許紅梅

1實驗地位分析

《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)中的實驗，在無機化學(xué)實驗中有重要的地位。本實驗內(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)一步介紹硝酸的強氧化性。

新課標(biāo)對本實驗的要求是：掌握硝酸的濃度不同氧化性不同，實驗中的有毒尾氣要進(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)生活都要保護環(huán)境，我們生活在地球上，地球的環(huán)境要靠我們每個人去保護。

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：已具備氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)的相關(guān)知識，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：具備了尾氣處理的一般知識，能通過小組討論交流得出答案。但實驗設(shè)計的能力有欠缺。

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）從實驗入手：化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。

（2）發(fā)現(xiàn)疑問：實驗過程中藥品用量，加入順序，實驗現(xiàn)象海陸空，會發(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：運用化學(xué)知識，設(shè)計實驗，用實驗證明最有說服力。

4實驗教學(xué)目標(biāo)

41知識與技能

（1）掌握硝酸的強氧化性。

（2）理解硝酸濃度越大氧化性越強。

42過程與方法

（1）運用實驗的分析評價，自主設(shè)計，激發(fā)思維的主動性，提高創(chuàng)新意識和實驗設(shè)計的能力。

（2）實驗中運用觀察比較的方法獲取信息，并運用歸納、概括的方法提取信息。

43情感態(tài)度與價值觀

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

（2）通過實驗的綠色化設(shè)計增強環(huán)保意識，體會STSE理念。

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

5實驗教學(xué)過程

筆者把教學(xué)過程設(shè)計成3個環(huán)節(jié)，3個環(huán)節(jié)中貫穿著2條線索：實驗線索、知識線索。

51具體步驟

環(huán)節(jié)一：引入課本實驗進(jìn)行對比分析——硝酸的強氧化性。

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

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)新實驗——硝酸的強氧化性比較。

學(xué)生經(jīng)討論得出實驗需要滿足的目標(biāo)。

創(chuàng)新實驗?zāi)繕?biāo)：

①控制反應(yīng)進(jìn)行；

②氣體產(chǎn)物驗證；

③尾氣吸收；

④一體化設(shè)計。

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

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

5.2實驗操作步驟

（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)出的二氧化氮氣體通入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)生成一氧化氮氣體。

（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)新實驗的優(yōu)點

（1）實驗裝置一體化，前一個反應(yīng)的生成物是后一個反應(yīng)的反應(yīng)物，充分利用資源。

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

（3）實現(xiàn)NO2和NO相互轉(zhuǎn)換，加深對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）實驗時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NO的方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

（5）實驗中產(chǎn)生的有毒氣體用NaOH溶液吸收，防止污染環(huán)境，不會對實驗人員和觀察者造成傷害，培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識。

（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)計實驗——鞏固基礎(chǔ)，發(fā)散思維。

探究活動：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)計實驗方案，

準(zhǔn)備實驗器材，通過實驗操作，得出實驗結(jié)論。

6實驗評價反思

（1）通過實驗，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使他們變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

（2）在實驗設(shè)計的過程中鞏固基礎(chǔ)，提高能力，滲透著綠色化學(xué)的實驗觀。

（3）實驗過程中產(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氣體，但實驗缺乏可行性，需繼續(xù)探索尋找更加完善的實驗設(shè)計方案。