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关键词:甲烷 还原氧化铁 化学实验 实验教学
一、改进的背景
一般的教材在讲“铁的冶炼合金”时都会用“一氧化碳与氧化铁的反应”作为演示实验,其步骤为:
用铁架台固定住硬质玻璃试管,在试管中放入少量氧化铁粉末,先通入一氧化碳一段时间(目的是排尽玻璃试管内的空气,防止加热时玻璃试管内的一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸);
点燃酒精喷灯给氧化铁加热;
熄灭酒精喷灯,继续通一氧化碳直至装置冷却(防止刚生成的铁在高温下又与氧气反应,使实验失败);
停止通入一氧化碳,观察石灰水有什么变化;
把得到的黑色粉末倒在白纸上观察,试验它能不能被磁铁吸起,判断反应中生成了什么物质。
对于该实验,有很多教师在课堂很少演示,原因主要有:第一,一氧化碳是无色无味且有毒的气体,实验中若漏气或尾气处理不当,必然会造成污染,危及师生健康;第二,一氧化碳有可燃性,其体积分数达到12.5%~74%时,有爆炸危险;第三,该实验所得到的黑色粉末,放入盐酸或硫酸铜溶液后、无明显现象。
二、实验装置图及说明
实验装置改进前后见图1和图2。
改进说明:
用甲烷取代一氧化碳作还原剂;
加热氧化铁的仪器由酒精灯改为酒精喷灯;
直硬质粗玻璃试管两端的橡皮管上各增加一个止水夹(图中未画出)。
三、改进实验步骤及现象
1.实验操作及现象
按改进后的实验装置图(见图2):
(1)按实验要求先制取甲烷气体,并通入用铁架台固定住的硬质玻璃试管中;
(2)用酒精喷灯加热氧化铁,石灰水变浑浊,固体粉末有红棕色逐渐变成黑色;
(3)停止加热硬质粗直玻璃试管,并迅速夹紧直玻璃试管两端的止水夹,同时断开进气管,停止加热制取甲烷;
(4)硬质粗直玻璃试管冷却后,用磁铁吸引,并把所得黑色粉末分成两份,向其中一份加入稀盐酸,发现有许多小气泡冒出,向另一份加入硫酸铜溶液,发现黑色粉末逐渐变成红色固体。
2.实验条件分析
文献资料显示;用一氧化碳还原氧化铁,当温度高于300℃时,Fe2O3容易被还原成Fe3O2;当温度高于600℃时,Fe3O2才容易被氧化成FeO;只有当温度高于770℃时,FeO才可大量还原成Fe。在实验室用酒精灯加热(400℃~500℃)的条件下,还原产物的主要成分是有强磁性的黑色的Fe3O2和少量的FeO以及极少量的单质Fe。用甲烷还原氧化铁时,只有当温度达到770℃以上时,氧化铁中的晶格氧才能耗尽,出现金属铁。因此,无论是用一氧化碳还是用甲烷作还原剂,改用酒精喷灯加热氧化铁是很有必要的,这样做既可以缩短反应的时间,又能得到可以被磁铁吸引且与稀盐酸反应能产生大量小气泡的黑色粉末,从而得出有单质铁生成的科学结论。
3.实验的优点
(1)甲烷的爆炸极限为5%~15%,相对一氧化碳的要小得多,安全性好;
(2)改进后使用无毒的甲烷气体更环保;
关键词:中学化学;实验;绿色
中学化学绿色实验是广大教师重点研究的课题之一。笔者在本文中从三个方面研究了中学化学绿色实验的方式,以求进一步提升中学化学实验绿色教学的水平和质量。
一、改进实验原理,绿色化设计实验过程
纵观中学化学实验,一般都会产生有毒有害物质,如氯气、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等,在学习这些有毒有害物质性质的时候,势必要进行相关实验,导致环境污染,危害学生的身体健康,但是改变制取上述有毒有害物质的方式,巧妙地设计实验,在不影响化学实验效果和目的的同时,促进化学实验的绿色化。如进行CO还原氧化铁实验的时候,教学前教师要自行制备一氧化碳,课堂上用整套设备进行演示,为教学的开展带来诸多不便,现进行如下调整。
1.实验原理
加热草酸钠制取一氧化碳,加热一氧化碳还原三氧化二铁。
2.操作步骤
首先,在试管底部放入约1克晶体草酸钠,并横放试管,塞入石棉绒,在试管中部铺一层干燥氧化铁(少量),试管口被带导管的小胶塞紧紧封堵,在铁架台上用铁夹固定,让导管通向澄清石灰石,塑料袋收尾气。
接着,用酒精灯同时加热草酸钠和三氧化二铁片刻,当澄清石灰水变浑浊,红棕色的铁化物变黑,用磁铁靠近试管外壁,黑色粉末被吸引,表明三氧化二铁被一氧化碳还原,挤压塑料袋,烧掉尾气,避免出现一氧化碳污染。
3.改进后的优点
该实验使用草酸钠制备CO,在一个装置中同时进行CO的制备和CO的还原实验,并全部吸收制取的CO,在一个密闭的体系中巧妙地设计实验,实现绿色化学实验之设想。
二、控制实验条件,进行实验绿色化设计
可以从降低药品浓度、选择最合适的药品配比、催化剂、恰当控制反应时间等对实验条件进行控制,满足绿色化学实验的要求。
中学化学教科书中,一些实验明确要求了药品浓度和所需量,一些实验却没有这样方面的要求,我们降低化学药品浓度和用量,不仅节约药品,而且提升实验效果。
(1)降低指示剂的浓度,石蕊、酚酞等浓度可以降低为0.1% ~0.25%,较少酒精用量。
(2)对苯酚性质,降低苯酚浓度为0.5%~1.0%,溴水浓度也可以适量降低为稍浓。
(3)改进定性验证试验试剂硝酸银浓度。配置银氨溶液,氨水、硝酸银浓度可降低为1%,通常情况下,离子检验中,硝酸银浓度只需要0.1%,虽然降低了药品浓度,但是实验效果并未因此而降低。由此可见,在不影响最终效果的前提下,降低其浓度,不仅让药品的损耗更低,还保护了环境,实现我们追求的绿色化学实验。
三、改进实验方法,进行实验绿色化设计
通过降低化学实验的规模,综合分散实验,充分利用反应物;在计算机、多媒体等的帮助下,使用并改进模拟化学实验,设计出绿色化学理念指导下的绿色实验。笔者在本文中以氯气的性质为例,论述微型实验。
1.实验设置
其中会设置5个宽度1厘米,长度小于试管直径的滤纸条,纸条上依次滴有:(1)品红试液;(2)石蕊试液;(3)淀粉试液;(4)硫化钠试液;(5)溴化钾试液;(6)晶体;(7)胶头滴管(吸有浓盐酸)。
2.实验步骤
实验极为简单,只需要挤压胶头滴管,让少许浓盐酸进入试管底部和晶体发生反应,纸条就会出现颜色改变,从而验证氯气的性质。
3.改进后优点
改进后的装置比较简易,纸条颜色变化明显,消耗药品量较少,无污染。组合两个及以上的化学实验,让实验更具综合性,避免重复进行试验带来的药品浪费、环境污染,大大提升实验效率,缩短实验花费时间,这也是绿色化学理念的内在要求。如改进的演示氯气性质演示实验,不仅要收集大量氯气,而且流程繁琐,燃烧过程中还会造成空气污染,有损师生健康,通过上述措施可以很好地避免以上情况,取得更好的效果。
不仅如此,实验操作的规范性、科学的处理废弃物等也符合绿色化学实验的本质要求,这就要求在进行中学化学实验的过程中,应该深入思考和研究,在不影响实验目的的前提下,提升实验的绿色性。
当前,国内在不断深化教育教学改革,素质教育理念被社会所接受,这就要求中学化学教师深入领会新课改精神,在素质教育理念的指引下,不断深化教学改革,进行化学实验教学的过程中,提升化学实验的绿色化程度,保证师生健康的同时也保护了环境。
参考文献:
[1]罗宵山.高中化学“物质的量”学习支架搭建的理论与实践[D].华中师范大学,2015.
一、实验探究教学活动,有助于把握教材,突出重点,突破难点。
以氧气的实验室制法中药品和条件的探究为例说明之。
以分组实验展开实验室用什么方法获得氧气的教学,大胆地对教材中的三个演示实验进行改进。用带火星的木条分别直接接触石棉网上的A氯酸钾、B氯酸钾和二氧化锰、C二氧化锰三种固体药品
A中; 木条直接接触氯酸钾,木条火星闪动,但不复燃,证明产生了较少的氧气。
B中; 木条接触掺有二氧化锰的氯酸钾,木条复燃,证明产生了较多的氧气。
C中; 木条接触二氧化锰,火星不变化,证明不产生氧气。
通过现象,同学们很快得出结论,若氯酸钾和二氧化锰混和加热,只有氯酸钾会放出氧气,而二氧化锰不会放出氧气。证明了氯酸钾是制取氧气的反应物,二氧化锰只是改变了氯酸钾放氧气的速度,是个条件。然后再对催化剂这个概念加以阐述。原教材中的实验,操作繁琐,药品消耗大,耗时长,不适宜学生分组。实验改进后,仪器简单,操作简便,现象明显。通过分组实验后,同学们轻轻松松地就掌握了实验室制氧气的化学反应原理这一重点内容的学习,而且把催化剂这个难点易化了。
二、实验探究活动,最重要的是体现了教师的主导性和学生的主体性相结合的原则。
学习有两种方式:接受式学习和体验式学习。传统教学重视知识的灌输,抽走了最生动的学生情感体验,使教学变成了干瘪的知识传授。而实验探究学习是体验式学习方式中的一种。实验探究式学习是通过自己的亲身实验活动,积极探究出知识的发生过程,从问题的解决中习得知识,培养能力,获得情感体验。更重要的是在过程中教会学生如何学会学习,如何学会解决问题。
1、氢气的实验室制法的反应原理的探究。
【教师投影】指出早在19世纪科学家就发现了某些金属与某些酸反应就能产生氢气。接着,老师提出探究问题:“那么哪种金属与哪种酸反应比较适合于实验室制取氢气呢?”
【活动与探究】实验内容,铜、镁与稀硫酸,锌、铁与稀盐酸反应,然后学生动手实验,观察现象,同时填好实验报告。通过现象,同学们可能会得出错误的结论,认为反应越快越好,而不会从成本上,可操作性方面考虑。这时老师应及时反馈学生探索成果,并给予评价,引导学生得出正确的结论: 即实验室是用锌粒和稀硫酸反应来制取氢气的。
2、二氧化碳的实验室制法的反应原理的探究
首先:老师提出问题,请同学们思考,我们学过的哪些反应可以生成二氧化碳呢?同学们思考归纳以下的反应:A 碱式碳酸铜受热分解 B 碳与氧气燃烧生成二氧花碳 C 碳与氧化铜受热生成铜与二氧化碳 D 一氧化碳与氧气燃烧生成二氧化碳 E一氧化碳与氧化铜受热生成铜与二氧化碳 F 碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳 G 碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳 H 碳与氧化铁高温生成铁与二氧化碳 I 碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水与二氧化碳。请同学们思考上述9个反应中,哪个反应适合在实验室制备二氧化碳呢?同学们经过思考后,大胆地提出假设:A B C 三种方法比较适合实验室制二氧化碳。
【验证猜想】分组实验,提供给学生碳酸钠粉末,碳酸钙粉末,碳酸钙块状固体,稀盐酸和稀硫酸溶液,进行制取二氧化碳的实验。同学们经过分组实验、观察、记录实验现象,从反应速度上分析、比较得出结论,只有碳酸钙块状固体与稀盐酸反应是最适合实验室制二氧化碳的。整个过程中总结复习旧知识,提出新的假设猜想到猜想假设的验证都是学生的活动。学生在掌握知识的基础上把握科学的思维方式是突出学生在你课堂上的主动行为,最大范围地体现了学生的主体性,在实施这堂课中教师只是适当调控、点拨和引导,这样更好地达到了教学效果。
三、实验探究活动在民主合作的氛围中,更有利于培养创新精神和实践能力。
又如在初中“一氧化碳”的教学中,先复习“碳”与“二氧化碳”的性质,从得失氧的观点分析碳只能获得氧,即可燃性、还原性;二氧化碳只能失去氧,有氧化性。接着提出“介于两者之间的一氧化碳,应具有怎样的化学性质呢?”学生自然就会提出“一氧化碳可能具有A 得氧——还原性、可燃性,B 失氧 ——氧化性”的猜想。那么如何用科学的方法来验证“一氧化碳的化学性质呢?”同学们分组讨论,总体方案定在空气中点燃还原氧化铜。但在细节上有许多争议,问题大多集中在:一氧化碳是否需验纯,一氧化碳还原氧化铜的装置与实验步骤与氢气还原氧化铜有何区别?一氧化碳有毒,为了防止污染空气,如何处理还原氧化铜后的尾气?大家各抒己见,有的同学认为教材中的装置可优化,把处理尾气的导管弯到加热氧化铜的酒精灯上,两盏酒精灯就合二为一了。这种想法马很快就遭到其他同学的反对,如果这样加热前要通一氧化碳,停止加热后又要通一氧化碳,那么开始和结束的一氧化碳就无法处理。这时又有人想出解决的办法,酒精灯先在外面点燃尾气一会儿,再放到氧化铜下加热,结束时放酒精灯在外面点燃尾气。这样处理就创造性的把验证一氧化碳的化学性质的实验装置和步骤改进了。在同学们掌握知识和技能的基础上培养了学生的创新精神。
总之,实验探究活动在以学生为主体的学习活动中进行的,有利于教师恰当地处理教材,也有利于培养同学们的民主合作意识和创新精神,有利于培养同学们的实践能力,符合素质教育的要求。
参考文献:
[1] 黄娟. 调整课堂结构 提高课堂效率[J].《试题与研究新课程论坛》 2011年2期 .
关键词:主线;暗线;活动;化学课堂
文章编号:1008-0546(2014)11-0039-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.014
一、问题提出的背景
在化学教学中,教师应该创设有效的课堂教学情境,推进学生积极主动地参与化学课堂,全面提高学生的化学学科素养,而达成这一目标必须要对教学内容进行精心设计。在进行教学设计时可以从“主线”与“暗线”的视角出发,“主线”即知识线,是直接用文字、插图等形式写在教材里的知识的串联与整合,反映着知识的纵向、横向联系,是学科知识传承的载体,是贯穿一节课上、下的纽带;“暗线”即思想、方法线,是从某些具体的化学事实性知识以及对化学知识认识过程中总结、提炼上升的化学观点和学科精髓,是对化学学科本质、规律及价值的再认识,是统摄一节课的灵魂。厘清教学的“主线”与“暗线”有利于教师在教材中找到教学的抓手和知识点的落脚点,有效地帮助学生掌握知识、构建知识网络、锻炼思维能力、领悟思想方法,为终身发展所需科学素养奠定基础。
二、设计思路
本节课选自沪教版九年级化学上册第五章第二节,教学的“主线”是铁的冶炼,以氧化铁铁的转化核心知识点为主线,按照炼铁原料的选择、炼铁的反应原理、反应装置的选择和优化、尾气的处理、生成物的验证、工业炼铁等知识要素的逻辑顺序设计。“暗线”设计有两条,一条是围绕“化学元素观”展开的学科思想、方法“线”:炼铁反应原理的提炼上升、实验装置的选择和优化、尾气方法的设计、反应产物的检验证明;另一条线是情感态度“线”,从辽宁舰铁矿资源最丰富的国家产铁量最大的国家进口铁矿最多的国家炼铁铁矿的选择,培养学生的民族自豪感和环保意识。
为了使本节课的教学目标顺利达成,对于学生上课用的学案改成了“活动案”形式,即上课的每个环节用一张32K纸的学案,便于教师及时批阅点评,学生方便交流讨论,从教师“教为主导”到“教为引导,学为主导”,学生在教师的引导下和同伴互助下,主动地构建关于现实知识的过程,真正体现“生本”的课堂、“体验”的课堂、“合作”的课堂、“愉悦”的课堂。
三、目标设计
1. 知识与技能
(1)知道一些常见金属矿物(铁矿、铝矿等)的主要化学成分;
(2)通过铁的冶炼,使学生了解工业炼铁的原理、设备、原料,从而将书本上的化学知识与工业生产相结合;
(3)认识铁在生产、生活和社会发展中的重要作用。
2. 过程与方法
(1)通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究,掌握金属的冶炼方法,培养学生运用知识于实际生活的能力;
(2)学习从日常生活事物中发现和提出问题,提高学生分析和解决实际问题的能力及创新思维能力。
3. 情感与态度
(1)通过我国钢铁冶炼和使用的历史介绍,培养学生的民族自豪感;
(2)通过对冶铁原理的分析,培养学生安全操作意识和良好的环保意识。
四、过程实录
活动一:猜一猜――“暗线”创设情境,牵出“主线”,让学生“心动”
以“猜谜游戏”引入新课,活跃课堂气氛。
1. 纯氧气体中,火星溅;蓝色溶液里,换红妆。――打一元素名称。
学生:铁
2. 展示图片――猜猜它是谁?
学生:辽宁舰
教师:这是我国第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰。
设计意图:增强学生的民族自豪感。
3. 铁矿资源最丰富的国家是?
学生:中国
投影:依次揭示排名:第一名是俄罗斯,第二名是巴西,第三名才是中国。
设计意图:不直接揭示答案,让学生经过反反复复的猜测,形成认知冲突,使得他们的注意力完全集中到课堂中来。
4. 产铁量最大的国家是?
学生:坚定的说是中国,但有些学生却是带着怀疑的态度等待答案。通过表格“钢铁企业世界前10强”让学生自己得出结论:目前产铁量最大的国家是中国,而且从2000年到2013年我国产铁量发展速度很快。
设计意图:激发学生的爱国热情。
5. 进口铁矿石最多的国家是?
学生猜测:中国,因为中国人口多,用铁也多。但也有学生提出异议,中国是产铁量最多的国家,不需要进口很多铁矿。学生之间展开辩论,课堂继续升温。教师以柱状图揭开谜底,更加直观,解释尽管中国拥有丰富的铁矿石储量,但大部分铁矿的质量不高,加上技术有限,提炼铁矿石的成本相对比进口铁矿石的价格要高一些,因此我国还需要进口大量铁矿,是进口铁矿石最多的国家。我国主要向含有高纯度铁矿石的澳大利亚和巴西进口铁矿。
设计意图:拓展学生的课外知识。
6. 现有三种铁矿石可供选择,用于炼铁:赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿。你选择炼铁的矿石是?为什么?
提示:Fe、O、S的相对原子质量,学生小组讨论后,通过同纯度矿石含铁量的高底和是否含有硫等有害元素选择了赤铁矿、磁铁矿。
设计意图:让学生在认识常见的铁矿的同时,讨论研究出适合炼铁的矿石,提高学生分析问题、解决问题和理论运用于实际的能力。
过渡:今天如果我们选择其中的赤铁矿来炼铁,它的主要成分氧化铁,同学们,你们有什么办法可以让它变成铁呢?
活动二:想一想――“主线”逐渐明晰,隐含“暗线”,让学生“脑动手动”
学生:通过观察两种物质的化学式,比较出氧化铁比铁多了氧元素,提出若能有一种物质能把氧元素夺走就好了。
教师:向大家介绍一种比铁更具魅力的物质,它就是一氧化碳。它有一项超能力――还原性,能“顺手牵氧”。氧化铁化学式中含有3个氧原子,那就要有3个一氧化碳分子牵走这三只“氧”,接下来就是把二氧化碳前面加上3和铁前面加上2就行了。接着请学生模仿这个化学方程式在电子白板上进行展示写出一氧化碳和四氧化三铁反应的化学方程式。
设计意图:含铁化合物中获取单质铁的反应原理既是帮助学生建立初级“化学元素观”的基础,也是引导学生对金属氧化物本质的认识,是由炼铁的原理提炼、上升到一般金属矿物冶炼规律总结的教学切入点和着力点。同时利用学校现有电子白板设备,通过现代信息手段调动学生的上课积极性,加深学生的印象。
教师:反应原理有了,那一氧化碳和氧化铁反应的装置是什么样子的呢?接下来就让我们走进装置选择的世界吧!
投影:PPT展示反应装置图,学生参照之前制取气体的发生装置的选择条件开始讨论,最终根据反应物和生成物的状态、反应条件、安全角度进行考虑,选出适合此反应的装置图,固体和气体反应且需要加热。
设计意图:此处对于实验装置的选择是提升学生思维能力“暗线”的重点线索之一。之前,学生学过了实验室制取氧气、二氧化碳、氢气的方法,对于“固体+固体反应,需要加热”或“固体+液体反应,常温”的装置已经非常熟悉,但是炼铁的反应是“固体+气体,需要加热”,装置相对于之前有所不同,实验操作的注意事项都有待于学生进行思维碰撞产生具体的解决方法,提升了学生的思维能力和分析解决问题的能力。
教师:接下来我们来玩个游戏:大家来找茬――找出投影中的装置图(见下页图1)与课本图的不同之处。看谁找得快。
设计意图:课堂进行到此时,可能有部分学生注意力开始分散,利用游戏吸引学生的注意力,提高课堂的有效性。
活动三:画一画――“主线”“暗线”交融,小组PK,让课堂“活动”起来
教师:这些不同之处有一个比较重要,那就是尾气处理装置,因为一氧化碳是有毒气体。那尾气究竟该如何处理呢?请学生从活动案三中右图中给出的仪器中选择合适的仪器,设计合理的尾气处理装置,在图上作补充,并说出设计的依据。先小组讨论,然后每组一名代表进行展示,提醒学生可以自己画图,也可以从系统自带软件里拖出仪器。
设计意图:既能培养学生的合作和竞争意识,也能提高学生分析、解决问题的能力。
过渡:我们都知道实践出真知,刚才都是纸上谈兵,接下来我们就真的来炼铁。
活动四:议一议――实验佐证“主线”“暗线”,形象直观,让学生“情动”
铁是怎样炼成的呢?请同学生带着以下问题仔细观察老师的演示实验(见图3)。(为了使全体学生清楚的看到实验,将课前准备好的摄像头对准实验投影在屏幕上。)
设计意图:此实验在以往的课堂中通常是以动画或视频的形式呈现,通过改进书本上的实验装置将实验真实地演示给学生看,更加直观生动,既有助于加深印象,也便于学生理解掌握。
1. 归纳实验步骤。
学生归纳:(1)查:检查装置的气密性;(2)装:装入药品并固定装置;(3)通:向玻璃管内通入纯净的一氧化碳气体;(4)点:给氧化铁加热;(5)熄:熄灭酒精喷灯,停止加热;(6)停:待玻璃管冷却后停通一氧化碳。
2. 玻璃管中的固体发生了什么变化?
学生:红色或红棕色固体逐渐变成了黑色。
3. 澄清石灰水的作用是什么?实验中会出现什么现象?
学生:检验二氧化碳,澄清石灰水变浑浊。
4. 已知灼热的铁会与氧气反应生成氧化铁,实验结束前应如何操作,才能保证制得的铁粉较纯?
学生:等到装置内温度冷却至室温。
教师:书上的装置,通一氧化碳至装置冷却。
5. 如何验证实验中产生了铁?
学生:物理方法――磁铁吸引;化学方法――取样分别和稀盐酸或硫酸铜溶液反应。
实验:
(1)通过实验证明反应中生成了铁。利用磁铁吸引,取出黑色固体与试管和培养皿中,在试管中加入稀盐酸,有气泡生成;在培养皿中加入少量硫酸铜溶液,有红色固体生成。
(2)尾气燃烧,通过直观的现象让学生知道尾气处理的重要性。
过渡:同学们想知道工业上是如何炼铁的吗?学生回答想。
活动五:忆一忆――视频展示工业炼铁,升华“主线”“暗线”,让学生“联动”
观看工业炼铁的视频前,要求学生预习活动案五,比比看谁看得最认真,谁的记忆力最好,谁记录的最正确。学生观看视频,教师巡视,批阅学生的活动案,选择一位学生的活动案利用实物展台进行集体讲解。
1. 工业炼铁的设备是什么?
学生:高炉
2. 焦炭在高炉中有两个作用,你知道是什么吗?
学生:提供热量,生成一氧化碳
3. 为什么要鼓入热空气?
学生:提供氧气,保持炉温
4. 石灰石在炼铁的过程中起什么作用?
学生:除去杂质二氧化硅
5. 出铁口低于炉渣出口的原因是什么?
学生:炉渣的密度小于铁水
6. 设备中主要有哪几个反应?
C+O2CO2 CO2+C2CO
3CO+Fe2O32Fe+3CO
7. 从出铁口出来的是纯铁吗?
学生:不是,混合物,是生铁,含碳量2-4.3
过渡:最后让我们用一句话来谈谈本节课的想法。那我就先说,算是抛砖引玉吧!
活动六:谈一谈――课堂总结“主线”,诗歌优化“暗线”,让学生“感动”
教师:明代民族英雄于谦著有一首《石灰吟》,今天在课堂上老师也现场改编一首《咏生铁》:千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,脱氧留铁身手显。同学们,你们也来试试吧!
学生1:红的进去,黑的出来。
学生2:冷的进去,热的出来。
……
设计意图:以改变诗歌的形式示范给学生,让学生用自己的语言归纳出本节课的感受,既是对本节课的内容的总结,也提高学生归纳整理的能力。
五、教后反思
本节课按照“猜一猜”、“想一想”、“画一画”、“议一议”、“忆一忆”、“谈一谈”六个环节进行授课,“主线”“暗线”贯穿其中,学生的学案也按照这六个环节设计成了活动案,即每个环节一张32K学案纸。活动案短小轻便,便于上课及时检查批阅和展示,有利于控制学生上课的注意力,促进学生至始至终积极主动参与化学课堂,而且可以直接通过实物展台进行集体讲解,将学生学习过程中存在的问题和精彩的回答可以原生态的在课堂上展示出来,真实、及时、生动,学生课堂发言踊跃,思维活跃,课堂氛围灵动融洽。
同时本节课除了利用化学课堂上常有的实验、视频、Flash 动画播放等,还通过游戏、电子白板、实物展台、摄像机等现代信息手段进行有机结合,优化教学过程,吸引学生的注意力,激发他们的竞争意识,调动他们上课的积极性,让整个课堂真正“活”了起来。
总之,学生主动参与学习的化学课堂是需要教师有全新的教学理念,精心设计教学的“主线”“暗线”,“主线”根据具体的化学专业知识,影响学生的世界观、人生观、价值观的思维方式和解决问题的能力,“暗线”培养学生化学学科特有的思维习惯、思想方法、人文涵养等,因此课堂上一定要利用我们的学科特点让学生“心动、脑动、手动、情动、联动、感动”,最大限度地促进学生主动参与课堂的各个环节,使得化学课堂处处散发活力。
参考文献
(一)根据纯净物的物理性质不同.
如颜色、状态、气味,硬度、密度、溶解性等,对纯净物进行分类.
(二)根据纯净物的化学性质不同,如可燃性、氧化性,还原性等,对纯净物进行分类.
(三)根据纯净物的组成、用途的不同,可将纯净物进行分类.
二、常见物质的分类
(一)物质可分为纯净物和混合物
1.纯净物:由一种物质组成的物质.
2.混合物:由两种或两种以上的物质混合而成.
3.纯净物和混合物判断的依据:物质是否由一种物质组成.(绝对纯净的物质是没有的)
(二)纯净物根据元素组成不同,可分为单质和化合物两大类
1.单质:由一种元素组成的纯净物.如氧气、氮气、铁、硫等.
注意:由同种元素组成的物质,可能是单质,也可能是混合物.
单质按性质不同分金属和非金属:
金属如铁、铜、镁等;非金属如氧气、碳、硫等.
金属非金属
颜色具特殊的金属光泽有多种颜色,但无金属光泽
延展性具良好的延展性不具延展性
可锻性具良好的可锻性不具可锻性
硬度比较硬硬度不一致
导电性良好的导电性除石墨外一般不导电
导热性良好的导热性除石墨外一般不导热
密度密度高密度低
熔点熔点高熔点低
注意:金属的导电性强弱顺序为:银>铜>铝>铁.
2.化合物:由两种或两种以上的元素组成的纯净物.如水、硫酸、烧碱、食盐等.
化合物可分为:有机化合物和无机化合物.
2.1 有机化合物:含碳的化合物,简称有机物.
注意:a.有机化合物一定含有碳元素.但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物,例如CO、CO2、H2CO3、Na2CO3等碳酸盐就属于无机化合物.
b.最简单的有机物是甲烷(CH4).
2.2 无机化合物:不含碳元素的化合物.但包括CO、CO2、H2CO3、Na2CO3等碳酸盐.
(三)无机化合物可分为:氧化物、酸、碱和盐.
3.1 氧化物:由两种元素组成.其中一种是氧元素的化合物,“二元一氧”.
氧化物可分为:氧化物按元素组成分金属氧化物和非金属氧化物:
金属氧化物如CuO、Fe2O3、CaO、MgO等.非金属氧化物如CO、CO2、H2O、SO2等.
3.2 酸:电离出的阳离子全部是氢离子的化合物.
3.3 碱:电解质电离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物.
3.4 盐:由金属(或铵根)阳离子和酸根阴离子组成的化合物.
物质按组成分类的体系及分类的依据:
物质按物质种类多少分纯净物按元素种类多少分单质按性质不同分金属非金属化合物按是否含碳分有机化合物无机化合物氧化物酸碱盐混合物
三、物质转化的规律
(一)非金属单质与其化合物的转化
(1)非金属在一定条件下可以转化为相应的化合物,如:
S+O2点燃SO2
C+O2点燃CO2
C+2SΔCS2
(2)某些非金属氧化物可以跟水反应生成对应的酸,如:
CO2+H2O=H2CO3
SO2+H2O=H2SO3
SO3+H2O=H2SO4
(二)金属单质与其化合物的转化
(1)金属单质和非金属单质在一定条件下可以相互反应,生成相应的盐或金属氧化物.如:
Fe+SΔFeS
2Fe+3Cl2Δ2FeCl3
3Fe+2O2点燃Fe3O4
(2)某些金属氧化物和水反应可以生成相应的碱.如:
CaO+H2O=Ca(OH)2
Na2O+H2O=2NaOH
K2O+H2O=2KOH
(三)金属的冶炼
1.金属冶炼主要是指将金属氧化物转化为金属的过程.在金属氧化物中加入还原剂,夺取金属氧化物中的氧,从而使其还原成金属单质.
2.可以作还原剂的物质主要有碳、一氧化碳和氢气.
(1)木炭和氧化铜粉末在高温下的反应:
C+2CuOΔ2Cu+CO2
实验现象:黑色固体逐渐变为红色,澄清石灰水变浑浊.
(2)从孔雀石中冶炼铜:
①孔雀石(或铜锈)的主要成分为碱式碳酸铜,为绿色粉末.
②孔雀石加热:
Cu2(OH)2CO3Δ2CuO+H2O+CO2
③氢气还原氧化铜:
H2+CuOΔCu+H2O
现象:黑色粉末状固体逐渐变为红色,试管口有水珠生成.
操作注意事项:实验开始时需先通一会氢气,再加热氧化铜,防止氢气与空气混合加热时试管爆裂;实验停止后,要继续通入氢气,直到试管冷却为止,防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成氧化铜.
(3)一氧化碳还原氧化铁:
3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2
操作注意事项:实验最好在通风橱中进行.实验时应该先通一会一氧化碳,以排除试管中的空气,防止一氧化碳与空气混合加热时引起爆炸.多余的一氧化碳不能直接排到空气中,应对着火焰烧掉.
3.含氧化合物里的氧被夺取的反应,叫做还原反应;能从氧化物中夺取氧的能力叫做还原性,具有还原性的物质可作还原剂.如碳、一氧化碳和氢气等.
重要提示:氢气还原氧化铜的实验装置中容易出现的典型错误:
(a)试管口高于试管底.应使试管口略低于试管底,防止反应生成的水倒流.
(b)试管口加了胶塞.试管口不能加胶塞,否则气体排不出,容易造成试管炸裂.
(c)导管略伸入试管口.应使导管贴试管上壁伸入试管底部.
4.有关纯度问题的计算
(1)根据混合物质量及其纯度,计算纯净物质量:纯净物质量=混合物质量×纯度
(2)根据纯净物的质量,求出其中组成元素的质量分数.
组成元素的质量分数=某组成元素的质量÷纯净物的质量
(3)求工业产品中的含杂质的物质的质量(即混合物质量)
混合物质量=纯净物质量÷纯度
(四)化合物之间的转化
1.鸡蛋外壳与稀盐酸的反应:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
现象:一会下沉,一会又浮上来,不断地上下沉浮.
四、物质转化的规律
1.金属金属氧化物碱盐.如
CaCaOCa(OH)2CaCO3
2.非金属非金属氧化物酸盐.如
CCO2H2CO3Na2CO3
3.金属+非金属无氧酸盐.如
2Na+Cl2点燃2NaCl
4.金属氧化物+非金属氧化物含氧酸盐.如
Na2O+CO2=Na2CO3
5.酸+碱盐+水.如
HCl+NaOH=NaCl+H2O
6.盐+盐新盐+新盐.如
NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3
7.金属氧化物+酸盐+水.如
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
8.非金属氧化物+碱盐+水.如
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
9.金属+盐新金属+新盐.如
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
10.金属+酸盐+氢气.如
Fe+2HCl=FeCl2+H2