海带提碘-初中-综合-教学设计

从海带中提取碘教学设计一、教学背景分析1、教学内容分析本节课选自鲁科版高中化学选修6。本节内容作为实验室实验。《实验化学》模块目标之一是让学生掌握基本的化学实验方法和技能，了解化学实验研究的一般过程，本节课的内容属于“物质的分离”这一主题。通过“从海带中提取碘”这一具体课题，不仅让学生掌握灼烧、过滤、萃取等分离方法的原理和操作技能，还要促使学生形成解决分离问题的一般方法和思路。2、学情分析知识层面：学生已经学习氧化还原反应的原理、熟悉并会利用氯溴碘的氧化性进行单质间的置换反应、知道海水提镁的工业流程，可见学生头脑中已经贮存有一定的化学实验的基础知识。能力层面：学生具备了一定的实验操作能力、基本上具备了较强的观察能力、逻辑推理能力和分析、解决问题的能力。认知障碍：学生在对物质分离的认知中缺少基于问题本质的概括和提炼，对结论的解释也缺少能够一而惯之的思路。二、教学目标（或任务）分析1、通过“从海带中提取碘”实验方案的设计，体验实验探究的基本过程，进一步发展学生解决综合实验问题的能力，增强将化学知识应用。2、通过“从海带中提取碘”实验方案的对比、讨论、评价，培养学生运用对比思维解决问题的意识和严谨求实的科学态度。3、通过“从海带中提取碘”实验方案的探究，掌握基本的化学实验方法和技能，培养学生探究精神和实践能力。4、通过比较实验室制取流程和工业生产流程的对比，让学生体会到实验室和化学工业生产的不同。培养学生具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度；关注与化学有关的社会热点问题，深刻理解化学、技术、社会之间的相互关系，赞赏化学对社会发展的重大贡献。教学重点：通过对比讨论，分析选择方案，体会化学科学价值。通过对比实验，自主问题探究，培养化学科学实践。通过对比评价，锻炼思辨能力，发展化学科学思维。三、教法、学法1、问题探究法：教学过程中精心创造条件，激发学生思考探究，并以问题为主线，通过师生共同探讨研究，得出结论，从而使学生对物质的分离的提取有了一定的认识，在做对比试验的基础上又能够产生新的问题，从而培养学生的问题意识和探究能力。2、合作探究法：通过师生之间、生生之间的相互合作讨论共同解决从植物中提取物质的相关问题。学生在教师的引导下逐渐深入知识的探究，逐渐理解知识掌握知识。通过合作探究充分的发现问题、提出问题、解决问题。合作探究让学生的学习变得更加快捷、学习效率能够极大的提高，从而更能激发学生的学习热情。3、对比归纳法：通过海带提碘提取方式的对比，氧化剂的选择，纯化方法的选择，引导学生对实验方案进行比较、归纳、总结、升华，变学生由被动的接受知识成自己主动地去学习、探索，提高学生的实验探究学习能力。四、教学过程1.教学思路了解现状激发热情科学实践建立模型对比讨论了解现状激发热情科学实践建立模型对比讨论优化方案追碘寻源展示方案2、教学环节课前微课学习：《身边的元素----碘》---基于微课的翻转课堂课堂教学教师活动学生活动设计意图环节一：追碘寻源展示方案微课学习《身边的元素----碘》环节二：对比讨论优化方案【展示】魔术表演：红酒变白酒，白酒变香槟，香槟变红酒。【引导】你知道这个魔术的主角是谁吗？你想做这个魔术吗？【引导】如果想做这个魔术，需要我们去制取碘，如何制取碘呢？通过微课学习，同学们已经知道海洋中碘的总储量很大，海带被称为“采碘能手”，所以工业上一般从海带中提取碘。那么实验室如何从海带中提碘呢?课前同学们已经设计了从海带中提取碘的实验方案。【展示】三位同学的实验方案环节二：对比讨论、优化方案【提出问题】通过这几位同学设计的方案，你认为他们设计的实验方案如何，有什么不同之处。师生讨论分析三种不同之处：提取方式的选择，氧化剂的选择，纯化方法的选择。教师板书：【提出问题】针对以上三个方面的选择，同学之间出现了分歧，那么以上方式方法的选择哪一种更好呢？接下来我们就逐一讨论。对比讨论1：提取方式的对比选择【提出问题】在提取方式的选择上主要有两种观点，即灼烧和浸泡，针对这两种方法，你认为哪一种方法更好呢？说出你的理由。【提出问题】到底两种方法哪一种更好呢？让我们以实验说话，课前化学兴趣小组同学针对这两种方法进行了对比试验。【教师】：播放学生实验【提出问题】：从实验中你认为灼烧和浸泡各有什么优缺点？教师追问：灼烧为什么可以提取更多的碘呢？【展示并讲解】请同学们观看海带浸出液中碘的主要存在形式，海带浸出液中有88.3%的碘以碘离子的形式存在，可以直接被氧化剂氧化，那么剩下的有机碘和碘酸根就无法被提取，如何将它们转化为碘离子呢？【引导】因此在实验室中如果想要从海带中提取更多的碘我们选择灼烧法。【提问】通过刚才的讨论同学们更加倾向于灼烧法提取海带中的碘，如果用于工业生产，你是工程师，你需要哪些设备进行灼烧？【提问】如果你是工程师，灼烧法提碘需要哪些设备和燃料？【展示】工业提碘的流程对比讨论2：氧化剂的对比选择问题串1：①为什么选用氯水做氧化剂？②为什么选用H2O2做氧化剂？③还可以选用哪些氧化剂？（Cl2、KMnO4、NaNO2、MnO2‥‥）④以上氧化剂的选择有何优缺点？⑤综合比较你会选择哪种氧化剂？【提问】问题串2：①若以H2O2作为氧化剂氧化碘离子是否还需要注意什么事项呢？【引导】H2O2用量会不会对氧化I-产生影响，比如H2O2用量太少或者太多【引导】H2O2用量太多会出现过量氧化吗？你能用实验证明H2O2过量会氧化碘单质吗？【展示】下面我们通过一组数据来探讨一下如果双氧水过量会对碘有什么影响。展示：相关电极电势（并解读）既然过量的H2O2会将生成的I2继续氧化，是不是我们之前讨论选择以H2O2做氧化剂氧化I-的方案依然不够完美呢？【展示】其他氧化剂相关电极电势【引导】选择双氧水做氧化剂我们需要注意什么？教师：如何确定H2O2能够恰好完全将溶液中的I-全部氧化为I2？【引导】：到底如何才能准确判断用H2O2氧化海带浸泡液中I-的反应终点，并准确测量出海带中碘的含量呢？今天我为同学们介绍用数字传感器测量海带中碘的含量的方法。【引导】介绍仪器和实验方法。【展示】：由于课堂时间有限，老师课前已经用该实验方法对和同学们手里一样的海带样品进行了试验，并得到了如下曲线。【引导】老师在实验过程中用了5g干海带灼烧后的浸泡液，氧化过程中消耗了8.46ml双氧水，请同学们计算你们的实验中应该加入多少双氧水。【引导】实验室中同学们已经确定用双氧水作为氧化碘离子的氧化剂，如果你是海带提碘工厂的工程师，你会选择何种氧化剂？【展示】双氧水的价格展示其它氧化剂的价格展示工业提碘的流程海带→浸泡→浸泡液净化→上清液→酸化→氧化（次氯酸钠、亚硝酸钠）→【观察】目不转睛的观察魔术表演【思考并回答】碘，想做这个魔术【思考并交流】设计实验方案从海带中提碘。【思考并交流】学生通过对比三组实验方案，发现三处不同之处学生各抒己见讨论回答灼烧可以提取更多的碘。灼烧可以将海带中的碘酸根和有机碘转化为碘离子。学生思考成本太大，工业生产选择浸泡法节约成本进行活动探究1将灼烧后的海带灰，倒入100ml烧杯中，用50ml量筒量取30ml蒸馏水并倒入烧杯中，用玻璃棒充分搅拌，然后用漏斗过滤【思考并交流】需要灼烧海带的高炉，还需要购买充足的燃料。选择浸泡法节约成本环保、操作、价格、用量、颜色、干扰等最终一直选择H2O2做氧化剂。H2O2+2I-+2H+=====I2+2H2O【讨论】还需要加酸酸化；H2O2用量太少不会将碘离子全部氧化，碘提取不完全向含有淀粉的碘水中加入H2O2，溶液颜色变浅，可以说明。学生质疑并有学生提供了其他氧化剂，同时有学生担心其他氧化剂也会过量氧化碘的问题学生有重新选择亚硝酸钠做氧化剂，但是被其他学生否定，因为其还原产物为NO污染环境学生：控制双氧水的用量学生：准确判断反应终点【观察并思考】体会数字化实验的曲线表征，判断反应的终点分析曲线的意义。学生通过计算得出需要加入5.1ml双氧水活动探究2：向过滤后的海带灰滤液加入1ml3mol/LH2SO4，用10ml量筒量取6ml1%H2O2并用玻璃棒充分搅拌，然后转移至分液漏斗中，加入2mlCCl4萃取分液。利用反萃取出现的颜色变化激发学生兴趣了解碘的来源，增强从海带提碘学习的欲望提升学生的对比分析和归纳总结的能力让学生利用已知信息，尝试设计实验流程，提高学生对植物中提碘的环节的认知认识海带灼烧过程中碘元素的变化由于课堂实验灼烧费时，而且产生大量的烟，因此在课堂上提供已经灼烧的海带灰利用氧化还原反应的原理解决实际问题并培养学生的环保和经济意识工业化需要考虑成本，而实验室实验不需要，实验室实验目的明确，一切为了实验目的。通过数字化实验感受新科技对化学学习的帮助。对比讨论3：纯化方法的选择【提问】如何提纯碘的四氯化碳溶液中的碘？【播放视屏】展示教师课前做的蒸馏实验并没有得到碘实验现象：50℃左右即出现紫红色蒸汽，77℃时大量紫红色蒸汽，蒸馏烧瓶中没有得到紫黑色的碘单质。【引导】学生分析实验没有成功的原因【引导】引导学生阅读书本P12“进一步探索”【引导】返萃取法利用碘难溶于水的性质优化方案【思考】利用碘的四氯化碳的沸点不同，采用蒸馏法提纯碘学生意识到在中学实验室无法进行减压蒸馏，因此舍弃蒸馏法实验现象解释：一方面碘在加热过程中升华，常压蒸馏，I2随CCl4挥发；另一方面CCl4中的碘含量很少，因此常压蒸馏后，在蒸馏烧瓶中得不到I2【阅读并总结】“用反萃取法将碘单质从四氯化碳溶液中萃取出来”和“升华法纯化碘”【倾听并思考】设计更佳的实验方案。让学生更深层次的认识碘的性质提高学生对实验预期现象的不同的分析能力让学生学会借助文献资料，提高学生查阅资料，提取信息的能力环节三：科学实践、建立模型【展示】实验室从海带中提取碘的流程：通过以上的对比讨论，我们最终将同学们设计的海带提碘的实验方案做了统一，即将提取方式选择了灼烧，将氧化过程中的氧化剂选择了H2O2，将碘的分离和提纯选择了反萃取，下面就让我们按照统一后的方案进行实践，即从海带中提取碘。【展示】工业生产提碘的流程干海带→浸泡→浸泡液净化→上清液→酸化→氧化（次氯酸钠、亚硝酸钠）→离子树脂交换吸附→解吸→碘析→精制→成品碘→残渣(加热)→上清液→返回实验探究3：向分液后的CCl4溶液中1-2滴氢氧化钠溶液，观察现象。【阅读并思考】建立模型：从植物中提取某些成分的技术路线：目标产品→确定原料→确定反应原理→设计反应路径→分离提纯产品归纳：富集--制备--纯化体会探究的乐趣，学生进行了魔术表演通过“从海带中提取碘”的实践活动，不仅让学生掌握了过滤、萃取等分离方法的原理和操作技能，还将化学实验技能同化学基础知识紧密结合，促使了学生形成解决物质提取和分离问题的一般方法和思路，培养了化学科学实践的能力。环节四了解现状激发热情【展示】通过向学生展示科学网发布的“海带制碘行业亟待国家扶持”阅读并思考让学生了解我国的需碘量和制碘行业发展的矛盾现状，激发学