北京市西城区重点中学2017年9月 高三化学 （人教版）北京高考卷实验探究问题复习课的设计讲义.doc

北京高考卷实验探究问题复习课的设计北京高考卷中的实验探究题是北京高考卷中非常亮眼的一道题目，题目会从学生比较熟悉的物质体系出发，带领学生对反应体系从现象到规律再到原理进行研究。充分地考察了学生应用化学基本知识和化学思维的能力。 实验探究题中涵盖的内容主要有物质性质、反应规律、化学反应原理以及实验方法解题时，学生需要依据现象进行多因素分析或猜想出微粒在特定环境中选择性地表达出的相应性质，同时运用反应原理解释或预测反应结果，或运用变量控制的思想进行验证性实验设计验证猜想的合理性。结合这样的特点，在复习实验探究问题时，需要解决的主要问题是三大部分：一、实验现象与微粒性质的对应 学生需要分析体系中所含微粒，并能从溶解性、氧还性、酸碱性等方面全面认识微粒的性质。同时根据反应现象准确分析微粒在题目环境中体现出的性质。 二、多因素分析与实验方案设计当体系中存在性质相似的多种微粒，或多种反应条件时，学生需要对产生现象的原因进行多因素分析，并提出猜想或运用控制变量的思想进行验证性实验方案设计。三、对实验结果进行理论分析学生需要对研究内容与实验结果所属范畴进行界定，并运用化学反应速率、化学平衡等化学反应原理知识对实验结果进行分析并解释说明。所以在实验探究问题复习时，需要帮助学生从这三个方面建立分析问题的角度和思路。在设计复习课时，可以寻找一些化学反应作为素材。这些反应体系的微粒具有多样性，或者微粒本身的性质具有多样性，抑或微粒间的反应受环境或条件影响较为明显。同时，反应中涉及的性质或原理应在中学涉及范围之内或可拓展范围之内，也就是说，具有可讨论性。课程架构一般可以从分析反应体系中微粒的性质，预测反应可能性开始。学生从多方面分析微粒性质，预测反应可能性从而推理可能观察到的现象。然后进行实验验证，通过观察实验现象，确定实际反应情况。当然在这个过程中会出现虽然相同现象，但反应却不同的情况，这时需要学生进行多因素分析，猜想可能性，通过控制变量，设计实验方案进行再验证，得出确定的反应情况。最后，运用化学反应原理对反应的具体情况进行合理的解释。复习课结束后，将课上内容进行整理与设计，设计成一道实验探究题，帮助学生巩固和提示解题思路和技巧。案例1：一堂课氧化还原反应的应用利用氧化还原反应获取物质课题名称利用氧化还原反应获取物质教学背景分析 高三一轮复习。学生掌握了氧化还原反应的基本知识，需要熟悉并应用这些知识解决问题。教学目标知识与技能：继续复习巩固氧化还原的相关知识。过程与方法：通过如何得到Cu2O的讨论，进一步巩固物质分类、物质的氧化还原性等知识，同时体会如何通过化学反应获取物质的一般方法。情感态度价值观：体会知识是有用的、在复习和解决问题中提高知识、方法和能力。教学重点如何利用氧化还原反应制备物质教学难点 总结出物质制备的一般方法教学资源实验（课前教师已经完成）ppt教学过程与方法环节 活动意图1.课题引入学生阅读关于铜、铁和铝的冶炼历史。思考：从氧化还原反应的角度看，同是还原氧化物，为什么制备铜、铁和铝的反应条件差别很大？从学生熟悉的金属冶炼开始，将资料和已有的知识相结合，体会氧化还原反应在物质制备方面的应用和影响反应难易程度的因素。2.应用提升教师提出问题：现有铜、氧化铜、硫酸铜和碱式碳酸铜等含铜物质，请你尽可能多地设计得到Cu2O的方法。学生首先自己思考，拿出方案教师和学生共同讨论，得出可能的制备方案教师展示几种比较成熟的方法。以Cu2O的制备为线索，让学生根据物质的分类、性质，讨论出可能的方案。过程中体会如何应用知识，最后形成方法。3.总结方法学生整理出制备物质的一般方法总结提升：如何通过化学反应获取物质的一般方法。4.反馈提高教师提出新问题：实验室一般用固体NaCl与浓硫酸反应制备HCl气体，但如果向NaBr固体中滴加浓硫酸一般得不到HBr气体，而是有红棕色物质生成，为什么？怎样才能用NaBr制备HBr气体？应用上述方法解决新问题。在问题解决中加深对物质性质的认识。板书设计获得物质的一般方法原料类别 价态差异确定最佳方案确定恰当的反应实验目标 教学设计说明本节课是高三复习课。学生已经学习了全部中学化学知识，刚刚进入总复习阶段。总复习不是总重复，要让学生有新的收获。这一阶段中学生已经复习了关于氧化还原反应的基本知识，学习的目的是为了应用知识解决问题。氧化还原反应的用途广泛，考虑到这是学生的第一轮复习，难度不易过大，重在知识、方法的应用上，所以本课的内容定在应用氧化还原反应制备物质，体会如何应用氧化还原反应的基本知识找到陌生问题的解决方法。一道题氧化亚铜（Cu2O）可用于制作船底防污漆，防止海生物对船舶设备的污损。某小组同学根据文献欲利用硫酸铜与亚硫酸钠反应制得氧化亚铜。（1）首先配置了0.5mol/L CuSO4和1mol/L Na2SO3，测得CuSO4溶液pH为3，Na2SO3溶液pH为10。用离子方程式表示Na2SO3溶液呈碱性的原因 （2）他们考虑到Cu2O为碱性氧化物，于是利用上述药品按如下方案进行实验：序号试管中的药品现象实验向2 mL Na2SO3溶液中逐滴加入CuSO4溶液有橙黄色沉淀出现，振荡后，沉淀消失，得无色溶液，放置后，与空气接触的液面变为蓝绿色。有同学认为实验彻底失败，但另有同学决定继续研究，查得相关物质信息如下：Cu2O：红色或橙黄色，不溶于水，遇H2SO4变为CuSO4和Cu，在空气中可溶于氨水并被氧化成深蓝色的Cu(NH3)42+。Cu2SO3：有白色和红色两种，遇H2SO4变为CuSO4、Cu和SO2。在空气中加热分解为Cu2O和SO2。一价铜在酸性溶液中不稳定，转变为Cu2+和Cu；与SO32-可有如下反应：Cu+3SO32-= Cu(SO3)33- K=109.2根据上述信息，同学们认为再按如下方案实验：序号试管中的药品现象实验向2 mL CuSO4溶液中滴加Na2SO3溶液开始沉淀颜色较浅，继续滴加Na2SO3溶液直到溶液的蓝绿色消失，产生橙黄色沉淀，滤出沉淀并洗净，将部分沉淀低温下烘干，沉淀转为砖红色。进一步实验证实砖红色固体为Cu2O，橙黄色沉淀的主要成分也是Cu2O。该小组同学认为可以用硫酸铜与亚硫酸钠反应制得氧化亚铜，该反应的离子方程式 （3）有同学根据查得的信息认为橙黄色沉淀中可能有Cu2SO3，现有稀硫酸、氨水，设计实验验证橙黄色沉淀中可能有Cu2SO3。试剂预期现象（4）为了探究实验中沉淀消失的原因，同学取实验中的橙黄色沉淀少许于试管中，加入Na2SO3溶液，振荡，沉淀消失，放置后得到与实验相同的现象。实验中沉淀消失的原因 用平衡移动原理说明无色溶液放置后，与空气接触的液面变为蓝绿色的原因 （5）另有同学注意到实验中开始得到的沉淀颜色较浅，于是将Na2SO3溶液稀释至0.25 mol/L后再加入到CuSO4溶液中，得灰黄色沉淀，滤出洗净后，加入稀H2SO4，结果只得到蓝色溶液，该沉淀中铜元素的价态主要为 。（6）经过多次实验，同学们得出用硫酸铜与亚硫酸钠反应制得氧化亚铜的过程中，试剂的用量很重要，一般Na2SO3过量30%效果最佳。案例2：一堂课课题解题指导之实验探究学习目标1. 通过实际问题的分析解决过程，训练解答实验探究题的方法。2. 熟悉巩固复杂体系中排除实验干扰的方法。3. 熟悉实验探究题的题设结构。重点与难点控制变量和排除干扰的实验设计方法。教学过程【环节1】研究pH1的FeCl2溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液，无现象；再滴加5滴5% H2O2溶液（物质的量浓度约为1.5 molL-1、pH约为5），观察到溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成（经检验为O2）的原因。【环节2】设计实验并验证上述实验过程中SCN-被氧化成SO42的原因。【环节3】总结解答实验综合题的方法。【环节4】学以致用，解释并设计实验证实pH=3的FeCl2溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液，再滴加5滴5% H2O2溶液（物质的量浓度约为1.5 molL-1、pH约为5），液体红色并未褪去的原因：一道题甲同学进行Fe2+还原性的实验，针对异常现象进行探究。步骤一：制取FeCl2溶液。向0.1 molL-1 FeCl3溶液中加足量铁粉振荡，静置后取上层清液，测得pH1。实验二：向2 mL FeCl2溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液，无现象；再滴加5滴5% H2O2溶液（物质的量浓度约为1.5 molL-1、pH约为5），观察到溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成（经检验为O2）。（1）用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因： 、 。（2）甲探究步骤二中溶液褪色的原因：I. 取褪色后溶液两份，一份滴加FeCl3溶液无现象；另一份滴加KSCN溶液出现红色；II.取褪色后溶液，滴加盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。III. 向2 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液中滴加2滴0.1 molL-1 KSCN溶液，变红，通入O2，无明显变化。 实验I的说明 ；实验III的目的是 。得出结论：溶液退色的原因是酸性条件下H2O2将SCN-氧化成SO42-。（3）甲直接用FeCl24H2O配制 molL-1 的FeCl2溶液，重复步骤二中的操作，发现液体红色并未褪去。进一步探究其原因：I用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl3溶液，前者有丁达尔效应，后者无。测所配FeCl2溶液的pH，约为3。由此，乙认为红色不褪去的可能原因是 。II查阅资料后推测，红色不褪去的原因还可能是pH较大时H2O2不能氧化SCN-。乙利用上述部分试剂，通过实验排除了这一可能。乙的实验操作及现象是：步骤试剂及操作现 象i 生成白色沉淀ii向i所得溶液中滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液 案例3：一堂课课题名称硝酸银与碘化钾反应的研究教学目标知识与技能：复习巩固认识物质性质的三个方面溶解性、氧还性、酸碱性。 复习巩固电化学知识。过程与方法：巩固复杂体系中多因素分析和变量控制设计实验的方法。情感态度价值观：体会控制在化学反应中的重要性。教学重点复习巩固认识物质性质的三个方面溶解性、氧还性、酸碱性巩固复杂体系中多因素分析和变量控制设计实验的方法教学难点巩固复杂体系中多因素分析和变量控制设计实验的方法教学过程与方法环节 活动意图1.课题引入问题1：分析硝酸银溶液与碘化钾溶液反应的可能性，并说明理由。强化学生从溶解性、氧还性、酸碱性三个角度分析物质的化学性质，分析反应的可能性。2.问题研究问题2：理论上分析硝酸银溶液与碘化钾溶液能发生氧化还原反应，请设计实验证明。问题3：实施实验，并观察记录现象。分析哪些现象能说明两种物质发生了氧化还原反应，并说明理由。多因素分析，控制变量实现非接触反应利用原电池装置；现象与结论的对应关系需要排除体系中其它氧化性物质的干扰（NO3、O2）。3.原理解释问题4：为什么两种物质通常条件下发生的是复分解反应，而非氧化还原反应。从化学反应原理解释反应规律反应速率角度、化学平衡角度。4.总结提升问题5：认识物质性质有哪些角度？可以从哪些方面解释物质间反应的情况？巩固认识物质性质的角度、和解释问题的角度。一道题某小组研究AgNO3溶液与KI溶液的反应（1）分别配制0.1mol/L的两种溶液，测的AgNO3溶液pH约为2。 用离子方程式表示AgNO3溶液显酸性的原因_。（2）分别取1mL两种溶液混合，立即产生大量黄色沉淀，写出离子方程式_。（3）Ag+有较强氧化性，I-有较强还原性。该小组同学利用下图装置a探究两种溶液能否发生氧化还原反应。装置a现象开始时电流表指针偏转； 一段时间后K