高中化學(大綱版)第三冊第六單元化學實驗方案的設計第二節(jié)性質實驗方案的設計(第一課時

1、第二節(jié) 性質實驗方案的設計教學目標1.了解性質實驗方案設計的一般方法和基本要求。2.應用乙二酸的性質，設計對乙二酸性質實驗完整的化學實驗方案。3.綜合運用信息所給有關銅和銅的化合物的知識，設計實驗方案驗證銅以及銅的化合物的有關性質。3.培養(yǎng)并發(fā)展學生的思維能力，使學生初步具有分析、綜合、評價之能力，培養(yǎng)其辯證唯物主義觀點。教學重點對乙二酸化學性質的推測與評價。教學難點對乙二酸及有機物結構決定性質在設計過程中的靈活運用。對于銅及銅的化合物主要性質實驗過程的設計。教學方法分析、推理、討論、驗證、設計課時安排一課時教具準備多媒體課件、投影儀、膠片學生實驗用儀器：燒杯、試管、玻璃棒、鐵架臺、酒精燈、導

2、氣管、pH試紙、標準比色卡、白色布條學生實驗用藥品：乙二酸溶液、稀H2SO4溶液、乙酸溶液、Na2CO3粉狀固體、澄清石灰水、0.5% KMnO4溶液、濃H2SO4、乙二醇、藍墨水、飽和Na2CO3溶液、乙二酸鉀溶液教學過程引言化學實驗各種各樣，有對物質制備的化學實驗，還有對物質性質的實驗，不同的化學實驗，因其實驗目的不同，實驗操作過程即化學實驗方案亦各有不同，本課時，我們就來學習性質實驗方案的設計。板書第二節(jié) 性質實驗方案的設計講述化學物質種類繁多，各化學物質的性質又各有差異，造就了化學世界詭麗多姿的千變萬化。想一想不同的化學物質，其化學性質為何會各有不同？答結構不同講評對于不同的化學物質而

3、言，結構決定性質，性質又在一定程度上反映其結構情況，并決定著其用途存在和制取方法，所以，對于物質性質的實驗在化學實驗中有著非常重要的作用和地位。下面，我們就以乙二酸為例，對其性質實驗方案進行設計。板書一、乙二酸性質實驗方案的設計過渡結構決定性質，我們在對乙二酸性質實驗方案設計之前，首先，應該對乙二酸的結構進行分析。板書1.乙二酸的結構特點多媒體電腦課件展示內容1：乙二酸的物理性質，以及結構情況如：分子式、結構式、結構簡式。內容2：乙酸的物理性質，以及其結構情況如：分子式、結構式、結構簡式。問題請對照乙二酸和乙酸的結構，分析比較其在結構上有何異同。學生討論教師巡視，了解討論情況。多媒體課件鼠標點

4、擊，乙酸和乙二酸結構式中的羧基不斷閃爍。師生共同分析討論后總結總結從上可以看出，二者結構上的相似之處是均含有羧基，不同點是所含羧基個數不同。板書乙二酸含有2個羧基(COOH)想一想羧基對乙酸的化學性質有什么作用？答羧基是乙酸之官能團，官能團是決定化合物特殊性質的原子或原子團。在乙酸中官能團羧基決定著乙酸的化學性質。議一議乙酸有哪些主要的化學性質。學生活動回憶討論乙酸的主要化學性質。提問部分同學回答，其余同學補充。投影乙酸的化學性質1.具有酸的通性：如可使酸堿指示劑變色，可以和某些金屬反應?？珊蛪A發(fā)生反應?？梢院湍承}如Na2CO3發(fā)生反應等。2.可和醇發(fā)生酯化反應過渡乙酸有如上的化學性質，是因

5、為乙酸中含有決定其化學性質的官能團羧基(COOH)，那么，乙二酸中同樣含有羧基，下面，請同學們據此推測乙二酸應該具有哪些化學性質。板書2.乙二酸可能化學性質的推測：學生活動推測乙二酸可能具有的化學性質提問根據乙二酸與乙酸結構上的共同點，乙二酸可能會具有哪些化學性質？學生回答其余同學可予以質疑補充答具酸的通性；也可發(fā)生酯化反應。問對于乙二酸的酸性，可通過怎樣的實驗操作進行實驗？答根據乙酸的性質可推測：可以用酸堿指示劑或pH試紙進行檢驗。過渡很好。然而乙二酸在結構上雖和乙酸一樣同樣含有羧基，但是乙二酸所含羧基比乙酸要多，我們已知，在有機化合物中，不同的基團相互連接，對該物質的化學性質是會產生一定程

6、度的影響。比如同樣含有羥基的乙醇和苯酚。因為其分別是與甲基與苯基相連，所以化學性質有一定程度的差別。問題乙二酸中含有羧基，應該具有酸性，但在乙二酸分子的結構中，是兩個羧基直接相連，其相互影響的結果是使其酸性增強還是減弱？可以通過怎樣的實驗操作進行檢驗？學生討論后提問答對于乙二酸的酸性強弱，可以通過和乙酸的酸性實驗的對照實驗進行比較。過渡很好。通過對乙二酸和乙酸酸性比較的對照實驗，我們可以判斷乙二酸較之乙酸的酸性強弱，但是，想一想對于乙二酸到底是強酸還是弱酸又該如何確定？答可再取一種強酸做三種酸的對照實驗。講評很好。同學們的設計非常有道理。通過乙二酸與乙酸的對照實驗，我們可以判斷乙二酸與乙酸的酸

7、性強弱，通過乙二酸與一種強酸，如稀H2SO4的對照實驗，我們可判斷乙二酸是屬于強酸還是弱酸。問題下面，請同學們據此進行實驗設計。板書3.乙二酸性質實驗方案的設計。學生活動教師巡回指導。提問學生互相回答，補充后總結。投影11.乙二酸的酸性：(1)分別用玻棒蘸取同濃度的乙二酸溶液、稀H2SO4溶液、乙酸溶液點在三張相同的pH試紙上，并迅速與標準比色卡對比，觀察其檢驗現(xiàn)象。講述很好。一個實驗方案設計的合理與否是需要通過具體的實驗操作來進行驗證的。下面，請同學們據上述實驗方案進行實驗操作，從而對實驗方案的合理性進行驗證。板書4.乙二酸性質實驗操作學生實驗教師巡視指導。提問(學生實驗結束后提問)下面，請

8、同學們對自己的實驗現(xiàn)象進行分析，可得出各自怎樣的實驗結論？學生回答略。師生共同總結后投影投影乙二酸具有酸性，其酸性比碳酸強比硫酸弱，仍為一弱酸。問題乙二酸具有酸的通性，酸性比碳酸強，我們是否可以再通過其他實驗操作，既再次證明其酸的通性，又證明其酸性確實比碳酸強？說明此問題比較簡單，因為有乙酸的性質作輔墊。答可以?？赏ㄟ^乙二酸與Na2CO3的化學反應來進行性質實驗。過渡很好。下面，請大家對此實驗方案進行設計。學生活動教師巡視指導。提問部分同學展示設計的實驗方案師生共同分析討論后總結投影21.乙酸的酸性(2)向盛有少量Na2CO3固體粉末的試管里，加入約3 mL乙二酸溶液，觀察現(xiàn)象。過渡下面，請同

9、學們據此進行實驗操作。并注意觀察實驗現(xiàn)象，得出結論。學生實驗教師巡視指導。提問通過實驗可觀察到什么現(xiàn)象，有什么結論？答觀察到有氣體產生，說明乙二酸可以和Na2CO3反應生成CO2,結論是乙二酸酸性強于碳酸。講評通過上述分析，我們對乙二酸的酸的通性進行了方案設計并實驗驗證。在之前對乙二酸可能性質的推測中，我們還推測了乙二酸可與醇類物質發(fā)生酯化反應，對此，請同學們思考該如何檢驗。板書2.乙二酸的酯化反應學生活動教師指導提示提問酯化反應所用試劑除乙二酸之外，還可選用哪一種醇類作為反應物？答選擇乙二醇或者乙醇均可。問選用二者有什么不同嗎？答產物不同。選用乙二醇最終完全反應生成物為環(huán)乙二酸乙二酯。選用乙

10、醇最終完全反應生成物為鏈狀的乙二酸乙酯。議一議酯化反應與水解反應，在無機酸、堿存在條件下，互為可逆可同時發(fā)生，對于酯化反應選擇哪種作為反應催化劑更有利于反應進行？答選用濃H2SO4作為催化劑。想一想乙酸的酯化反應中還有哪些問題在實驗操作中，需要注意？學生討論教師參與指導。答1.為加快化學反應速率可加熱。2.生成的酯可通過無機鹽溶液進行收集，以減小其溶解度，便于現(xiàn)象的觀察。過渡很好，下面請同學們簡述對乙二酸酯化反應的方案設計。學生回答后，師生共同總結投影32.酯化反應在一支試管中加入約3 mL乙二醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入2 mL濃H2SO4和2 mL乙二酸，按圖所示，連接好裝置，用酒精燈小心

11、均勻地加熱試管3 min5 min，將產生的蒸氣經導管通到飽和Na2CO3溶液的液面上，觀察現(xiàn)象。草酸與乙二醇的酯化反應過渡下面，請大家根據此實驗方案進行實驗操作。學生實驗教師巡視，同時提示學生注意：給試管加熱方法，導氣管與飽和Na2CO3溶液液面的位置關系等。問通過實驗操作，有什么現(xiàn)象產生？答在飽和Na2CO3溶液之液面上有一層油狀物質生成，略有香味。過渡很好。在上述對乙二酸性質的推測中，我們知道，乙二酸晶體中常含兩分子結晶水，對此性質可以通過怎樣的實驗操作進行檢驗？答給乙二酸晶體加熱，其受熱分解可有水蒸氣產生。同時，乙二酸分解后還會有二氧化碳氣體產生。過渡很好。下面請對此實驗方案進行設計。

12、板書3.乙二酸受熱分解提問后師生共同總結投影43.乙二酸受熱分解按如圖所示裝置，給試管中的乙二酸晶體進行加熱，將生成氣態(tài)物質通入一干燥的、冷的小燒杯中，觀察現(xiàn)象。繼續(xù)加熱，將分解產物再通入澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象。草酸晶體受熱分解學生實驗根據上述實驗方案操作。學生實驗結束后提問有什么現(xiàn)象發(fā)生，有何結論？答開始加熱一會之后，有氣體產生，將其通入冷而干燥小燒杯中有水珠生成；之后，再將繼續(xù)加熱之氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁。結論是：乙二酸晶體中含有結晶水；受熱后可以分解。講述很好。生活和化學密不可分，在日常生活中，常會因不小心在衣物上沾染上藍色墨水，對此，我們在生活中會如何處理？學生回答答案可能

13、會參差不齊。有的同學可能無此生活體驗。過渡對于衣物上的藍色墨水，我們通常會用乙二酸來進行清洗。有的同學可能無此生活體驗?；瘜W是以實驗為基礎的，對此，同學們不妨通過實驗加以驗證。學生實驗自選實驗用品，進行實驗操作。學生實驗結束后提問實驗結果如何？答可以褪色。板書4.乙二酸可使藍色墨水褪色。提問請同學們回憶并簡述實驗操作過程。投影54.乙二酸使藍色墨水褪色在試管中放入一塊沾有藍色墨水的布條，加入適量的質量分數為20%的乙二酸和乙二酸鉀溶液，浸泡一會，觀察現(xiàn)象。想一想乙二酸可以使藍色墨水褪色，那么，乙酸可否使KMnO4溶液褪色。學生討論后提問答不可以。問原因是什么？答乙酸就沒有這個性質。講評很好。同

14、學們可以從乙酸的性質中推測出這樣的結論，說明同學們已經掌握了性質實驗方案的一般思路。但是，對于這個結論的正確與否，我們是否應通過實驗來得出最后的結論？學生實驗教師指導學生選擇實驗用品并進行實驗操作。學生實驗結束后提問有何現(xiàn)象？答KMnO4溶液顏色褪去。過渡KMnO4我們已知其為一強氧化劑，乙二酸可使其顏色褪去，有什么結論？答乙二酸具有還原性。問題乙二酸和乙酸均含共同的官能團羧基，為何乙酸無還原性而乙二酸卻有還原性？學生討論教師巡視，指導提示。學生回答后，師生共同總結總結1.二者結構有差異，所含羧基個數不同。2.二者結構中，官能團與取代基連接情況不同，相互之間互相影響。過渡同學們分析、討論的很好

15、，其結論再一次印證了結構決定性質。問題請簡述此實驗操作方案。投影65.乙二酸的還原性。向盛有一定量的乙二酸飽和溶液的試管中，滴入幾滴用稀H2SO4酸化的、質量分數為0.5%的KMnO4溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象。板書5.乙二酸具有還原性：可使酸性KMnO4溶液褪色。過渡至此為至，我們對乙二酸的性質實驗方案，通過分析結構、推測性質、實驗驗證這幾個步驟進行了設計和實驗操作。下面，請同學們根據上述學習過程，對本實驗方案進行完整的設計。學生活動教師參與指導。提問部分同學回答，其他同學補充。板書二、乙二酸化學性質實驗方案師生共同分析，討論后總結投影乙二酸化學性質實驗方案實驗名稱：乙二酸化學性質實驗實驗目的：1

16、.學習并了解性質實驗的基本方法。2.認識乙二酸與一般有機羧酸化學性質的異同。實驗用品：略(教具準備條目)實驗步驟：1.乙二酸的酸性：略。(前述投影1、2之內容)2.乙二酸的酯化反應：略。(前述投影3之內容)3.乙二酸受熱分解：略。(前述投影4之內容)4.乙二酸使藍色墨水褪色：略。(前述投影5之內容)5.乙二酸的還原性：略。(前述投影6之內容)實驗現(xiàn)象及記錄：1.乙二酸晶體中所含結晶水如何通過實驗，既證明其存在又證明其所含水之數目？2.乙二酸的酯化反應與一元醇、二元醇分別可有幾種酯化產物。寫出其反應方程式。3.根據所給乙二酸的物理性質，簡述實驗過程中，對乙二酸反應溫度及所用濃度的選擇原因。講評乙

17、二酸是同學們較少接觸的一種有機酸，但我們通過對其結構的分析和類比，對其性質實驗方案進行了設計。同樣，對于其他物質的性質實驗方案，我們也可以通過分析和類比對其性質實驗方案進行設計。學生閱讀下面，請同學們閱讀課本上乙二酸性質實驗步驟，分析其設計的思維過程，并互相討論，分析完成討論題，即對銅和銅的化合物的性質實驗方案。學生活動可讓學生以小組為單位分析、討論，教師巡回指導。說明1.本討論題的方案設計，因有提示，難度應不是很大，關鍵是要讓學生在對某物質的化學性質中，對可能用來作為實驗方案的性質進行比較、討論。2.性質實驗方法確定之后，重在對整體實驗方案的設計完成。提問請各小組選派代表，簡述本小組的實驗方

18、案以及選擇理由。過渡各小組的實驗方案各具特色，各有其選擇理由，是否合理，請同學們評析。板書三、銅及化合物性質實驗方案學生活動教師參與指導。提問學生回答后師生共同總結。投影銅和銅的化合物的性質實驗方案：實驗名稱：銅和銅的化合物的性質實驗實驗目的：認識和了解銅和銅的化合物的主要化學性質實驗用品：略。實驗步驟：一、銅的性質1.將用砂紙打磨干凈的銅絲在酒精燈上灼燒，觀察現(xiàn)象。2.將潔凈的銅片分別放入盛有適量稀H2SO4和濃H2SO4的兩支試管中，觀察現(xiàn)象，再用酒精燈加熱兩試管，觀察現(xiàn)象。3.將潔凈的銅片分別放入盛有稀HNO3和濃HNO3的試管中，觀察現(xiàn)象。4.將潔凈的銅片放入盛有適量AgNO3溶液的試

19、管中，觀察現(xiàn)象。5.將潔凈的銅片放在一潮濕的環(huán)境中，過一段時間后(需較長時間)，觀察現(xiàn)象。二、CuO的性質：將適量的CuO分別放置于三個試管中，再往三個試管中分別加入足量的稀鹽酸、稀H2SO4和稀HNO3，觀察現(xiàn)象。三、CuSO45H2O之性質以及Cu(OH)2性質1.在一支試管中加入少量的CuSO45H2O，用酒精燈給其加熱，觀察現(xiàn)象。(注意試管口要向下傾斜)2.待試管冷卻后，往試管中滴入幾滴水，觀察現(xiàn)象。3.往上述第二步的試管中再加入適量水，配成溶液。4.取3的溶液少許于一試管中，并向其中滴加NaOH溶液，觀察現(xiàn)象。繼續(xù)滴加NaOH溶液至過量，觀察現(xiàn)象。之后再向其中滴加稀氨水，觀察現(xiàn)象。5

20、.取上述3的溶液，向其中加入過量的NaOH溶液至沉淀不再產生為止，過濾、干燥并將所得沉淀分為二份，分置于兩支試管中。6.往第一支試管中滴加稀H2SO4,觀察現(xiàn)象。給第二支試管用酒精燈小心加熱，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象及記錄：課時小結本課時，我們通過對乙二酸的性質實驗方案的設計過程，以及實驗操作，學習了性質實驗方案的設計方法，其一般思路為：分析結構或根據物質種類，推測可能具有的化學性質，選擇具有代表性或可操作性的性質作為實驗方案加以設計。課后作業(yè)1.依據提示，完成課后習題，對弱電解質電離平衡客觀存在的證明實驗方案設計。2.完成乙二酸性質實驗方案中，問題與討論的練習與思考。3.利用課余時間，實驗操作銅以

21、及重要化合物的性質實驗操作，書面完成實驗報告。答案：1.在燒杯中加入少量冰醋酸，以剛好浸沒電極為止，并用導線將電極與電流表連接為一閉合電路；開啟電源，觀察電流表指針擺動情況，并記錄。用蒸餾水將上述反應物稀釋，邊加蒸餾水邊用玻璃棒攪動，觀察現(xiàn)象。繼續(xù)加水稀釋，觀察現(xiàn)象。2、3答案略。板書設計 第二節(jié) 性質實驗方案的設計一、乙二酸性質實驗方案的設計1.乙二酸結構的分析乙二酸分子結構中含有兩個羧基2.乙二酸可能化學性質的推測具酸的通性；可發(fā)生酯化反應；可受熱分解；可使藍色墨水褪色；具有還原性3.乙二酸性質實驗方案的設計二、乙二酸性質實驗方案三、銅及重要化合物性質實驗方案教學說明1.本節(jié)內容一個課時完

22、成教學任務，時間非常緊張，建議可將其課時增加為兩課時，第一課時完成乙二酸性質實驗方案設計，第二課時，可通過討論題，銅以及銅的重要化合物性質實驗方案的設計，以及邊設計邊通過實驗操作進行驗證，對性質實驗方案的設計進行較為詳細的復習和鞏固。2.性質實驗方案設計過程中，要著重注意使學生掌握對物質性質的認識規(guī)律，對于有機物主要應通過對結構的分析認識物質性質。對于無機物，因學生對無機物結構情況學習較少，主要應通過對物質的類屬進行分析，進而認識物質性質。3.實驗方案設計過程中，由于學生對結構和類屬均比較熟悉，或可以通過類比而熟悉，故分析、推理過程應以學生活動為主，對于學生不太熟悉的性質，可在教師指導下，鼓勵

23、學生通過實驗操作加以驗證，之后再進行方案之設計，從而培養(yǎng)學生學習化學的科學方法。綜合能力訓練題選擇使用下圖中儀器(含藥品)，驗證由銅和適量濃硝酸反應產生的氣體中含有NO(N2和O2的用量可自由控制)。已知：NONO22OH=2NOH2O 氣體液化溫度：NO2：21，NO：152 (1)現(xiàn)有甲、乙、丙三位同學分別設計了以下三個實驗步驟(用儀器連接順序表示)。甲：ACFDB乙：ABCE丙：AEDB甲、乙、丙三位同學提出的實驗方案是否能驗證Cu與適量濃HNO3反應產生的氣體中含有NO(填“能”或“不能”)。甲 乙 丙 具體說明不能驗證的主要原因(若三個實驗方案都能驗證，則此小題不用回答)：甲方案： 乙方案： 丙方案： (2)反應前先通入足量的N2，其目的是 (3)確認氣體中含有NO的現(xiàn)象是: (4)如果O2過量，則裝置B中發(fā)生反應的離子方程式是： 解析：本題的實驗目的是驗證銅和適量濃