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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


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 2. 应用 提升

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? 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。 学生整理出制备物质的一般方法

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。 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 4. 反馈 提高

总结提升:如何通过化学反应获取物质 的一般方法。

教师提出新问题:实验室一般用固体 应用上述方法解决新问题。在问题解决 NaCl 与浓硫酸反应制备 HCl 气体,但如 中加深对物质性质的认识。 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?

板书设计
获得物质的一般方法 类别 价态差异 目标 原料 确定恰当的反应 实验 确定最佳方案

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 实验Ⅰ 试管中的药品 向 2 mL Na2SO3 溶液中逐 滴加入 CuSO4 溶液 现象 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。 2一价铜在酸性溶液中不稳定,转变为 Cu2+和 Cu;与 SO3 可有如下反应: Cu++3SO32-= Cu(SO3)33K=109.2 根据上述信息,同学们认为再按如下方案实验: 序号 实验Ⅱ 试管中的药品 向 2 mL CuSO4 溶液中滴 加 Na2SO3 溶液 现象 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Ⅰ中沉淀消失的原因,同学取实验Ⅱ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Ⅰ相同的现象。 实验Ⅰ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Ⅱ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 学习 目标 重点 与难 点 解题指导之实验探究 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。 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 pH<1 的 FeCl2 溶液中滴加 2 滴 0.1 mol?L-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 mol?L-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 mol?L-1 KSCN 溶液,再滴加 5 滴 5% H2O2 溶液(物质的量浓度约为 1.5 mol?L-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 mol?L-1 FeCl3 溶液中加足量铁粉振荡,静置后取上层清 液,测得 pH<1。 实验二: 向 2 mL FeCl2 溶液中滴加 2 滴 0.1 mol?L-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 mol?L-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 mol?L-1 FeCl3 溶液中滴加 2 滴 0.1 mol?L-1 KSCN 溶液,变红,通入 O2,无 明显变化。 ① 实验 I 的说明 ;②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 FeCl2· 4H2O 配制 ① mol?L-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 ② 。 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 i ii 试剂及操作 ③ 向 i 所得溶液中滴加 0.1 mol?L-1 FeCl3 溶液 现 象

生成白色沉淀 ④

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
1. 课题 引入 2. 问题 研究

活动
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。

意图
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。 多因素分析,控制变量——①实现非接 触反应——利用原电池装置;②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) 。

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。 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。 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?

3. 原 理 解释 4. 总结提 升

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。 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 KI 溶 液变黄,加入淀粉液 变蓝。

根据现象甲同学得出结论,在一定条件下 Ag+与 I-能发生氧化还原反应。 乙同学认为甲的结论不严谨,理由是:还存在以下可能: i.空气的 O2 氧化了 Iii.?? ①写出可能 ii:_________。 ②在下面空白处画出验证可能性 ii 的装置图或实验流程图。

③一段时间后,甲同学在装置 a 中观察到某一现象,得出了肯定的结论“在一定条件下 Ag 与 I-能发生氧化还原反应”。这一现象是:__________。 写出装置 a 中负极的电极反应:__________。 (4)两种溶液直接混合为什么发生复分解反应,而非氧化还原反应。请从化学反应原理 角度做出合理解释:__________。
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