器材:实验室制氧气全套装置、烧杯、胶皮管、三角漏斗、塑料眼药水瓶、玻璃支管、锥子、白磷 。
操作过程:
1、用玻璃导管直接向热水里的白磷吹氧气,发现热水里白磷已熔化成极易流动的液滴,氧气气泡没等遇到白磷,白磷就移动了,无法与氧气充分接触,不能燃烧 。
2、启发学生针对白磷液滴易流动逃逸的特点,怎样才能使两者充分接触 。可能学生提议将三角漏斗的下端管口连接在胶皮管上后倒置于盛有热水的烧杯内,这样可产生比较大的气泡,增加与白磷接触的面积,只要水温达到着火点以上,就可燃烧 。实验证明不可行,气泡大导致水对流显著,白磷流动加剧,无法与氧气接触 。也可能有学生提议将胶皮管接在三角漏斗的下端管口,漏斗里注入一半热水,放入一块稍大的白磷,通入氧气白磷可能要浮动,但由于漏斗内壁是光滑斜面,它还会落到管口处,再与氧气接触,反复循环,就可断断续续地燃烧 。通过实验证明可行,白磷能时断时续地燃烧 。有的学生另辟稀径,取一只塑料眼药水瓶,表面刺满小孔,底部挖个能放进白磷的空洞,白磷放入其内,瓶口连上导管,然后倒置热水里,通氧气,果然白磷运动空间狭小,与气泡相遇机会增多,时断时续地燃烧了 。虽然教师实验课备课量多了些,但对每个学生来说是受益非浅,学到了追求科学真理的方法 。
二、采用探究式实验教学模式,营造良好的研究实验气氛 。
二氧化碳的实验室制法演示实验是说明探究式教学优越性好例子 。教师可提出问题,为什么采用石灰石与稀盐酸做为实验室制二氧化碳的反应物,而不用其它的物质哪?学生会觉得问题很难 。不过教师再提示学生以前学习过哪些产物有二氧化碳的化学反应,学生开始积极思考回忆学过的化学方程式 。教师让学生总结出如下反应:碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳,碳酸分解生成二氧化碳;单质碳在空气或氧气中燃烧生成二氧化碳;甲烷燃烧生成二氧化碳;工业上高温煅烧石灰石制取二氧化碳 。学生会认为它们都行,但在教师的引导下一一排除:碳酸钠与稀盐酸反应太快,碳酸本身不稳定,单质碳和甲烷燃烧产物一定混有空气氧气杂质,煅烧石灰石制取二氧化碳需要高温条件苛刻实验室实现不了 。
相比之下用石灰石与稀盐酸反应,不需加热,室温反应,反应前没有气体,产物的气体只是二氧化碳,容易净化 。又提问此实验采用石灰石能不能用纯净的碳酸钙粉末、草木灰等代替,稀盐酸能用稀硫酸代替吗?教师找若干名学生到前台协助完成下步实验 。每人发一只试管,分别放入等量少量的如下药品:块状石灰石、粉末状的碳酸钙、草木灰等,再同时滴入稀盐酸,学生亲自操作观察现象,其他学生也全神贯注,看到只有石灰石固体反应速率较适中,容易控制,其它的反应太剧烈无法控制,甚至溶液溢出试管,或反应速率太慢 。
每人再发一只试管,同样放入等量少量的如下药品:块状石灰石、粉末状的碳酸钙、碳酸钠固体、碳酸钠粉末等,同时滴入稀硫酸,同样看到粉末状的碳酸钙、碳酸钠固体、碳酸钠粉末等反应速率过快,剧烈无法控制,但石灰石固体反应表面生成许多白色固体,一段时间后反应中止 。学生感到困惑不解,同样石灰石固体与稀盐酸和稀硫酸反应,为什么一个顺利进行,另一个反应中止呢? 教师可在黑板上画个解释的草图,说明稀硫酸与石灰石反应时,生成一种难溶的化合物硫酸钙覆盖在表面,慢慢积累,内部的石灰石跟外部的稀硫酸隔绝,故反应中止 。由此得出反应物应当采用块状石灰石固体与稀盐酸 。
结合实验特点,让学生讨论,集思广益,设计实验方案 。在探讨研究的平和气氛中,蕴涵着无穷趣味,在教师的一步步的严谨逻辑关系引导下,培养学生的思考分析能力,提高分析联想的思维流畅性,学生的智能得到健康发展,优良的思维品质就会慢慢形成 。
在教材和习题集中不乏出现有趣的又耐人寻味的问题,若能真正做一做实验,既能帮助学生深刻体会题意和化学基本原理,又能全面激发他们研究化学的兴趣,更符合素质教育的基本思想要求理论联系实际的初衷 。很多学生对于金属与酸反应的差值计算问题的解题方法感到不解,怀疑它的正确性 。教师在教学中自然费不少口舌,不得不讲解数学的相似比、合比性质、等比性质等问题 。其实如果配合一个实验效果会更好,更有趣儿 。比如这样一个问题,今有一烧杯盛有足量稀硫酸,总质量是50g,投入一根镁带,剧烈反应后,镁带无剩余,静置一会儿后,再称量烧杯和剩余溶液的总质量,得52.2g,试求反应中放出多少氢气?消耗多少镁带和纯硫酸?生成多少硫酸镁? 提出问题后设计一个小实验,目的是通过实验证明差值法计算的正确性和科学性 。
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