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一、学情不同,选择的教学切入点不同
1. 氧气
氧气是学生开始学习化学以来,最先接触并且需要系统学习的一种物质。学习之前,学生只有小学科学中学到的一些与氧气有关的知识,了解的并不深入,仅仅停留在知道的层面:学生对氧气的感性认识缺乏,学习氧气的性质,特别是物理性质学习之前,就显得较为抽象,更不用说对化学性质的感性认识。这样,学生学习起来困难比较大,入门较困难,因此教师应从认识物质的物理性质的顺序切入。
2. 二氧化碳
对于二氧化碳来说,学生的感性知识比学习氧气要多,不但小学科学已经有所接触和学习,而且生物课也学习过它的某些知识,日常接触也多一些。在化学课上,学生已经系统地学习了氧气的有关知识,包括氧气在自然界的存在、性质、制法和用途等知识,对系统地学习另外一种常见的物质的性质,困难应该小得多,因此教师应从类比探究物理性质的知识切入。
二、课标要求不同,确立的教学目标不同
1. 氧气性质的教学
氧气性质的教学,侧重于学习方法的传授,即学习一种物质性质方法的传授。例如学习物质的物理性质时,教师侧重于教学生怎样学习一种物质的物理性质的方法,并教会学生从物质的颜色、状态、气味、溶解性、熔点、沸点、密度等方面学习物质的物理性质。学习化学性质时,教师先教学生怎样观察实验,再演示实验,然后学生分组实验,最后归纳总结化学性质。所以,氧气性质的教学,除知识与技能外,更侧重于方法的学习。
2. 二氧化碳性质的教学
二氧化碳性质的教学,除知识与技能外,则更侧重于方法的应用和掌握。例如在二氧化碳性质的教学中,通过探究实验学习物理和化学性质,学生自己分析概括总结。
三、目标不同,选择的教学方法不同
1. 氧气的教学
导入上教师尽可能地采用设问、实验或影视资料引入课题,造成悬念,激发学生的求知欲望。讲课上尽量采用直观教学法,帮助学生学习氧气的性质。学习氧气的化学性质时,可结合生动的先演示和再分组实验的方法,帮助学生学习氧气的化学性质。归纳上在教师的指导下,经过归纳、分析、总结,得出氧气的性质。
2. 二氧化碳的教学
在学生认识了氧气的基础上,除保持教学方法的直观性外,教学上尽可能让学生运用学习氧气性质的方法自己探究、自己观察、自己分析、自己总结二氧化碳的性质。例如通过学生的探究实验,学氧化碳的溶解性及与水作用;分析概括二氧化碳的性质,并联系已学习的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
四、方法不同,设计的师生互动不同
1. 氧气
教学基本思路:(1)创设情境:人类的呼吸离不开氧气,你对它了解多少呢?(2)观看影像资料或图片:了解自然界中的氧气和氧气的三态变化。(3)探究活动:木炭、铁丝、蜡烛在空气和氧气中能否燃烧?燃烧现象有什么不同?说明了什么?(4)归纳总结:学生在教师的指导下,分析总结得出氧气的物理性质和化学性质。
2. 二氧化碳
教学基本思路:(1)创设情境:同学们,在生物课里我们了解到了自然界里的二氧化碳总在不断地消耗、生成,你知道二氧化碳消耗、生成的某些变化吗?(2)学生阅读归纳小结:二氧化碳在自然界碳循环中的地位和作用,对自然界和人的影响。(3)交流讨论:日常生活中见到或听到的有关二氧化碳的知识。(4)实验探究:二氧化碳的溶解性及与水的作用。(5)指导学生分析概括:概括二氧化碳的性质,并联系已学的反应实例归纳分解反应和化合反应的特点。
在氧气性质的系统学习中,主要是帮助学生将氧气的性质进行较为全面的总结、深化和拓展,让学生理解氧气是一种比较活泼的物质。而对于二氧化碳的化学性质,学生了解得就比较少了。学生对于二氧化碳化学性质的认识可能停留于使澄清石灰水变浑浊的实验,但学生对于原理却不明白。因此,二氧化碳化学性质的教学,需要我们从生产、生活以及实验中的一些现象入手,从理论上作出解释,并完善二氧化碳气体的化学性质。由于两种气体的性质差异较大,教师可以在二氧化碳的教学中做一些联系和对比,使学生的学习得到巩固。
五、内容不同,教学侧重点不同
1. 氧气教学注重学法指导
氧气性质的教学是学生认识身边化学物质的第一种物质,是学生学习元素化合物起始阶段,教师在教学时应通过大量的实验、图片、生活已有的经验、生活实例等感性、直观的素材,让学生在体验中学习,培养学生学习元素化合知识的科学方法,架构认识元素化合物知识的基本框架。同时在实验中,教师要培养学生养成良好的实验习惯、规范的实验操作、认真分析实验现象、正确得出实验结论等实验基本技能,为后来学习探究二氧化碳性质打下坚实的基础。
2. 二氧化碳教学关注实验探究
二氧化碳教学是建立在氧气的教学基础上,是学生学习元素化合物知识再认识的过程。氧气化学性质探究教学上侧重于根据氧气能够跟许多物质发生化学反应的实验事实,推断出氧气是一种化学性质比较活泼的气体。而在二氧化碳化学性质探究教学上,则侧重让学生立足于科学严谨的探究实验过程和实验现象,在实验过程中对现象变化和差异进行对比和分析,推断出二氧化碳的相应的化学性质,从而为今后进一步学习探究酸、碱、盐、氧化物等物质起到承上启下的作用。
(一) 考点解读
1.了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途,了解它们在性质上存在差异的原因。
2.了解木炭、活性炭的吸附性,知道活性炭是一种常用的吸附物。
3.知道单质碳的化学性质。
【例题】(2014・重庆)“碳海绵”是已知最轻的固体材料,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质),具有疏松多孔结构。下列关于“碳海绵”性质的推测一定有错误的是(
)
A.碳海绵有吸附作用
B.碳海绵是灰黑色固体
C.碳海绵易溶解于水
D.碳海绵燃烧会产生二氧化碳
【解析】本题通过创设情境,考查碳单质的性质及用途。碳的单质中,由于碳原子结构排列不同,其物理性质有很大差异:金刚石是元色透明固体,质坚硬,可以切割玻璃和安装在钻探机的钻头上;石墨质软,可作铅笔芯,有滑腻感,可作剂,能导电,可作电极;活性炭疏松多孔结构,具有吸附性。碳单质的化学性质相同,都具有可燃性和还原性:充分燃烧会生成二氧化碳,不充分燃烧生成一氧化碳;在高温下能还原氧化铜,能与二氧化碳反应生成一氧化碳。据此分析,石墨烯和碳纳米管与活性炭性质相似,具有吸附性;碳的几种单质中除金刚石外多数都是灰黑色固体;碳的各种单质均不溶于水;碳的单质燃烧后都会生成二氧化碳。综上,C项一定不正确。
【答案】C
【点评】此类题主要考查碳单质的典型性质,包括金刚石、石墨和无定形碳等典型的物理性质,以及碳在常温下化学性质不活泼、高温时与氧气及某些氧化物反应的化学性质等。解答此类题的关键,是记住碳的几种单质的典型物理性质及共同的化学性质。
(二) 考点演练
【基础强化】
1.金刚石、石墨和C60。都是由碳元素组成的单质,下列说法正确的是(
)
A.它们是同一种物质
B.它们碳原子的排列方式不同
C.它们的化学性质不同
D.它们的物理性质相同
2.(2014・临沂)在书写具有保存价值的档案时,最好使用(
)
A.铅笔
B.纯蓝墨水笔
C.碳素墨水笔
D.圆珠笔
3.下列说法不正确的是(
)
A.利用木炭的还原性由CuO冶炼铜
B.天然金刚石是最硬的非金属单质,可制成钻石
C.利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味
D.利用石墨的导电性制造石墨电极
4.碳元素有A、B、C、D四种固体单质。A为很软的矿物,可作铅笔芯或电极;B能使红墨水褪色,具有疏松多孔的结构;C是自然界最硬的物质之一,可用它切割玻璃;D是一种相对分子质量为720的新型物质,可作超导体材料和纳米材料。
(1)写出各物质的名称:A____,B____,C____。
(2)写出D的化学式:____。
【能力提升】
1.齐白石最大尺幅黑白作品《松柏高立图篆书四言联》,以4.255亿人民币被拍出。其画用墨汁的主要成分是炭黑,它能使画很长时间不褪色。这是因为墨汁中的主要成分炭黑具有(
)作用也需要二氧化碳,干冰用于人工降雨和作制冷剂;二氧化碳对环境造成的影响是温室效应。一氧化碳的物理性质有:无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水;化学性质有:可燃性和还原性;一氧化碳有剧毒;一氧化碳主要用于燃料和冶炼金属。一氧化碳和二氧化碳在一定条件下可以互相转化。据此分析,D正确。
【答案】D
【点评】此类题主要考查二氧化碳和一氧化碳的性质、主要用途,以及二氧化碳对环境造成的影响和一氧化碳的毒性等。解答此类题的关键,是把握二者的本质区别和联系。
(二) 考点演练
【基础强化】
1.(2014・苏州)下列关于二氧化碳的说法正确的是(
)
A.二氧化碳不供给呼吸,也不能作为植物养料
B.实验室常用纯碱粉末和盐酸制取二氧化碳
C.干冰可用作制冷剂和制造舞台云雾
D.若二氧化碳在空气中含量过高,则会引发酸雨
2.下列关于一氧化碳和二氧化碳的说法正确的是(
)
A.都比空气重
B.都可以用碳和氧气反应得到
C.都有还原性
D.都能和澄清石灰水发生反应
3.发现室内煤气泄漏使人中毒时,首先应做的是(
)
A.迅速做人工呼吸
B.立即关闭煤气阀门,打开门窗
C.拨打急救电话120
D.立即打开换气扇开关
4.“低碳生活”是指在生活作息时减少能量耗用,使二氧化碳排放降低的一种时尚生活方式。下列不符合“低碳生活”主题的是(
)
A.用旧报纸制铅笔杆
B.参加“地球熄灯一小时”活动
1.在全书中的地位
前一章向学生介绍了化学的研究内容、方法、与人类生活的关系。本章从学生非常熟悉的空气、氧气、二氧化碳、水四种物质入手,联系学生日常生活中的切身感受,从学生已经知道的小问题开始,围绕物质的组成、性质、用途、与生产、生活相关的方面,展开一系列的“活动与探究、交流与讨论、联想与启示、拓展视野”……激发学生学习兴趣的同时,培养学生运用知识解决身边实际问题的能力。本章是第一章内容的具体化,它也是迈入化学之门的第一步。从本章开始,学生真正接触到比较具体的宏观化学物质,为下一章学习物质的微观结构进行了铺垫。
2.知识结构
本章十分清晰地分为四个部分,围绕空气、氧气、二氧化碳、水四种物质进行教学。
本章起始提出四个问题:
(1)我们时刻都无法离开的空气和水由什么组成?
(2)氧气是一种什么样的气体?
(3)二氧化碳会发生哪些神奇的变化?
(4)空气、氧气、水、二氧化碳在生产、生活中起什么作用?
让学生在学习时紧紧以这四个问题为起点,展开一系列的探讨。
第一节主要介绍了空气的成分及其发现历史,加强氮气和稀有气体用途的内容,认识空气对人类生活的重要作用。增加了自然界十分重要的“生物固氮”的介绍,扩展了有关目前空气污染的篇幅,结合空气质量日报进一步培养学生的环保意识。
第二节从氧气的物理性质入手,通过“生命活动需要氧气”重要意义的提出,了解自然界的氧循环,引申出氧气的化学性质,认识氧气能跟许多物质发生氧化反应。各以一种非金属、金属、有机物与氧气的反应为例,说明氧化反应以及剧烈和缓慢两种状态的存在。以大量图片展示氧气的用途。对氧气的获得仍从工业制法和实验室制法两个方面介绍,初步学习实验室制取氧气。在练习与实践中还增加了“双氧水分解制取氧气”的方法。
第三节根据学生以往生活、学习中对二氧化碳在自然界的循环的了解,简介日益严重的“温室效应”,对二氧化碳作初步的认识。通过对二氧化碳的三态的描述,结合相关实验,学氧化碳与水的反应。由二氧化碳灭火器引出“二氧化碳的制取及性质实验”,初步学习在实验室制取二氧化碳。最后探讨二氧化碳对人体健康可能所造成的不良影响。
第四节中的“水”是日常生活中接触最多的物质,在“已经知道”中提出了四个问题用以提示在学习过程中应考虑的一些内容。通过“电解水的实验”认识水的组成,留下更多的篇幅用以介绍“水的净化、水污染与水资源的保护”,使学生知道纯水与矿泉水、硬水与软水等的区别,了解净化水的常用方法;了解造成污染的主要原因;知道为什么要防治污染,对人类有何意义;并能为保护环境提出合理化建议。
二、本章特点、重点、难点
1.特点:
(1)空气、氧气、二氧化碳、水是与人类生存密切相关的几种物质,容易引起学生的学习兴趣。通过这四种物质的学习,也即对最常见的混合物、纯净物;非金属单质、非金属化合物有了基本的认识。
(2)本章内容多、知识全面,按“物质名称 —— 组成成分 —— 主要性质 —— 主要用途 —— 主要制法 —— 污染及防治”的基本思路学习物质有关知识,为今后化学知识学习做好准备。
(3)已经涉及到简单的化学用语、文字表达式,最基本的质量守恒定律的运用。
(4)与生物学、物理知识结合紧密:植物固氮、温室效应、氧气、二氧化碳和水在自然界的循环、生命活动需氧、二氧化碳、饮用水与健康、植物的光合作用等:“空气中氧气含量的测定”实验、图 2——3 “捕捉”空气实验、氧气、二氧化碳、水的三态变化等。
(5)“活动与探究”之后往往根据实验结果的可能,提出实验结果误差的因素分析,或者由实验现象得到的结论。使学习的内容很有层次性、趣味性,并为后续的学习作了简单的铺垫。
2.重点
(1)空气的组成
(2)氧气的化学性质和实验室制法
(3)二氧化碳的化学性质和实验室制法
(4)水的组成、净化
3.难点
(1)与“空气中氧气含量的测定”、图 2——3 “捕捉”空气实验实验有关的系列问题。
(2)初次接触纯净物、混合物,举例说明时可能混淆物质、物体两个概念。
一、物理性质
1.密度不同
相同条件下,二氧化碳的密度比空气的大,而一氧化碳的密度比空气的略小。标准状况下,二氧化碳的密度为1.977g/L,一氧化碳的密度为1.250g/L。
2.溶解性不同
二氧化碳能溶于水,而一氧化碳难溶于水。通常状况下,1体积的水约能溶解1体积的二氧化碳,而1体积的水仅能溶解约0.02体积的一氧化碳。
二、化学性质
1.可燃性不同
二氧化碳不能燃烧,而一氧化碳能燃烧。正因为二氧化碳不能燃烧,一般情况下,也不支持燃烧,且密度比空气的大,所以二氧化碳可用作灭火剂。一氧化碳燃烧时会放出大量的热,因此一氧化碳可用作燃料。
2.还原性不同
一氧化碳具有还原性,而二氧化碳没有还原性。在加热的条件下,一氧化碳能“夺走”氧化铜中的氧,将氧化铜还原成铜,化学方程式为:
3.氧化性不同
二氧化碳具有氧化性,而一氧化碳没有氧化性。当二氧化碳遇到炽热的碳时,会发生如下的化学反应:
在该反应中,二氧化碳表现出了氧化性,是该反应的氧化剂。
4.毒性不同
一氧化碳有剧毒。这是因为一氧化碳吸进肺里很容易与血液里的血红蛋白结合,使血红蛋白不能很好地与氧气结合,导致人因缺氧而头痛甚至死亡。二氧化碳没有毒性,但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中二氧化碳的体积分数大于或等于10%时,会使人因窒息而死亡。
5.能否与水反应情况不同
二氧化碳能与水反应生成碳酸,而一氧化碳不能与水反应。将二氧化碳通入紫色石蕊试液中,紫色石蕊试液会变成红色,这是由于二氧化碳与水反应生成了碳酸。该反应的化学方程式为:
CO2+H2O=H2CO3
6.能否与氢氧化钙反应情况不同
二氧化碳能使澄清的石灰水[Ca(OH)2]变浑浊,而一氧化碳不能使澄清的石灰水变浑浊。当向澄清的石灰水中通入二氧化碳时,石灰水会变浑浊,这是因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成了白色的碳酸钙。该反应的化学方程式为:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
可借助这一性质检验二氧化碳气体。
三、例题解析
例用化学方法鉴别CO2和CO这两种无色气体。
解析:本题是一道结论开放型的题目,可利用CO2和CO这两种气体具有的不同化学性质加以鉴别,具体有以下几种方法:
1.将两种气体分别通入到澄清的石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则该气体是二氧化碳;否则,是一氧化碳。
2.将通有两种气体的导管分别靠近酒精灯的火焰,能燃烧的气体是一氧化碳;否则,是二氧化碳。
3.将两种气体分别通入到紫色石蕊试液中,若紫色石蕊试液变成红色,则该气体是二氧化碳;否则,是一氧化碳。
4.将两种气体分别通过灼热的氧化铜,若黑色氧化铜逐渐转变成红色,则该气体是一氧化碳;否则,是二氧化碳。
关键词:性质教学;对比;思考;知识建构
中图分类号:G427文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2015)05-031-2
一、对学生学情的思考
在学习化学之前,学生已经从日常生活、小学科学及初中生物学中了解到关于氧气和二氧化碳的一些信息,比如知道氧气是光合作用的产物,是人类呼吸所需,但还不是从化学的角度去认识氧气,也不知道如何用化学的语言区描述氧气的性质。紧接着学氧化碳的性质,同样有过往的生活经验,不同的是有了氧气的学习基础,学生已经有方法和能力从化学角度去学氧化碳。
二、对教学方式的思考
1.氧气教学注重指导,建构框架
氧气是学生第一种需要系统学习的物质,但是若缺乏感性认识,氧气的物理性质对学生来说就显得很抽象,更不用说化学性质了。所以在氧气的整个教学中,本人都是侧重于教方法。在教学时我通过大量的实验、图片结合生活已有的经验、生活实例等直观、感性的素材让学生在体验中学习,重视培养学生学习元素知识的科学方法,建构起认识元素化合物知识的基本框架,同时通过课堂的教师演示实验和学生分组实验,来培养学生养成良好的实验习惯,规范实验操作,认真分析实验现象,正确得出实验结论等实验基本技能,为之后的二氧化碳的性质探究和学习打下扎实的基础。
2.二氧化碳教学注重引导,体验探究
二氧化碳的教学是建立在氧气的教学基础上,可以根据学习氧气时搭建好的学习框架,引导学生自主设计需要研究的问题,之后再展开探究实验、研究和学习性质,在这个过程中,本人便侧重设计以学生为主体的教学思想。二氧化碳的性质教学突出了一个探究的过程,所以在实际教学过程中我更侧重于培养学生用科学严谨的态度去体验探究过程和分析实验现象,通过对比现象等推断出二氧化碳相应的化学性质。这节内容的教学是进一步帮助学生构建出“提出猜想―设计实验―实验操作―记录现象―分析推断―得出结论”这样的科学探究过程,也为今后探究酸、碱、盐等物质的性质奠定基础。
三、对教学设计的思考
通过实际教学,对于氧气这种学生第一次需要系统学习性质的物质,本人在教学设计上发现要注意结合学生的学情,正如先前所说的,学生缺乏感性认识,那么在教学设计中我能尽可能地运用大量的实验、图片、视频和生活中的事实等直观的方式去刺激学生的眼球,进而启发学生从中得出关于氧气性质的信息。比如说在讲到溶解性时给出图片,请学生对比两个生活中的现象:鱼虾等可以在水中生存而人类在水中却会缺氧溺水,那么学生从中可以得到启发,说明氧气在水中的溶解性不是很强,即微溶于水。从教学中获得的经验提醒本人需要注意,在整个教学过程中要让学生知道,从化学的角度研究物质,最基本的从两大方面着手―物理性质和化学性质,也能从性质发现对应的用途,充分证明了性质决定用途这一原理,从而帮助学生构建出系统学习物质的基本框架。
在氧气的教学基础上,二氧化碳的性质教学就相对简单,我从“教师为主导”的课堂模式慢慢放手变成“学生为主体”的模式,让学生在学习氧气的基础上,对系统学习物质的方法进行灵活运用和巩固加强。所以在做二氧化碳的教学设计时,本人是在保持课堂内容直观性的同时,安排学生共同参与进行实验探究,尽可能地让学生根据学习氧气的方法自己设计、自己实验、自己总结,得出二氧化碳的化学性质。这对学生日后研究酸、碱、盐等其他物质具有方法指导的意义。
四、对教学活动的思考
1.针对氧气的性质,本人做了如下的教学活动设计
(1)情境创设:用猜谜语的方式导入新课“看不见,摸不着,不香不臭没味道,说它宝贵到处有,动物植物离不了(打一自然物)”,激发学生的学习兴趣。
(2)观看视频或图片资料,了解自然界中氧气的存在、氧的循环和三态变化,慢慢引领学生从化学的角度去掌握氧气的信息。
(3)活动探究:提出问题“木炭、蜡烛、铁丝在空气中能否燃烧”、“在氧气中能否燃烧”、“两种环境中的燃烧现象有何不同”进而通过演示实验和学生的分组实验,引导学生有目的地去观察、对比和分析实验现象,学会如何观察和描述实验现象。对于会产生污染而不适宜在课堂上做的实验,如白磷燃烧和硫磺燃烧,可以改用播放视频来观察对比。
(4)归纳总结:通过引导,学生学会从现象中对比分析从而得出结论,能够小结得到氧气的物理性质和化学性质,有的学生甚至能从对比实验中得出一条规律:反应的剧烈程度受反应物浓度影响。
2.针对二氧化碳的性质,本人将教学活动又重新设计
(1)创设情境:通过这两年比较热门的一个短片中的趣味实验――可乐加曼妥思发生液柱喷涌的场景来吸引学生注意力的同时展开新课教学。
(2)以二氧化碳的神奇为主线,结合趣味实验中的碳酸型饮料(鉴于探究中需通入紫色石蕊试液,用透明的雪碧可能颜色观察更清楚),来展开对二氧化碳神奇性质的探究。
奇妙之一:“双重身份”――通过自然界中二氧化碳的循环和近年来温室效应的加剧,了解到二氧化碳既是植物光合作用的原料又是地球温室效应的主要元凶,从辩证的角度看二氧化碳的身份,是善是恶?
奇妙之二:“水中变化”――将雪碧瓶盖换成合适的带导管的单孔胶塞,并将导管通入装有紫色石蕊试液的试管中,学生轻摇雪碧瓶将里面的气体并通入紫色石蕊试液中,探究二氧化碳与水反应生成的新物质。为了进一步区别是生成的新物质碳酸使紫色石蕊变色而不是二氧化碳本身,引导学生思考如何通过一组对比实验来证实。
奇妙之三:“无中生有”――将雪碧中的气体通入澄清的石灰水中,会发现澄清石灰水慢慢地从无色透明变成有白色浑浊。通过这个实验,给出适当引导,学生能够知道为什么会产生浑浊,得出关于二氧化碳的性质以及检验方法。在这个实验的基础上,本人通常会指着教室内的白墙引导学生思考,在建筑上墙壁粉刷后最终出现白色的固体,其中发生的反应是什么。
奇妙之四:“多姿多态”――通过图片和视频的展示或者现场将水倒在干冰上,让学生观察到二氧化碳的状态多样化,也能将生活中某些现象和二氧化碳的这种性质对应起来,比如说舞台上为什么会出现“白烟袅袅”的现象等。