化学论文实验“失败”后的意外精彩

所属栏目：化学教学论文
发布时间：2014-05-07 13:02:34  更新时间：2014-05-07 13:25:33

　　人教版高中化学教材《必修1》第四章第三节内容讲解二氧化氮和一氧化氮的性质时，仅仅用了很少的文字和三个方程式说明了二氧化氮和一氧化氮的来源和性质。

　　摘要：通过自主设计的实验，将二氧化氮和一氧化氮的性质整合起来，让学生亲身感受二氧化氮和一氧化氮的生成和性质。实际教学中实验过程出现了意外，学生通过分析和讨论得出了结论，达到了比预期更好的教学效果。

　　关键词：困实验整合,亲身体会,意外,分组讨论

　　一、设计思想

　　如果教师在讲授这部分内容时仅仅是就教材讲知识，显然学生没有亲身的体会，仅仅是靠机械的记忆，这样获得的知识显然是不牢固的，更谈不上激发学生学习的兴趣了。笔者在教学的过程中，将这部分内容与硝酸和铜的反应整合起来，通过实验让学生真切感受二氧化氮和一氧化氮生成的过程以及它们的性质，达到了较好的效果。

　　二、教学设计

　　[引入]（1）观看视频，了解大气中一氧化氮、二氧化氮的来源及对环境的影响。

　　（2）引导学生阅读“资料卡片”，知道一氧化氮、二氧化氮的用途。

　　设计意图：通过直观的画面感受大气中NO、NO2的来源及其对环境的影响，培养学生提取信息的能力、辩证看问题的思想以及环境保护的意识。

　　[实验探究]二氧化氮和一氧化氮的性质

　　自主设计铜与浓硝酸反应的实验装置如左图所示。

　　该装置的优点：能够随时控制铜与浓硝酸反应的开始与停止；将对环境的污染降到最小；橡皮塞上的小孔便于闻气体的气味、注入溶液和气体、吸收尾气；从分液漏斗的下端放出溶液，便于观察硝酸铜溶液的颜色。

　　[实验过程]向分液漏斗中加入4mL浓硝酸，将铜丝伸入液面以下，几秒钟后，提起铜丝，观察现象。

　　[生]观察并记录实验现象。

　　[师]板书方程式，并说明实验室中可通过此反应制备少量的二氧化氮。问：有没有同学愿意闻一下二氧化氮的气味？

　　[生]通过橡皮塞上的小孔，用“招气入鼻”法闻二氧化氮的气味，并告诉其他同学自己的亲身感受。

　　[师]用蘸有浓氢氧化钠的棉花球堵住橡皮塞上的小孔，防止二氧化氮逸散到空气中。

　　设计意图：通过铜与浓硝酸的反应制取二氧化氮，为硝酸性质的学习做铺垫，同时让学生亲身感受二氧化氮的颜色、气味，通过切身的体会习得的知识远比老师直接告知的知识牢固。

　　[设疑]二氧化氮的水溶性如何呢？能否通过实验来证明呢？

　　[生]可以通过橡皮塞上的小孔向分液漏斗中注水，观察现象。

　　[师]将反应后的溶液从分液漏斗的下口放出，然后用洗瓶直接向分液漏斗中注入水，并及时堵住小孔。同学们注意观察现象并记录。

　　[生]观察到红棕色的气体消失了，分液漏斗中的溶液呈无色。提出疑问：二氧化氮哪里去了呢？如果是简单地溶于水，溶液应该是有颜色的呀？

　　[师]请同学们带着疑惑阅读教材中的相关内容，看看二氧化氮溶于水究竟发生了怎样的变化？

　　[生]阅读教材，结合观察到的实验现象，得出结论：二氧化氮易溶于水并能与水反应生成无色的一氧化氮气体，写出正确的化学方程式和离子方程式，并分析该氧化还原反应。

　　设计意图：及时抓住学生的认知冲突，适时地引导学生看书，通过自己的能力解决问题，并用氧化还原的理论指导元素化合物知识的学习，学以致用。

　　[师]设疑：一氧化氮又有哪些性质呢？引导学生阅读教材并结合刚才的实验得出结论。

　　[生]通过刚才的实验，不难得出：一氧化氮为不溶于水的无色气体。通过阅读教材，知道：一氧化氮很容易与氧气化合生成二氧化氮气体。

　　[师]如何通过实验进行验证呢？

　　[生]可以通过橡皮塞上的小孔向分液漏斗中注入空气。

　　[师]肯定学生的想法。通过注射器向分液漏斗中注入空气，学生观察现象。

　　[生]观察到漏斗中的气体变为浅红棕色。

　　[师]向漏斗中再注入水，然后再注入空气，循环进行，直至注入空气后气体颜色无明显变化。

　　引导学生写出该过程中发生反应的方程式。

　　[展示]“资料卡片”：工业制硝酸的原理。

　　设计意图：学生通过观察实验现象，阅读教材自然而然得出二氧化氮和一氧化氮的性质，同时对两者之间的相互转化有更直观的了解。通过资料卡片的展示让学生了解工业制硝酸的原理，不仅拓展了知识面，也是学以致用的很好体现，同时让学生体会到化学是一门有用的学科，培养学生辩证的看待事物的思想。

　　本以为这节课的设计环环相扣，每一个知识点都是由学生自己得出，实验设计也很巧妙，学生的学习过程也很轻松自然，学习效果当然也不会差。谁料在教学的过程中，实验出现了意外，并没有完全按照设计的过程发展，以下是这节课的部分课堂实录。

　　三、课堂实录

　　实验过程中直到向分液漏斗中注入水，观察反应后溶液和气体的颜色都很顺利，接下来验证一氧化氮与氧气反应，向分液漏斗中注入空气后，并没有出现意料中的红棕色，仍然是无色。实验“失败”了，究竟是什么原因呢？学生开始有小小的骚动，怎么办？索性将这个问题抛给学生，学生立即按照平时的分组迅速展开了讨论，得出了以下几种可能的原因：

　　①生成的一氧化氮从橡皮塞上的小孔逸出了；

　　②生成的一氧化氮浓度太低了；

　　③空气中氧气浓度不够；

　　④一氧化氮与氧气反应生成的二氧化氮又溶于水了；

　　⑤向二氧化氮中注入水后的分液漏斗中根本没有一氧化氮生成。

　　听到同学们的这些回答，我不禁从心底里喊出“你们太棒了！”接着我又引导学生们分析哪种原因最有可能，可以如何改进实验进行验证。很快，他们排除了第一种可能，因为一氧化氮跑得没那么快！（同学们发出笑声）。接着，他们又开始小声地讨论，有的同学在翻书，几分钟后，得出了以下改进方法和结论：

　　原因①排除；

　　原因②可以让铜丝和硝酸多反应会儿，增大二氧化氮的浓度，以生成更多的一氧化氮；

　　原因③可以用纯氧代替空气注入分液漏斗；

　　原因④2NO+O2[=]2NO2，3NO2+H2O[=]2HNO3+NO，两个反应几乎同时发生，所以看不到红棕色；

　　原因⑤本实验中用排空气法收集二氧化氮，其中混有氧气，发生了反应：4NO2+O2+2H2O[=]4HNO3，所以当向分液漏斗中注入空气时，因为不存在一氧化氮，当然不可能出现红棕色。

　　（其中②和③可以通过实验进行探究、验证）

　　集体的智慧是无穷的！对于本节课学习目标的达成无需多言，通过这次的“意外”，他们不仅达成了既定的知识目标，同时解决了教材中的“科学探究”：⑴请你设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。⑵你的设计对工业生产硝酸有什么启示？这时我再给出工业生产硝酸的“资料卡片”，真正起到了学以致用，水到渠成的效果。在同学们意犹未尽的时候，下课铃响了，我又顺势提出了一个问题：能否设计一个实验，制备并验证一氧化氮的性质（颜色、水溶性、与氧气反应）？这个问题的提出不仅再次激起了学生强烈的求知欲，也为后面铜与稀硝酸的反应作了铺垫。我相信，有这节课的表现，下节课同学们一定能交上一份满意的答案。

　　四、教学反思

　　叶澜教授曾说：“课堂应是向未知方向挺进的旅程，随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景，而不是一切都必须遵循固定路线而没有激情的行程。”课堂教学不是预设的、一成不变的、僵化的程序。课堂教学中的一些“意外”或许会打乱原有的教学节奏，但教师千万不能轻易放弃或听之任之，而是要凭借教学机智及时的捕捉这样的生成性资源，对教学进度和教学方法做出调整。只要教师善于捕捉、灵活应用课堂中的“意外”，许多不曾预约的精彩也会不期而至。

　　参考文献

　　[1]林美凤.巧抓随机事件促进动态生成[J].中学化学教学参考，2010，（11）：22～23