分析高中化學(xué)必修1《氨 銨鹽》教學(xué)的案例教育論文
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》指出:普通高中化學(xué)課程要幫助學(xué)生“了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展的主要線索,理解基本的化學(xué)概念和原理,認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì),理解化學(xué)變化的基本規(guī)律,形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀念�！痹赜^是化學(xué)基本觀念的重要組成部分,元素化合物的教學(xué)內(nèi)容是從物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化的角度培養(yǎng)和發(fā)展元素觀的重要素材。為此,本文以“氨銨鹽”教學(xué)為例,以實(shí)驗(yàn)為途徑,幫助學(xué)生發(fā)展對(duì)“同種元素組成的不同物質(zhì)之間能夠相互轉(zhuǎn)化”的認(rèn)識(shí)。
一、“氨銨鹽”的核心內(nèi)容及其教學(xué)價(jià)值
從物質(zhì)分類(lèi)的角度看,溶于水,溶液呈堿性,是學(xué)生在中學(xué)階段接觸到的唯一一種堿性氣體,由此推測(cè)氨氣可以與酸反應(yīng),轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮;從價(jià)態(tài)的角度看,N處于最低價(jià)(-3價(jià)),具有還原性,可以被氧化,轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮,而且氮元素是學(xué)生在中學(xué)階段接觸到的變價(jià)最為豐富、最為復(fù)雜的元素。通過(guò)氨氣性質(zhì)的探討,有助于學(xué)生建立從物質(zhì)的所屬類(lèi)別和核心元素化合價(jià)這兩個(gè)角度學(xué)習(xí)某一具體物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法。
氨是非金屬氫化物的重要代表(新課程中唯一一種系統(tǒng)研究的氫化物)。通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí),有助于學(xué)生初步形成氫化物—單質(zhì)—氧化物—含氧酸—含氧酸鹽的非金屬的知識(shí)體系。同時(shí),上一單元中學(xué)生對(duì)于鈉、鋁、鐵的學(xué)習(xí)為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了知識(shí)和方法基礎(chǔ)。特別是本單元對(duì)于硫的化合物的學(xué)習(xí),學(xué)生進(jìn)一步理解了元素觀的一些基本觀點(diǎn)。通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)有助于學(xué)生深刻理解:無(wú)論金屬元素還是非金屬元素,都存在著自身的系列變化,即由同種元素組成的不同物質(zhì)間可以相互轉(zhuǎn)化。而變化系列中都有兩條線:一條是氧化還原線;另一條是非氧化還原線,即常說(shuō)的離子反應(yīng)線。最終將學(xué)生的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為氮元素的單質(zhì)及其化合物轉(zhuǎn)化的二維關(guān)系圖。轉(zhuǎn)化關(guān)系圖,既可以預(yù)測(cè)其他含氮物質(zhì)的性質(zhì),也能尋找相應(yīng)的反應(yīng)路徑。比如,尋找實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的途徑,在選修1第四章尋找含氮()廢水的凈化路徑等等。
二、學(xué)生學(xué)習(xí)“氨銨鹽”的基礎(chǔ)與困難分析
關(guān)于“氨”,學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平是:在初中對(duì)于銨態(tài)氮肥已有初步的認(rèn)識(shí),前面又學(xué)習(xí)了氮和硫的氧化物的知識(shí),知道了由的轉(zhuǎn)化路線,初步形成了研究非金屬及其化合物的一般步驟和方法。但是學(xué)生對(duì)于從物質(zhì)類(lèi)別和化合價(jià)變化兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)還有很大欠缺,而這既是元素觀的基本內(nèi)涵,也是學(xué)生應(yīng)該掌握的重要方法。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該在這方面得到長(zhǎng)足的發(fā)展。
通過(guò)前三個(gè)單元的學(xué)習(xí),學(xué)生有了一定的實(shí)驗(yàn)技能和分析、觀察能力,但在對(duì)比學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面缺乏訓(xùn)練。而且對(duì)剛升入高中不久的學(xué)生來(lái)說(shuō),大部分學(xué)生的抽象思維比較弱,不太會(huì)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),學(xué)習(xí)方法上往往更多地習(xí)慣死記硬背,不習(xí)慣對(duì)知識(shí)的理解記憶和獨(dú)立思考,在動(dòng)手探究能力方面則更為欠缺。因此,教師應(yīng)該讓學(xué)生通過(guò)觀察、討論、實(shí)驗(yàn)探究等方式理解和掌握氨和銨鹽的性質(zhì),通過(guò)建構(gòu)和應(yīng)用“含氮物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的二維關(guān)系圖”發(fā)展對(duì)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。
三、基于實(shí)驗(yàn)支持的“氨 銨鹽”教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
1.整體教學(xué)結(jié)構(gòu)
氮及其化合物是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容,是學(xué)生在中學(xué)階段所學(xué)習(xí)的元素化合物知識(shí)的重要組成部分。為了整體把握氮元素家族不同物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,將必修模塊和選修模塊做了重新布局和組合,力求學(xué)生對(duì)元素觀的理解呈現(xiàn)螺旋上升的趨勢(shì)。簡(jiǎn)單分解如下。
必修1:將第四章3、4兩節(jié)內(nèi)容重組,把含硫元素的物質(zhì)和含氮元素的物質(zhì)分別集中,突出“元素中心”,通過(guò)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化研究物質(zhì)的性質(zhì)、制法等。即將硫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫酸鹽作為一個(gè)整體,將氨(銨鹽)、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、硝酸鹽作為一個(gè)整體。對(duì)于含氮化合物的'學(xué)習(xí),借鑒魯科版教材思路,與人教版教材整合,分三課時(shí)完成教學(xué)內(nèi)容。即將氮?dú)�、一氧化氮、二氧化氮作為第一課時(shí),氨氣和銨鹽作為第二課時(shí),硝酸和硝酸鹽作為第三課時(shí)。第一課時(shí)熟悉幾種常見(jiàn)的含氮物質(zhì),了解自然界中由氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}的過(guò)程;第二課時(shí)構(gòu)建含氮物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的二維關(guān)系圖;第三課時(shí)直接運(yùn)用轉(zhuǎn)化關(guān)系預(yù)測(cè)并驗(yàn)證硝酸的性質(zhì)。
選修1:以含氮污水的處理為素材,進(jìn)一步從離子反應(yīng)和氧化還原角度,深入探究含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,由必修階段對(duì)含同種元素物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的研究,過(guò)渡到按照預(yù)定的方向和目標(biāo)改造物質(zhì)。
高三總復(fù)習(xí)階段:運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析氮元素化合物間轉(zhuǎn)化的條件,進(jìn)一步體現(xiàn)化學(xué)的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)一步鞏固和深化了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)理論。更為重要的是,本節(jié)課通過(guò)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度,利用二維關(guān)系圖預(yù)測(cè)性質(zhì),尋找反應(yīng)路徑,有助于學(xué)生從以物質(zhì)為中心、記憶單個(gè)物質(zhì)的性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽貫橹行�、從宏觀上整體把握常見(jiàn)含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,為學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物提供了工具和方法。本節(jié)課的整體教學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1。
2.關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)
觀念和方法的形成不可能在一節(jié)課內(nèi)完成,因此本教學(xué)設(shè)計(jì)將課前、課中、課后有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生思維循序漸進(jìn),呈現(xiàn)螺旋上升的趨勢(shì)。學(xué)生通過(guò)課前預(yù)習(xí),將前一節(jié)課學(xué)習(xí)過(guò)的含氮物質(zhì)初步畫(huà)在二維關(guān)系圖上(以物質(zhì)類(lèi)別為橫坐標(biāo),以氮元素主要化合價(jià)為縱坐標(biāo))。課上通過(guò)實(shí)驗(yàn)完善二維關(guān)系圖,并應(yīng)用二維圖尋找實(shí)驗(yàn)室制氨的途徑。課后進(jìn)一步應(yīng)用二維關(guān)系圖預(yù)測(cè)硝酸的性質(zhì)。本教學(xué)設(shè)計(jì)中的主干知識(shí)采用實(shí)驗(yàn)建構(gòu),用圖示加深理解,用化學(xué)方程式進(jìn)行強(qiáng)化。以下三個(gè)關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)施體現(xiàn)了上述教學(xué)構(gòu)想。
(1)預(yù)習(xí)交流,推測(cè)性質(zhì)的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
[活動(dòng)2]組織小組討論:請(qǐng)你依據(jù)二維關(guān)系圖,預(yù)測(cè)氨的化學(xué)性質(zhì),并說(shuō)明預(yù)測(cè)依據(jù)。從學(xué)生的討論結(jié)果看,多數(shù)學(xué)生能從氨中氮元素的化合價(jià)預(yù)測(cè)出氨能被氧化,具有還原性。而對(duì)于氨與酸反應(yīng)的預(yù)測(cè)更多的是借助于氨水顯堿性的經(jīng)驗(yàn),而不是由氨的所屬類(lèi)別推測(cè)出的。通過(guò)活動(dòng)發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)于氫化物比較陌生,缺乏系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。
(2)實(shí)驗(yàn)探究,建構(gòu)轉(zhuǎn)化關(guān)系的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
[實(shí)驗(yàn)1]教師演示,氨氣溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖2)。
[問(wèn)題]在噴泉實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象?分析原因。實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)了氨的哪些性質(zhì)?
[設(shè)計(jì)意圖]氨的主干知識(shí)是水溶液呈堿性。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有兩個(gè)功能:功能之一是豐富學(xué)生對(duì)于氣體溶于水的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)。通過(guò)氯氣、二氧化硫、二氧化氮的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)知道了幾種驗(yàn)證氣體在水中溶解性的實(shí)驗(yàn)方法。本實(shí)驗(yàn)則更加直觀,使學(xué)生印象深刻。功能之二是由噴泉的顏色引出氨水的堿性,自然過(guò)渡到氨的化學(xué)性質(zhì),建立起氨與氨水的聯(lián)系。
[實(shí)驗(yàn)2]實(shí)驗(yàn)視頻,“變色蝴蝶”實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖3)。
[問(wèn)題]“變色蝴蝶”實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象?如何解釋這一現(xiàn)象?
[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)紙蝴蝶由白變紅,加熱后又由紅變白的現(xiàn)象分析,形成對(duì)可逆反應(yīng)的深層認(rèn)識(shí)。與實(shí)驗(yàn)1結(jié)合,突出了氨的水溶液呈堿性這一主干知識(shí),形成對(duì)氨氣與氨水之間實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的完整認(rèn)識(shí)。
[實(shí)驗(yàn)3]學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),氨氣與氯化氫的反應(yīng)(見(jiàn)圖4)。
在培養(yǎng)皿一側(cè)滴入1滴濃鹽酸,另一側(cè)滴入1滴濃氨水(二者不要接觸),立即蓋上表面皿并不再打開(kāi),觀察現(xiàn)象。再把整套裝置顛倒過(guò)來(lái),觀察培養(yǎng)皿底部生成物的顏色和狀態(tài)。
[問(wèn)題]氨氣以氮肥的身份進(jìn)入人們的視野。通過(guò)學(xué)習(xí)你認(rèn)為氨氣和氨水適合做氮肥嗎?為什么?有沒(méi)有什么方法可以解決這個(gè)問(wèn)題?
[設(shè)計(jì)意圖]植物是通過(guò)根部吸收氮肥,而氨氣難于作用于植物根部,氨氣轉(zhuǎn)變?yōu)榘彼?雖然能夠被植物吸收,但是由于氨水不穩(wěn)定,會(huì)造成肥分損失,也不適合作氮肥。氣態(tài)的(氨氣)不行,液態(tài)的(氨水)不好,學(xué)生的思維自然想到要轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的銨鹽。但是由氨氣直接轉(zhuǎn)變?yōu)殇@鹽,還是先轉(zhuǎn)變?yōu)榘彼?再轉(zhuǎn)變?yōu)殇@鹽,學(xué)生的想法是模糊的,更多的學(xué)生更傾向于后者。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)正可以解決上述疑問(wèn),同時(shí)從另一角度補(bǔ)充了學(xué)生對(duì)于氫化物的認(rèn)識(shí)。根據(jù)物質(zhì)的所屬類(lèi)別和化合價(jià),按照實(shí)際需要和預(yù)設(shè)方向改造物質(zhì),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究提供實(shí)證,既是學(xué)習(xí)元素化合物的方法和思路,更是學(xué)習(xí)元素化合物的意義。
[實(shí)驗(yàn)4]學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),與濃NaOH溶液的反應(yīng)(見(jiàn)圖5)。
[問(wèn)題1]參照的產(chǎn)品使用注意事項(xiàng),推測(cè)銨鹽可能具有哪些性質(zhì)?:請(qǐng)記住我站域名
[問(wèn)題2]觀察兩瓶不同存放方式的碳酸氫銨,找出不正確存放的那一瓶。你是依據(jù)什么找出來(lái)的?
[問(wèn)題3]打開(kāi)盛有碳酸氫銨的廣口瓶,聞氣味,試寫(xiě)反應(yīng)方程式。
[問(wèn)題4]依據(jù)二維關(guān)系圖推測(cè)銨鹽與堿反應(yīng)可能的生成物是什么?
[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究逐步建構(gòu)含氮物質(zhì)之間的可能轉(zhuǎn)化關(guān)系,形成對(duì)氨、氨水、銨鹽之間轉(zhuǎn)化的完整認(rèn)識(shí)。同時(shí)有助于學(xué)生從辯證的角度理解物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。從氨、氨水到銨鹽的轉(zhuǎn)化通過(guò)與酸反應(yīng)實(shí)現(xiàn),反過(guò)來(lái)由銨鹽到氨或氨水的轉(zhuǎn)化就要通過(guò)與堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。這樣就為研究物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化提供了工具和方法上的支持。
(3)總結(jié)應(yīng)用教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
[問(wèn)題2]如何認(rèn)識(shí)和使用二維關(guān)系圖?
[問(wèn)題3]請(qǐng)你利用二維關(guān)系圖尋找適合于實(shí)驗(yàn)室制的反應(yīng)路線。
[設(shè)計(jì)意圖]二維關(guān)系圖是學(xué)習(xí)元素化合物的工具和方法,應(yīng)用二維關(guān)系圖可解答性質(zhì)預(yù)測(cè)及物質(zhì)制備等比較復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化問(wèn)題。指導(dǎo)學(xué)生從宏觀上,立足于元素的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì),把握物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,再具體到從類(lèi)別和價(jià)態(tài)角度綜合分析性質(zhì),尋找制備物質(zhì)的可行途徑,按照預(yù)定的方向和目標(biāo)改造物質(zhì)等。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的重要途徑。教學(xué)過(guò)程中教師采取怎樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略,有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征和本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí),有利于激發(fā)學(xué)生高水平的思維活動(dòng),有利于化學(xué)知識(shí)教學(xué)朝著增進(jìn)學(xué)生理解力的方向推進(jìn),是值得一線教師重新研究的重要課題。
感謝北京教育學(xué)院何彩霞老師在課題研究和本文寫(xiě)作過(guò)程中的悉心指導(dǎo)!
【分析高中化學(xué)必修1《氨 銨鹽》教學(xué)的案例教育論文】相關(guān)文章：
7.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題分析論文
8.案例分析論文提綱
9.溝通案例分析論文