研究物质性质的方法和程序(4个课时)教案

研究物质性质的方法和程序(4个课时)教案

‎ ‎ 第二节 研究物质性质的方法和程序 ‎【课程安排】 4课时 ‎【教学目标】‎ ‎1.知识与技能目标：‎ ‎（1）使学生了解金属钠的物理性质及主要的化学性质（钠跟水、氯气的反应），认识钠是一种很活泼的金属。‎ ‎（2）使学生了解氯气的物理性质和主要的化学性质（氯气跟金属单质、非金属单质及水的反应）。‎ ‎（3）进一步熟练药品的取用，加热等基础实验操作。‎ ‎2.过程与方法目标：‎ （1） 通过引导学生观察、分析实验现象，让他们体会怎样科学、合理地运用观察方法。‎ （2） 通过对钠跟氧气的反应及氯气性质的实验探究，让学生体会实验方法在化学研究中的作用，并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。‎ （3） 在归纳金属钠的性质及预测氯气性质的过程中，让学生体验分类、比较等研究方法在学习和研究物质性质过程中的应用。‎ ‎3.情感态度与价值观目的：‎ （1） 通过对金属钠和氯气性质的探究，激发学生学习化学的兴趣，让他们乐于探究物质变化的奥秘；‎ （2） 利用阅读材料《含氯化合物的漂白与消毒作用》培养学生将化学知识与生产、生活实践相结合的意识。‎ ‎【教学重点、难点】‎ ‎1.知识上重点、难点：金属钠和氯气的化学性质 ‎2.方法上重点、难点：使学生初步学会以观察、实验、比较、分类等方法在研究物质性质中的运用，初步掌握研究物质的一般程序。‎ ‎【教学准备】‎ ‎1．课堂活动记录及报告（详见教学过程）‎ ‎（1）活动1.2.1.1 交流·研讨：‎ ‎（2）活动1.2.1.2 观察·思考：‎ 观察金属钠的物理性质及钠与水反应的现象 ‎（3）活动1.2.1.3 活动·探究 金属钠与氧气反应的实验 ‎（4）活动1.2.1.4交流·研讨 ‎（5）活动1.2.2.1 研究氯气的性质 ‎ 2．将学生为4－6人小组 ‎3．试验试剂和仪器：见课堂活动记录及报告 ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎【教学方法】观察、实验探究、对比法 ‎【教学过程】〖发放课堂活动记录及报告〗‎ ‎〖引言〗‎ 在前面的学习中我们知道，化学科学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的一门自然科学。认识物质的性质是化学研究的一项重要任务，且只有深入地研究物质的性质，才能更好地利用物质为人类生产、生活服务。例如，通过对氢气的可燃性研究，可用作绿色能源和火箭的推进剂；通过对溴化银感光性的研究，制成了感光胶卷；通过对叠氮化钠（NaN3,在强烈撞击的情况下能快速分解并产生大量氮气）性质的研究，制成了汽车安全气囊……由此可见，研究物质的性质是十分重要的。‎ 那么，怎样才能更科学地认识物质的性质呢？这就是本节我们要探讨的主要内容。‎ ‎〖板书〗 第二节 研究物质性质的方法和程序 ‎〖投影〗布置学生思考并填写活动表 活动1.2.1.1 交流·研讨：‎ ‎1.在初中化学的学习中，你认识了哪些物质？你是通过什么方法来研究它们的性质的？‎ ‎2.你认为研究一种物质的性质，应该按照什么程序来进行？你能通过实例说明吗 ‎〖小组讨论〗‎ ‎〖表达与交流〗(各小组代表发言交流)‎ ‎〖评价与概括〗‎ ‎1.在初中化学的学习中，你认识了哪些物质？你是通过什么方法来研究它们的性质的？‎ ‎〖媒体展示实例〗‎ 物质 研究它们的性质的主要方法 氧气 观察和实验法 ‎ 氢气 观察和实验法 ‎ 锌和铁 观察和实验法 盐酸 观察和实验法 非金属的通性 分类、比较法 金属的通性 分类、比较法 酸的通性 分类、比较法 ‎2.你认为研究一种物质的性质，应该按照什么程序来进行？你能通过实例说明吗？（可例举氧气、铁、盐酸或二氧化碳）‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎ 观察物理性质 预测化学性质 验证或探究预测的性质 分析现象并解释 分类、比较、归纳、概括同类物质的性质 ‎〖过渡〗通过同学们思考与交流，我们知道，研究物质的性质就应该首先把握研究的方法和程序。我们先探讨研究物质性质的基本方法。‎ ‎〖板书〗‎ 一、 研究物质性质的基本方法 ‎〖过渡〗通过同学们交流与探讨，研究物质的性质常常运用观察、实验、分类、比较等方法。‎ ‎〖板书〗1．观察法 ‎（1）含义：是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法 ‎〖看书 （2）内容：可以直接用肉眼观察物质的颜色、状 并回答〗 态，用鼻子闻物质的气味，也可以借助一些仪器来进行观察，提高观察的灵敏度。人们既在观察过程中，不仅要用感官去搜集信息，还要积极地进行思考，及时储存和处理所搜集的信息。观察要有明确而具体的目的，要对观察到的现象进行分析和综合。‎ ‎（3）实例：。‎ ‎〖投影〗布置学生阅读、观察、记录并填写活动表 活动1.2.1.2 观察·思考：‎ 观察金属钠的物理性质及钠与水反应的现象 ‎【实验目的】‎ ‎1、引导学生学会观察实验现象，掌握观察的方法；‎ ‎2、引导学生学会通过实验现象的分析，揭示物质的性质；‎ ‎3、通过实验观察，认识金属钠的状态、颜色、硬度和密度的相对大小、熔点的相对高低等物理性质。‎ ‎4、通过观察金属钠与水反应的现象，分析金属钠的化学性质；‎ ‎【试剂和仪器】略 ‎【实验内容】‎ ‎1.观察盛放在试剂瓶中的金属钠。镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将其表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小块钠（黄豆粒大小），观察钠块的切面。用小刀或玻璃片挤压豆粒状的钠（注意：金属钠有强烈的腐蚀性，千万不要用手直接接触它。）‎ ‎2.向培养皿中加适量水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，观察现象 ‎【实验记录】‎ 金属钠的物理性质 状态 颜色 硬度和密度的相对大小 延展性强弱 ‎- 13 -‎ ‎ ‎ 金属钠与水的反应 现象 分析（或结论）‎ ‎（1）‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ ‎（4）‎ ‎（5）‎ ‎【交流与讨论】‎ ‎1.你是如何通过观察来认识金属钠的有关物理性质？在观察过程中，你发现了什么问题？‎ ‎2. 通过观察金属钠与水反应的现象，分析金属钠的性质；‎ ‎【问题思考】‎ ‎1、实验中，你注意到金属钠是怎样保存的？为什么？‎ ‎2、通过该实验，你对实验观察的认识有哪些提高（对比初中阶段）？形成了哪些观察的方法以及透过现象到本质的分析方法。‎ ‎【活动评价】‎ ‎【拓展延伸】 〖课后作业〗‎ ‎1. 预测金属钠与盐酸的反应的现象。‎ ‎2. 做一做：金属钠与硫酸铜溶液的反应，观察的现象并分析实验的结果。‎ ‎〖课件展示上述现象、分析和结论〗 略 ‎〖概括〗通过上述实验现象的观察和分析得到：金属钠是一种银白色的金属；熔点低、密度小、硬度小、展性好。查表或看书可知金属钠熔点为97.81。C,沸点为882.9。C；密度为0.97g·cm－3金属钠与水发生反应，生成氢氧化钠和氢气。‎ ‎〖板书〗 2Na ＋2H2O ====2NaOH + H2 ‎ ‎〖过渡〗刚才我们从“观察法”的角度来认识物质的性质。在研究物质性质的过程中，往往还通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质。‎ ‎〖板书〗2、实验法 ‎ （1）含义： 通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。‎ ‎ （2）注意的问题：在进行实验时，要注意控制温度、压强、溶解的浓度等条件，这是因为同样的反应物质在不同的条件下可能会发生不同的反应。‎ ‎（3）实验的步骤：‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ 在进行研究物质性质的实验前，要明确实验的目的要求、实验用品和实验步骤等；实验中，要仔细研究实验现象，并做好实验记录；实验后，要写好实验报告，并对实验结果进行分析。‎ ‎ （4）实例 ‎〖投影〗布置学生阅读、观察、记录并填写活动表 活动1.2.1.3 活动·探究 金属钠与氧气反应的实验 ‎【实验目的】‎ ‎1、学会通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。‎ ‎2、探究金属钠与氧气的反应。‎ ‎3、认识条件控制在实验研究中的意义。‎ ‎【试剂和仪器】‎ 金属钠，酒精灯，石棉网，铁架台，铁圈。‎ ‎【实验步骤】‎ ‎1.将切好的金属钠放置在空气中，使其与氧气反应。‎ ‎2.将金属钠放在石棉网上加热，使其与氧气反应。‎ 实验记录：‎ 实验内容 实验现象 结论 金属钠在空气中放置 在空气中加热金属钠 ‎【交流与讨论】将金属钠放置在空气中与氧气反应和将金属钠放在石棉网上加热与氧气反应的现象有什么不同。‎ ‎【问题思考】‎ ‎1.这组实验对你有什么启示，理解实验法的意义。‎ ‎2.在你做过的实验中，还有因条件改变而影响实验结果的情况吗？‎ ‎【拓展延伸】 〖课后作业〗‎ ‎ 预测：金属锂和金属钾与氧气反应的现象和产物。‎ ‎【活动评价】‎ ‎〖媒体展示或描述上述实验现象、分析和结论〗（略）‎ ‎〖概述〗金属钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成氧化钠，失去金属光泽（因此金属钠通常保存在煤油里）；金属钠在空气中燃烧生成过氧化钠。‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎〖板书〗 4Na ＋O2 ==== 2Na2O ‎2Na ＋O2 ==== 2Na2O2‎ 该实验验证了金属钠在不同条件下与氧气反应的性质。‎ ‎〖板书〗3、分类法：‎ 在研究物质性质时，运用分类的方法，分门别类地对物质及其变化进行研究，可以总结出各类物质的通性和特性；反之，知道某物质的类别，我们就可推知该物质的一般性质。‎ ‎〖板书〗4、比较法：‎ 运用比较的方法，可以找出物质性质间的异同，认识物质性质间的内在联系，对物质的性质进行归纳和概括。‎ ‎〖投影〗布置学生阅读填写活动表 活动1.2.1.4交流·研讨 ‎1.运用所学知识，比较金属钠与金属铁的性质。‎ 性质 相同点 不同点 物理性质 化学性质 ‎2.根据所学的知识和已有的生活经验，预测金属可能具有哪些共同的性质？‎ 1. 在研究金属钠性质的过程中，你用到了哪些研究方法？‎ ‎〖课件展示上述现象、分析和结论〗 略 ‎〖小组讨论〗‎ ‎〖表达与交流〗‎ ‎〖课件展示上述现象、分析和结论〗 略 ‎〖评价与概括〗（课件，略）‎ ‎〖概述〗上面是研究物质的性质时常用的四种方法，当然还有其他的一些方法；在研究物质的某方面性质时，可能只用到一种或两种方法，但在研究物质的整体性质时却常常是观察、实验、分类、比较等方法综合应用。‎ 二、研究物质性质的基本程序 ‎〖过渡〗‎ 通过初中化学的学习，我们已经对科学探究的过程有了一定的了解。其实，人们对物质性质的研究也是一种科学探究过程。研究物质性质的内容包括物质的物理性质、化学性质，物质的通性和特性。那么研究物质性质的基本程序是怎样的呢？‎ ‎〖板书〗1．研究物质性质的基本程序 ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎〖学生阅读教材、提问并归纳〗（媒体展示）‎ 首先，要观察物质的外观性质（包括物质的存在状态、颜色气味等）；‎ 第二、要对物质的性质进行预测；‎ 第三、设计并实施实验来验证所做的预测。通过对实验现象的观察和分析，归纳出与预测相一致的性质，并对实验中所出现的特殊现象进行进一步的研究；‎ 第四、对实验现象进行分析、综合、推论，概括出物质的通性及特性。‎ ‎〖媒体展示图1-2-6，研究物质性质的基本程序〗‎ ‎〖过渡〗前面我们探讨了研究物质性质的基本程序和研究方法，现在我们利用其程序和方法来探究氯气的性质。‎ ‎〖板书〗2。研究物质性质的案例——研究氯气的性质 ‎〖引述〗氯气是一种化学性质活泼的非金属单质。在工业上，氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造盐酸、有机溶剂和杀菌消毒剂等。氯气对人体有强烈的刺激性，吸入少量会刺激鼻腔和喉头黏膜并引起胸痛和咳嗽，吸入较多量时使人死亡；氯气也是大气污染物。所制取和使用氯气时要有安全意识和环保意识。‎ ‎〖投影〗布置学生阅读、观察、记录并填写活动表 活动1.2.2.1 研究氯气的性质 ‎【活动目的】‎ ‎1、通过研究氯气的性质的探究活动，模拟和领会研究物质性质的方法和基本程序；‎ ‎2、认识氯气的物理性质 ‎3、通过氯气与铁、铜、氢气的反应实验，掌握氯气的化学性质。‎ ‎4、培养学生实验的安全意识和环保意识。‎ ‎【活动用品】‎ ‎1. 仪器：集气瓶 试管 水槽 坩埚钳 铁架台 胶头滴管 砂纸 ‎ ‎2. 试剂：氯气、 铁丝 铜丝 氢气 ‎ ‎ 【活动内容】‎ 一、认识氯气的物理性质 实验内容 实验现象 实验结论 ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎〖实验1〗取一只盛满氯气的集 气瓶，观察氯气的颜色：用手轻 轻地在瓶口煽动，使极少量的氯 气飘近鼻孔，闻氯气的气味。‎ ‎〖实验2〗取一只盛满氯气的试 管，将其倒扣在水槽中，用手轻 轻摇动试管，观察现象。‎ ‎【交流与讨论】‎ 1. 你知道通常从哪些方面认识物质的物理性质吗？‎ 2. 氯气的物理性质有哪些特点？‎ ‎〖媒体展示上述现象、分析和结论〗 略 一、 探究氯气的化学性质 ‎（一）预测氯气的性质 ‎1、氯气是一种活泼的非金属单质，你认为它可能具有哪些化学性质？（与同类物质氧气的性质进行比较）‎ ‎ ‎ ‎2、你将通过哪些实验验证你的推测？‎ ‎〖媒体展示上述分析和结论〗 略 ‎（二）实验验证过程 实验内容 实验现象 推断生成物 ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎〖实验1〗用坩埚钳夹注一束铁丝，灼热后立刻放入充满氯气的集气瓶中，观察现象；然后把少量的蒸馏水注入集气瓶里，用玻片盖住瓶口，振荡观察现象。‎ ‎〖实验2〗在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧时发生的现象。‎ ‎〖选做实验3〗在通风柜中，用坩埚钳夹注一束铜丝，灼热后立刻放入充满氯气的集气瓶中，观察现象；然后把少量的蒸馏水注入集气瓶里，用玻片盖住瓶口，振荡观察现象。‎ ‎〖媒体展示上述现象、分析和结论〗 略 ‎（三）分析、解释及结论 ‎【交流与讨论】‎ ‎1、从哪些事实证明氯气是一种活泼的非金属单质？‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ ‎2、根据实验现象和推断的生成物书写上述反应的化学方程式。‎ ‎〖课件展示上述现象、分析、结论及化学方程式〗 略 ‎（四）比较、归纳 ‎【问题思考】‎ ‎1、您认为还可以选择哪些物质代替铁丝、氢气与氯气反应？请写出反应的化学方程式。 ‎ ‎2、氧气、氢气等都是活泼非金属单质，它们可以和哪些类别的物质反应？‎ ‎ 〖媒体展示上述分析和结论和化学方程式〗 (略)‎ 三、探究氯气的特性——氯气能与水反应吗？‎ ‎〖学生分小组自主活动〗‎ ‎【活动目的】（学生自填）‎ ‎1、‎ ‎2、‎ ‎……‎ ‎【活动用品】‎ 所需仪器 ‎（供参考：试管、胶头滴管、砂纸）‎ 所需试剂 ‎（供参考：氯水、镁条、石磊溶液、红纸条 硝酸银溶液）‎ ‎【活动内容】 氯气能与水反应吗？‎ ‎〖你的预测与假设〗：‎ ‎〖你设计的实验方案〗（经老师认可后方可实施）：‎ ‎〖实验记录〗‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ 实验内容 实验现象 结 论 ‎〖实验验证〗氯水的漂白性：将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶呵盛有湿润红纸条的集气瓶，观察现象。‎ ‎【交流与讨论】‎ ‎1、你的预测与假设、设计的实验方案以及探究的结果与预测和假设是否符合？‎ ‎2、氯气可以使湿有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，这个事实说明了什麽？‎ ‎3、氯水中有哪些物质？它具有哪些性质？在工农业生产中有何作用。‎ ‎【问题思考】‎ ‎ 1、在探究氯气性质的过程中应用了哪些研究方法？其研究的基本程序是怎样的？‎ ‎ ‎ ‎2、描述氯气的物理性质，概述氯气的化学性质和特性。‎ ‎〖媒体展示上述内容〗 (略)‎ ‎【活动评价】‎ 自 评 他 评 师 评 ‎ 【拓展延伸】‎ ‎ 〖提问〗‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ 根据氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸的事实，推论氯气是否能与碱溶液反应？若能反应，请表述其产物并书写氯气分别与氢氧化钠、氢氧化钙反应的化学方程式。‎ ‎〖媒体展示上述内容〗(略)‎ ‎【知识应用——身边的化学】（学生看书第20页）‎ ‎〖引述〗身边的化学 含氯化合物的漂白与消毒作用 次氯酸不仅能是有机色质退色，还能消灭细菌等。将氢气通入碱液（如NaOH溶液）可制得次氯酸盐（如次氯酸钠，NaClO）。次氯酸盐是一些漂白剂和消毒剂的有效成分，它与稀酸或空气里的二氧化碳和水反应生成次氯酸，起到漂白和消毒作用。‎ 以次氯酸盐为有效成分的漂白剂和消毒剂的有效期较短，放久了，会因分解而失去漂白与消毒功能。‎ 二氧化氯也可用于漂白和消毒。实验证明，二氧化氯的消毒能力是等质量氢气的2.65倍。不过，由于二氧化氯价格高，目前还不能完全取代氢气用于漂白和消毒。‎ ‎〖过渡〗通过观察和实验认识了物质的性质后，人们往往要探究产生相关性质的原因，这就是要涉及物质结构方面的问题，如：金属钠和氢气各是由什么微粒构成的？这些微粒各有什么特点？它们与金属钠或氯气的性质有什么关系？这些问题仅通过一般实验是无法解决的，还需要利用模型、假说等方法进行有关研究。‎ ‎〖板书〗3。化学探究过程中的模型与假说（引述）‎ ‎ （1）关于模型：‎ 模型（model）是以客观事实为依据建立起来的，是对事物及其变化的简化模拟。模型一般可分为物体模型和思维模型两大类。例如，在研究有机化合物的结构时经常用到的球棍模型就是一种物体模型，而在研究原子结构的过程中所建立起的各种模型则属于思维模型。‎ ‎ （2）关于假说：‎ 假说（hypothesis）是以已有事实材料和科学理论为依据，面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。假说提出后需得到实践的证实，才能成为科学理论。道尔顿提出的原子学说起初就是一种假说，后来经过反复验证和修正，才发展成科学理论。‎ 关于物质性质的研究知识化学研究的任务之一，除此之外，还需要通过化学研究为物质发生的各种变化寻求合理的理论解释，测定物质组成中各部分的含量，探究物质的内部结构，以及设计物质的合成方法，等等。现在，化学工作者不仅使用试管、烧杯等一般的化学仪器，而且使用许多先进的仪器来进行化学研究，使化学研究水平大为提高。‎ ‎【知识拓展】‎ ‎- 13 -‎ ‎ ‎ 化学前沿 现代化学实验室 并非所有的化学实验都是在试管、烧杯等简单的化学仪器中完成的。随着科学技术的发展，化学研究室中出现了各种先进的仪器，帮助人们完成研究任务。例如，利用色谱仪可以把某种物质从混合物中分离出来，而X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等则可以帮助人们测定化学物质的结构。‎ 计算机技术的起兴是为化学研究实验研究开辟了一个新领域——计算机化学。在这个领域里进行化学研究的人们用计算机做实验。利用速度快、储存两大的计算机和计算化学家们编制的新程序，可以计算出化学物质的结构，还可以预测未知化合物的性质。随着科学技术的发展，人们对计算机有着更高的期望：教会计算机按照优秀的化学家的思考方式去思考；让计算机去评估浩如烟海的反应，确定哪一个反应最适合得到某种预期的目标化合物；开发一种计算机——受控机器人系统，让它们在实验室里事实合成反应，等等。‎ ‎【概括·整合】(略)‎ ‎〖小结〗 略 ‎〖作业〗 1. 学完这一节内容，请你从知识与技能、过程与方法两个维度谈谈你的收获。‎ ‎ 2.传统的练习（略）‎ ‎3.完成你的《课堂活动记录及报告》（便于对学生的学习过程进行评价）‎ ‎- 13 -‎