思維，揭開現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。那么，鐵絲在氧氣中燃燒時，是什么動力將火星向四周推射出去呢？我們從鐵絲的組成元素燃燒時可能發(fā)生的反應(yīng)入手，探究分析?！緞赢嬚故尽拷沂粳F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。學(xué)生活動與探究：1.鐵絲在氧氣中燃燒時，鐵和碳分別發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？C+O2=CO2 3Fe+4O2= Fe3 O42C+ Fe3 O4 高溫 3Fe+ 2CO22根據(jù)碳發(fā)生的反應(yīng)討論，鐵絲燃燒時是什么動力將火星向四周推射出去，從而產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？在點燃的鐵絲上，在氧氣能夠到達(dá)的淺表面發(fā)生碳與氧氣直接生成二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)，稍深一點的由于表面熔融物的流動性，碳與

13、新生成鐵的氧化物反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生壓強，其壓強能推開其包圍物，推動周圍的熔化物向四周飛濺，于是我們便看到火星四射現(xiàn)象。下面，請同學(xué)們思考并回答下面這個問題：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。學(xué)生活動與探究：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。將探究的理論結(jié)果應(yīng)用于實際，讓學(xué)生體驗求知帶來的成就感那么，為什么鎂條在氧氣中沒有產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？學(xué)生討論回答：為什么鎂條在氧氣中沒有產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？將探究的理論結(jié)果再次應(yīng)用于實際，強化學(xué)生體驗探究的成就感。在煉鋼過程中，操作工人根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，通過觀察盛鋼水的爐口噴出的火花的密集程度，判斷鋼水中碳元素的高低，確定冶煉終點，完成一