《硝酸· 硫酸》教学设计_教学设计-查字典化学网

(一)指导思想与理论依据

科学探究的主要特征是自主性、探究性和开放性。[1]实验教学中要积极引导学生走出课本，拓展问题空间，增强实验内容的开放性;鼓励学生用类似科学探究的方式进行实验，提高实验过程的探究性;要放手让学生自主设计方案、自主研究，培养学生的自主性。

学生对化学实验的兴趣是浅层次的，主要是被化学实验过程中那些丰富多彩的现象吸引而产生，对科学探究的兴趣是深层次的，是要求学生对迷人现象背后的自然规律产生兴趣，对探究的过程产生兴趣。在一般的化学实验课中，学生只要根据给定的实验方案一步一步操作，并把观察到的实验现象记录于给定的实验手册中，再填空式的写上实验结论和解释，就算完成了实验，在这种过程中学生的自主性是无法充分得到发挥的，更不能有效培养学生的科学探究能力。

本节课是要以化学实验为载体让学生自主开展探究活动，自觉地根据科学探究程序进行化学实验，并学会用科学探究的方式来分析处理化学实验问题。

要增强学生在化学实验中进行科学探究的自主性，一是要激发学生对科学探究的兴趣，二是要让学生熟悉科学探究的基本程序。学生先明确科学探究的一般程序，再选择一些有一定探究性的实验素材，教师有目的地引导学生依照探究程序作尝试性的探究，最后逐步过渡到放手让学生自主地开展探究活动。

(二)教学背景分析

1.教学内容分析

本节课是人教版高中化学必修1第四章第四节的教学内容。该设计抓住了这部分内容的四个特点：

① 重视知识的构建。浓硫酸、硝酸的主干知识是强氧化性，本节课通过实验来构建这些主干知识。

② 重视环境教育。由于浓硫酸、硝酸的反应均有污染物产生，因此实验改进的一个重心要减少对环境的污染。

③ 加强思想方法教育。本节要突出运用分类观和氧化还原观来分析物质的性质和反应的特点。从而理解浓硫酸、硝酸的氧化性表现在硫、氮元素价态的变化上。运用内外因的关系理解量变引起质变，加深对自然辩证法的认识。

④ 运用比较归纳法进行学习。

2.学生情况分析

(1)知识基础

经过第三章金属及其化合物、第四章非金属及其化合物前三节的学习，学生已经储备了不少元素化合物的知识，对于氮和硫的氧化物的污染问题也留有深刻印象。结合初三的知识，学生已经掌握了酸的主要性质(通性)，对于氢前金属与盐酸、稀硫酸反应置换出氢气的规律非常熟悉。这为研究浓硫酸和硝酸的强氧化性打下坚实的物质基础和知识支持。本节课在两个环节上特别注意了知识上的承前启后：

① 先运用分类法，从物质类别、化合价等角度预测硫酸和硝酸的性质。

② 实验探究之后，对金属与酸的反应进行全面小结。

(2)实验技能基础

新课程实施以来，学生基本熟悉了实验探究的程序，并在化学实验过程得到多次体验，思考问题的方式也更加贴近科学探究的方式。学生也接触过一些微型实验，但没有使用过注射器和小药瓶。基于以上分析，我在学生动手前引导他们注意以下几个问题：①该实验药品有强腐蚀性、产物有污染，一定做好自我和他人防护。②如何巧用注射器取液体和气体药品。③如何解决小药瓶内压强过大的问题。

(三)本课教学目标设计

1. 基本目标

知识目标：通过实验认识硝酸的氧化性、浓硫酸的氧化性及其特性;对金属与酸的反应形成更全面的认识。

过程目标：通过实验探究体验科学研究的一般过程，逐步掌握比较研究法，进一步形成交流、反思、评价的学习习惯。

情感目标：设置适宜难度的问题情境，激发学生的探究欲望，获得成功的体验，提高学习化学的兴趣，并体会到学习的过程是渐进的过程。

2. 开放性目标

知识目标：进一步运用氧化还原观和分类观，分析物质的性质和反应的特点。通过探究NO3-是否具有氧化性，深化认识氧化还原反应发生的条件。

过程目标：能开发新型仪器功能与使用方法，从而进一步优化实验步骤。并能从实验探究中提升技巧和反思不足。

情感目标：运用内外因的关系理解量变引起质变，加深对自然辩证法的认识。

3. 教学重点的分析与确定

浓硫酸、硝酸的主干知识就是强氧化性，它们能与绝大部分金属反应，也能氧化一些非金属，反应的特点是浓硫酸、硝酸中的硫、氮元素被还原，生成硫的氧化物和氮的氧化物，这是区别于初中知识的最大之处。因此将它确定为教学的重点，通过理论进行构建，再用实验进行验证。

4. 教学难点的分析与确定

学生虽然已经明确科学探究的一般程序，但面对陌生仪器、具有强腐蚀性的药品的使用和环境污染问题，要考虑的问题还是很多，相当有挑战性。因此，本节课的难点确定为：让学生自主地探究浓硫酸、硝酸的强氧化性的活动。

5. 教学方法与手段

实验探究法、对比研究法、讨论法

(四)教学过程与教学资源设计

1. 教学流程图

2. 教学资源的开放性措施

长期以来，涉及到浓硫酸、浓硝酸等危险实验和污染实验时，如果只是看录像，就浪费了非常好的探究资源。这一直是化学老师非常棘手的问题，该实验设计很巧妙地解决了此矛盾。经过上百次实验，我终于摸索出现象明显时药品的最小用量和实验技巧。而整个实验过程，都体现出了环保和人文的思想，包括一次性手套的使用、各个实验装置的使用都从最大限度上保护了学生。本节课选用和开发的教学资源主要体现在学生的实验探究上，这就要求积极引导学生走出课本，拓展问题空间，增强实验内容的开放性。它以浓硫酸、硝酸与铜反应为载体，让学生自主的开展探究活动，自觉地根据科学探究程序进行化学实验，并学会用科学探究的方式来分析处理化学实验问题。尤其是在微型化、绿色化、安全化的实验仪器开发上体现了探究的开放性。

3. 问题情境的开放性措施

整节课时在几个问题下驱动任务贯穿而成的，其中创设出来的问题情境开放性较大的有：

问题设计目的及作用

① 你觉得硫酸和硝酸会氧化哪些物质?引导学生从氧化还原观和分类观来预测物质的性质。为实验探究的进行打下物质基础和提供思路。

②今天我们用铜来验证硫酸和硝酸的强氧化性，请讨论实验方案。注意思考：

a.如果反应会有何现象?

b.如何证明反应发生，如何检验产物?

c.注射器在实验中有什么特殊的用途?通过前面知识与方法的准备，让学生自行思考总结出实验探究的方案。为让学生进一步优化设计思路，提示学生的三个问题将复杂的问题拆分，将难点逐个击破。

③试对以上实验进行对比和类比，结合金属与酸的反应，就稀、浓硫酸，稀浓硝酸的氧化性得出一些规律和结论。通过比较归纳法对金属与酸的反应形成更全面的认识。

④观察蔗糖中加入浓硫酸的反应，实验现象体现了浓硫酸的哪些性质?培养学生应用已知化学知识综合解决实际化学问题的能力。

⑤向硝酸钠溶液中加入铜片，无明显现象，但再加入稀盐酸后产生红棕色气体，为什么?请谈谈对氧化剂、还原剂的新的认识。利用所学的知识进行迁移和提升，并运用于解决实际问题，深化对氧化还原反应的认识。

4.学生活动的开放性措施

本节课鼓励学生用类似科学探究的方式进行实验，提高实验过程的探究性;放手让学生自主设计方案、自主研究，培养学生的自主性。学生探究活动主要经历了如下的过程：

5. 教学实施

教学

环节教师活动学生活动设计意图

环节一

课题引入

【提问引入】从氧化还原的角度对盐酸、硫酸、硝酸进行分类，并预测它们的性质。

【点评】也就是说分为强氧化性酸和非强氧化性酸两类。

【提问】我们今天就用实验来研究硫酸和硝酸的氧化性。你觉得它们会氧化哪些物质呢?

【板书】硫酸和硝酸的强氧化性回答，学生1：分两类，因为浓硫酸、硝酸不能用于制氢气，所以我预测他们的氧化性比盐酸强。

学生2：从化合价的角度看，盐酸中Cl的化合价位-1价，是最低价，只能升高，体现还原性。而硝酸中的N、硫酸中的S化合价均处于最高价，只能降低，表现氧化性。

思考、回答：

生3：一些还原剂，如：金属单质,一些非金属单质，如碳。

生4：还有Fe2+、I等一些低价盐。巩固利用分类观、氧化还原观分析元素化合物的知识的方法。

环节二

实验探究

【提问】如果让你选择一种药品来来研究硫酸和硝酸的氧化性。你会选什么样的物质呢?

【追问】那选什么样的金属呢?

【布置任务】今天实验室为我们提供了一种不活泼金属单质铜来验证硫酸和硝酸的强氧化性。

【引导】讨论：1.实验方案，2.预测实验现象，3.如何证明反应发生，如何检验产物?4.注射器在实验中有什么特殊的用途。

【提问】请一组同学派代表来说说你们的思路。

【追问】那么我们如何检验是否有生成的产物?

【追问】但如果装置中本来有空气，NO一产生就被氧化成红棕色，就无法与NO2区分了，怎么办呢?

【点评】太棒了，充分地开发了注射器的用途。下面咱们就按这个思路，4人一小组完成实验。注意学案中的实验提示。

【提问】下面我请几个小组来汇报一下实验情况。先从浓硝酸的情况说起。

【点评】很好!溶液呈绿色是由于红棕色气体部分溶解于蓝色溶液造成的。那稀硝酸的情况如何?

【提问】谁来汇报一下硫酸反应的情况。

【布置任务】其他同学的实验现象有没有补充?如果没有，就请你们完成这三个反应的表达式。

【小结】各实验的现象及反应。

【布置任务】试对以上几组实验进行对比和类比，结合金属与酸的反应，就稀、浓硫酸，稀浓硝酸的氧化性得出一些规律和结论。

【点评】浓、稀硝酸和浓硫酸能氧化不活泼的金属，说明他们具有强氧化性。

【小结】利用学生汇报结果进行总结多人回答：既然是验证强氧化性，选金属单质，品种多，现象明显。

大部分学生回答：我们可以选弱一些的还原剂，如不活泼的金属。

讨论方案、预测实验现象、汇报：

生5：需做4组实验，实验方案：铜与浓硫酸;铜与稀硫酸;铜与浓硝酸;铜与稀硝酸

生6：产物预测：硫酸被还原后可能会产生SO2，硝酸被还原后可能会产生NO或NO2，浓度不同可能剧烈程度不同，可能产物有差异。铜被氧化后会生成蓝色的铜盐。

生7：若想检验SO2，用注射器吸取气体注入装有品红的药瓶中。不管哪个生成的是NO，因为NO2为红棕色、NO为无色但遇空气后会变红，所以还是很好辨认的。

[同学生有点骚动，有人马上提出异议]

生8：同样还是可以利用注射器实现，现将小药瓶中的空气抽出，反应后再注入空气检验的生成。

学生实验，教师巡视。现象很鲜明，大家很兴奋，气氛空前高涨

汇报：实验现象

生9：观察到铜片溶解，溶液变绿，产生了红棕色气体。说明反应生成了NO2和硝酸铜。

生1：铜片溶解，溶液变蓝，注入空气后气体变为红棕色，但与1号瓶相比颜色淡了很多。

我认为铜和稀硝酸反应生成了NO、硝酸铜和水。

生10：用注射器将3号瓶的气体抽出注入品红溶液中，溶液褪色。说明有SO2生成。

生11：4号瓶无明显现象。但由于铜片加热后放入，产生了一些白雾，可能是水气。经检验无SO2生成。

完成、汇报化学表达式

讨论、汇报讨论结果：

生1：从与是否与铜反应的角度看，浓硫酸的氧化性比稀的强。从剧烈程度上看，浓硝酸的氧化性比稀的强。同时，从反应条件上来看稀硝酸的氧化性比浓硫酸还要强。

生12：浓硫酸具有强氧化性由+6价硫体现，稀硫酸具有弱氧化性由H+体现。浓硝酸和稀硝酸均具有强氧化性(均由+5价N体现)。浓硝酸的还原产物一般是NO2，稀硝酸的还原产物一般是NO，浓硫酸的还原产物一般是SO2。通过体验实验探究的基本流程：

确定实验方案、预测实验现象、观察实验现象、验证实验产物、分析实验结果。

引导学生比较异同、探寻规律并进行归纳总结，获得氧化性酸与金属单质、具有还原性非金属单质反应的一般规律。

环节三

【提问】铜都能与浓硫酸、硝酸反应，你是否能提出新的问题?

【演示实验】下面我们用实验来说明这个问题。1.铝与浓硝酸(试管实验)2.锌与浓硝酸(装置见右图)

【讲述】很明显，锌能与浓硝酸反应。但从金属活动顺序表中看，铝更活泼，更应该能被浓硝酸氧化。原因是常温下，铁、铝能被浓硝酸、浓硫酸钝化，即在表面生成致密的氧化膜，阻止反应继续进行。所以可以用铁罐车、铝罐车运输这两种浓酸。思考、质疑：那活泼金属能被它们氧化吗?

观察：1.无明显现象

2.迅速产生大量红棕色气体。

质疑：铝比锌活泼，为什么锌与浓硝酸迅速反应而铝没有?

学生倾听，记笔记通过实验，设置疑点，引导学生进一步全面认识金属与酸的反应以及浓硫酸、硝酸的强氧化性。

环节四

【过渡】刚才我们是用一种金属作为还原剂研究浓硫酸、硝酸的氧化性，下面我们看看其它的还原剂与它们反应的情况。

【演示实验】向蔗糖中加入浓硫酸。

【思考】请同学们分析实验现象：上述实验体现了浓硫酸的哪些性质。

【追问】这个黑色固体你觉得是什么?哪来的气体呢?

【实验思考题】向硝酸钠溶液中加入铜片，无明显现象，但再加入稀盐酸后产生红棕色气体，为什么?

【启发】请谈谈对氧化剂、还原剂的新的认识。

观察回答，生13：生成黑色疏松多孔的物质还有大量气体。

生13：可能是碳。碳与浓硫酸反应生成的气体。浓硫酸使蔗糖脱水生成的碳。在受热的条件下反应生成的CO2和SO2。热量来源于浓硫酸遇水放出的热。体现了浓硫酸的脱水性及强氧化性。

思考、分析：HNO3具有强氧化性，但NO3-不具有强氧化性

回答：化合价只能帮助我们预测物质的氧化还原性，还可能与溶液的浓度、酸度有关系。

进一步激发学生的探究兴趣，培养学生应用已知化学知识综合解决实际化学问题的能力。

深化对氧化还原反应的认识

板书

一、硝酸(强氧化性)

4HNO3(浓)+Cu=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

8HNO3(稀)+3Cu=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

二、浓硫酸(强氧化性)

Cu+2H2SO4(浓) =△= CuSO4+SO2+2H2O

C+2H2SO4(浓) =△=CO2+2SO2+2H2O

(五)学习效果评价设计

1. 学生学习效果

为了保证探究的真实性和实效性，学生没有提前预习，也没有带教材进入课堂。很明显，通过近一个学期关于创建开放的学习环境与提高化学课堂教学实效性的研究，学生已经适应了这种学习模式。遇到一个新的探究问题时能从容地从理论上去预测和从实验上去验证，并且也熟悉了实验探究的基本程序。经过自己主动完成地研究，学生所获得的知识也是非常牢固的。

2. 教师自身教学效果

本节课作为区级展示课，受到了同行的充分肯定和广泛好评。大家认为这堂课充分体现了新课程的理念和课堂文化。设计精巧、线条流畅，预设目标恰当，层次逐渐加深，充分利用各种教学资源。两条主线即：理论指导实践的科学研究方法和引导学生对比研究的活动，脉络清晰，相辅相成，很好地完成了预期设定的三维目标。

(六)教学反思

本节课的教学设计中，实验探究内容的设计堪称创新，把复杂、危险、有污染的演示实验化为简单的学生实验，既微型又环保，既易操作又有明显现象。小药品和注射器的使用包括浓硫酸与蔗糖的反应实验也作了环保处理，处处体现出对新仪器和新技术的挖掘与开发。

对于实验探究的开放性的研究，我在平行班采用了不同的探究程序。一个班的开放度非常大，布置任务后让学生自己讨论实验方案，预测实验现象，总结实验问题。而另一个班是指导学生先讨论，汇报实验方案和预测可能出现的情况之后再实验。两种方法各有千秋，前者学生肯定会因考虑不周而出现不少问题，但随后的讨论和改进让他们理解深刻。后者循序渐进，学生通过充分讨论，未雨绸缪，实验实施中可避免不少错误。今后还可以放手让学生自己在实验的各个阶段中自主的去探究，这样才能真正提高学生进行科学探究的自主性。

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