实验室制取氧气时高锰酸钾的用量探究教学设计

“实验室制取氧气时高锰酸钾的用量探究”教学设计泉州市城东中学郑秀明教学内容分析本节课是一节实验探究课，又是一节复习课，是教材内容的拓展与延伸。它以上教版初中化学上册课本的基础实验1《氧气的制取与性质》的内容为依托，以发现问题为导向，以复习“根据化学方程式的计算”为重点，以实验探究为主线，重视引导学生对所学知识的灵活运用，及时发现和解决实践活动中存在的问题。通过学习让学生掌握科学探究的基本方法，培养学生科学探究的精神，激发学习化学的兴趣，增进对科学的情感，养成良好的科学素养。根据上教版初中化学上册课本55页的基础实验1《氧气的制取与性质》的实验过程，氧气的制取实验步骤的第（2）（3）中这样描述：向试管中加入少量高锰酸钾粉末，使其平铺于试管底部，按第35页图2-8所示组装实验装置。在接近试管口的地方放置一小团蓬松的棉花团。（3）先均匀加热试管，再集中加热试管底部，当有连续气泡均匀冒出时，开始收集气体。连续收集三瓶气体，并使其中一瓶存有少量水。在这个实验中，要制取三瓶的氧气是一个明确的数字，而用少量的高锰酸钾制取是个模糊的数字。学生在做实验室时高锰酸钾的用量基本把握不准，最后制取的氧气要么不够，要么量太多而导致高锰酸钾药品浪费或回收处理造成麻烦。因而，我认为教材在这里要写出明确的用量较为妥当。基于上述原因，我在学生学完“根据化学方程式计算”和“化学反应中的质量关系”这两节课后，学生已基本具备了根据化学方程式计算的基本技能和掌握了科学探究的基本方法。然后通过本节课来引导学生发现问题，提出质疑，并通过实际的计算确定高锰酸钾的大概用量，最后通过实验探究验证计算的用量是否准确。这样，既能激发学生的学习兴趣，又能培养学生的探究精神，思维方法，动手能力,让学生真正体会到化学在生产、生活、科研中的实际运用，体现了本节课的教育价值。这节课是一节定量研究课，它源于课本，又高于课本。不论对学生的学习还是老师的教学都是一节非常有意义的课。因为这也是一节实际运用的课。既体现了化学知识的外在学习功能，有体现了化学知识内在的教育功能；既培养了学生的思维能力，有培养了学生操作能力。而且，在这节课的学习中，怎样学习和研究化学需要运用的基本科学方法（学习化学需要进行化学实验、学习化学需要进行科学探究、学习化学需要使用化学符号）全部得到运用，作用非同一般。因而，这节课是定量实验、化学思想和化学方法的完美结合。二、学情分析在上本节课前，学生已学完“根据化学方程式计算”，基本掌握了根据化学方程式计算的方法与技巧，对通过所要收集三瓶氧气的量来计算高锰酸钾的质量问题不大，但如何根据氧气的体积算出它的质量，和如何计算集气瓶的体积需要教师的引导，这应该是一个难点。对于科学探究的方法和步骤，学生在第一章第三节怎样学习和研究化学中有了初步的了解，对定性探究有了初步的认识。在第四章第2节化学反应中的质量关系中对科学探究有了较为完整的学习和实践，对定量研究也有了一定的认识。因而，学生也具备了一定的初级探究能力，知道如何进行科学探究。对于实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的实验操作，学生已经学过并实际动手操作了一次。虽然学生并不熟练，但掌握了制取的基本方法，本节课刚好又是他们再次实践的好机会，有利于他们对这种技能的熟练掌握。设计思路本节课的设计思路：设置问题情境：大家在实验室制取氧气时高锰酸钾的用量大约是多少？能收集到三瓶的氧气吗？若不行，那咋办？若太多了，咋办？----探究高锰酸钾的用量（既要满足实验所需的用量，又要考虑节约药品）------提出问题：制取三瓶氧气需要高锰酸钾的质量是多少？-----做出猜想（猜想的依据是什么？如何计算？通过教师的引导，让学生根据所学的知识完成）----制定探究的方案（根据计算出的结果，先称量高锰酸钾的质量，然后按实验室制取氧气的步骤，验证是否能收集到三瓶）---进行化学实验----收集证据，得出合理的结论-----实验反思（实验中存在哪些问题，如何解释？还应注意哪些问题/）--填写实验报告四、教学目标1、通过探究实验室制取氧气时高锰酸钾的用量，认识科学探究的意义和基本过程，增进对科学探究的体验。2、通过高锰酸钾用量的计算，巩固根据化学方程式进行相关计算的知识，熟练掌握计算的基本技能。3、认识定量研究对化学科学发展的的重要作用。4、通过实验探究熟练掌握实验室用高锰酸钾制取和收集氧气的基本技能。五、重点、难点重点：探究实验室制取氧气时高锰酸钾的用量，认识科学探究的意义和基本过程，增进对科学探究的体验。难点：如何通过收集氧气的体积计算高锰酸钾的用量。六、教学过程教师活动学生活动设计意图【创设问题情境】：大家在基础实验1---氧气的制取与性质中加入的高锰酸钾的量大约是多少？你能收集到几瓶的氧气？氧气的性质实验按课本的需要是三瓶，而我们发现同学收集的量往往不够。【交流讨论】有哪些原因导致的？【归纳小结】装置漏气、没有及时收集氧气、高锰酸钾的量不足等。。。。。。这就要求我们在实验时操作不仅要规范，而且高锰酸钾用量要足。但高锰酸钾的用量多了，又浪费药品，我们该怎么办？【导入新课】：今天我将和大家一起来探究实验室制取氧气时高锰酸钾的用量。这种定量探究的方法在工农业生产、生活和教科研中经常被使用，希望大家通过学习给予掌握。【引言过渡】首先，我们一起回忆一下科学探究的一般步骤。【科学探究的一般步骤】：提出问题：实验室制取氧气时高锰酸钾的质量是多少？猜想与假设：。。。。。。。（依据是什么？）制定解决问题的思路与方案进行化学实验收集证据结论与反思【交流讨论】如何通过计算确定高锰酸钾的质量？这是猜想的依据。【教师引导】现在要制取三瓶的氧气，这是已知条件，如何根据氧气的量作为已知，求出反应物高锰酸钾的量？它们之间有何等量关系？能运用所学的什么知识进行计算？【分析讲解】-在我们所你学过的知识中牵涉到两类计算，一是根据化学式计算；二是根据化学方程式计算。根据化学式计算往往运用于对化工生产中某些产品的质量分析，设法测定其中某元素的含量。如：所施氮肥中氮元素的含量。而根据化学方程式计算则常用于研究化学变化中物质之间的质量关系，以便在日常生活、工农业生产、教科研中更好地认识、控制和运用化学反应。【提出问题】根据以上分析，计算高锰酸钾的质量将采用哪种方式计算？------根据化学方程式计算【提出问题】三瓶氧气的质量是多少？如何计算？【引导分析】由于气体的质量比较小，托盘天平的误差较大，不适宜用托盘天平去称量气体的质量，通常采用液体量取法量气体体积，进而通过质量=密度﹒体积的公式计算。【解决问题】学生根据教师的引导分析动手计算，汇报结果。【分析评讲】通过幻灯片评析学生计算的结果，达成共识。【讨论实验探究的方案】根据计算的结果，称量高锰酸钾的质量，按实验室制取氧气的步骤进行，观察是否能收集到三瓶的氧气？【提出问题】为了保证实验顺利进行应注意哪些问题？【教师总结】1、装置的气密性要好2、实验操作要熟练、流畅3、酒精灯的火焰要集中在要药品的部位加热。4、药品称量要准确…………….【分组实验】实验室制取氧气并收集。【收集证据】根据实验过程中观察到的现象和实验的最终结果，进行归纳总结。【结论和反思】通过实验验证理论猜想的数据，反思实验中存在的问题。【归纳总结】通过实验验证的结果，与学生共同分析存在的原因并填写本次实验的报告单。发现问题、提出问题，思考问题回忆探究的步骤，思考探究的问题。与同学讨论探究的方案。交流讨论、发表见解听讲、思考、讨论、回答思考、回答计算、发言听讲、发言交流讨论、发表见解讨论、回答听讲、熟记动手操作观察、记录分析、归纳、总结观念为本的教学设计是一种以问题的解决为过程目标，以观念的构建为最终目标的教学设计。因而在此设计问题情境，让学生思考，提供一种探究欲望和气氛，促使学生自由地、积极主动地思考与探索，直至问题解决和规律发现。对初中生来说，定量实验探究是一个高要求，而且让学生自主设计实验方案也是个难点。但通过老师的引导，师生共同合作，学生能克服困难，完成目标，获得感更为强烈，学习的欲望也会被充分调动起来。从中体现了化学学习的特点----需要化学实验和科学探究。通过探究实验室制取氧气时高锰酸钾的用量，认识科学探究的意义和基本过程，增进对科学探究的体验，复习探究的步骤，养成良好的科学素养。这是本节课的难点。通过生成物的需求量求反应物的用量，引导学生通过所学知识---根据化学方程式的计算加以解决，学以致用。通过分析讲解，既要培养学生的分析问题的能力，又要培养学生的思维能力和解决问题的方式方法；既要让学生懂得如何运用知识，又要让学生了解知识的使用价值，体现了化学思想和知识的教育功能。通过引导分析如何去量气体体积、根据体积换算质量，最后根据生物的质量计算反应物的质量。巩固实验基本操作和相关的计算技能，一举两得。通过评析学生的计算的过程，帮助学生及时纠正错误，巩固知识点。对计算的结果达成共识，有利于下一步的探究实验。培养团结合作的精神、勇于探讨的学习惯。通过归纳总结，帮助学生巩固实验注意事项，有利于实验的成功。培养学生的动手能力，熟练掌握实验室制取氧气的实验技能。体验实验过程的乐趣和成功后的获得感。培养学生的观察能力和归纳总结能力，养成良好的实验探究习惯。通过反思，培养学生分析问题的能力，严谨的思维习惯和良好的学习态度。七、作业布置：填写实验室制取氧气时高锰酸钾的用量探究的实验报告单八、板书设计：“实验室制取氧气时高锰酸钾的用量探究”【科学探究的一般步骤】：提出问题：实验室制取氧气时高锰酸钾的质量是多少？猜想与假设：。。。。。。。（依据是什么？）制定解决问题的思路与方案进行化学实验收集证据结论与反思《实验室制取氧气时高锰酸钾的用量探究》实验报告实验日期：年月日实验人员：城东中学初三年班号姓名指导者：老师合作者：【实验目的】1.熟练组装加热高锰酸钾制取氧气的实验装置，并能制取和收集氧气；2.通过探究实验室制取氧气时高锰酸钾的用量。【实验用品】，1.药品：高锰酸钾2.器材：托盘天平、砝码、钥匙、铁架台（带铁夹）、大试管、单孔橡皮塞、橡皮管、玻璃导管、集气瓶、水槽、毛玻璃片、棉花、火柴、酒精灯、烧杯、木条、木块、纸片等。【活动探究】1、提出问题：实验室制取氧气时高锰酸钾的用量是多少2、猜想与假设：高锰酸钾的质量约为克计算步骤：3、设计方案：4、进行实验：氧气的制取实验步骤实验现象实验结论（1）按如图所示方式检查气体发生装置的气密性。现象：说明装置的气密性（2）①用一瓶集气瓶装满水，倒入量筒量取集气瓶中水的体积ml,算出高锰酸钾的质量克，用托盘天平称量高锰酸钾的质量，放入纸槽中，然后慢慢将粉末送入试管中，使其平铺于试管底部，在试管口塞一小团蓬松的棉花，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管，然后将试管固定在铁架台上（如图所示）；②将三瓶集气瓶分别盛满水，用玻璃片盖住瓶口，然后连同玻璃片倒立在盛水的水槽内。（3）先均匀加热试管，再集中加热试管底部，当有气泡时，开始收集气体。连续收集三瓶气体。加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式：（4）气体收集完毕后，先将，再。（5）拆卸实验装置，洗涤仪器，整理试验台。5、实验结论：6、实验反思通过本节实验课，我的收获是