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熱門關(guān)鍵詞： 小學(xué)四年級(jí)語(yǔ)文 三角形 三角形 八年級(jí)歷史 搖籃曲 端午節(jié)的由來(lái)
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視頻標(biāo)簽：全國(guó)初中化學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課
所屬欄目：初中化學(xué)說(shuō)課視頻
視頻課題：第五屆全國(guó)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課視頻《二氧化碳收集方法再探究》-鄭州
教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂實(shí)錄及教案：第五屆全國(guó)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課視頻《二氧化碳收集方法再探究》-胡德輝鄭州市第十九中學(xué)初中化學(xué)
《二氧化碳收集方法再探究》教學(xué)設(shè)計(jì)
鄭州市第十九中學(xué) 胡德輝
一、使用教材：
義務(wù)教育教科書人教版九年級(jí)化學(xué)第六單元 課題 2
二、實(shí)驗(yàn)器材：
試管、250mL燒杯、二氧化碳發(fā)生裝置、橡膠管、玻璃導(dǎo)管、150mL集氣瓶、玻璃片、秒表、注射器、軟塑料瓶、帶導(dǎo)管的橡膠塞、止水夾、氧氣傳感器、改造過(guò)的單孔橡膠塞（圖 1）。
圖 1
火柴、水、品紅、小蘇打、檸檬酸、氫氧化鈉溶液。
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)：
1、人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)課本中，沒有明確指出實(shí)驗(yàn)室不能用排水法收集二氧化碳，但是課本114頁(yè)在介紹排水法時(shí)明確指出：排水法適用于不易溶于水，不與水反應(yīng)的氣體。學(xué)生在未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的情況下會(huì)自然而然認(rèn)為二氧化碳不能用排水法收集，所以有必要對(duì)二氧化碳收集方法進(jìn)行深入挖掘。
2、在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，問(wèn)題的設(shè)置和結(jié)論的得出具有連續(xù)性和邏輯性，更加突出化學(xué)學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性。
3、引入二氧化碳發(fā)生裝置、氣體傳感器等數(shù)字化儀器，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)論更可信。讓學(xué)生直觀感受到科技的發(fā)展對(duì)科學(xué)研究的推動(dòng)作用，有助于培養(yǎng)學(xué)生較高的信息意識(shí)，提高數(shù)字化生存能力，適應(yīng)社會(huì)信息化趨勢(shì)。
四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：
1、通過(guò)排水法和向上排氣法的對(duì)比，得出排水法比向上排氣法所需時(shí)間較長(zhǎng)，從時(shí)間角度考慮，似乎實(shí)驗(yàn)室不適合用排水法收集二氧化碳。
2、提出猜想：收集二氧化碳時(shí)向上排氣法比排水法所需時(shí)間短，可能是由于集氣瓶口木條熄滅時(shí)二氧化碳還未收集滿。
3、通過(guò)兩個(gè)軟塑料瓶的變癟程度證明判斷哪種方法收集的二氧化碳更純凈，并通過(guò)氧氣傳感器對(duì)兩種方法收集的二氧化碳進(jìn)行定量研究。
5、借助氧氣傳感器，測(cè)量“用向上排氣法收集等體積、等濃度的二氧化碳”需要多長(zhǎng)時(shí)間。
6、將排水法和向上排氣法收集的二氧化碳的濃度和收集時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，綜合判斷實(shí)驗(yàn)室是否適合用排水法收集二氧化碳。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：
知識(shí)與技能方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道實(shí)驗(yàn)室合適用排水法收集二氧化碳。學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的一般思路。
過(guò)程與方法方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，運(yùn)用比較、分析、歸納等方法，體驗(yàn)探究活動(dòng)的樂(lè)趣。
情感態(tài)度價(jià)值觀方面通過(guò)探究式學(xué)習(xí)初步養(yǎng)成批判性思維和創(chuàng)造性思維。通過(guò)對(duì)數(shù)字化教學(xué)工具的使用，明白科技發(fā)展對(duì)科學(xué)研究的重要作用。
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
本節(jié)課是學(xué)生學(xué)過(guò)二氧化碳的性質(zhì)及收集方法后的拓展探究，利用排水法和排空氣法收集二氧化碳的效果不同探究是否適合用排水法收集二氧化碳。
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程：
提出問(wèn)題一：
二氧化碳能溶于水，能與水反應(yīng)的這兩個(gè)性質(zhì)，對(duì)排水法收集二氧化碳的影響有多大？
收集證據(jù)：
1、在“對(duì)人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究”中就已經(jīng)用排水法收集到了二氧化碳。
2、二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸不穩(wěn)定易分解，又生成二氧化碳。
3、二氧化碳可溶于水，但該過(guò)程需要時(shí)間較長(zhǎng)。
為了讓同學(xué)們直觀感受到第三個(gè)證據(jù)，我課前做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將裝滿二氧化碳?xì)怏w的試管倒扣在品紅溶液中，其中，品紅不與二氧化碳反應(yīng)，只是起到便于觀察的作用。1個(gè)小時(shí)后，試管內(nèi)液面上升很少（圖 2），24小時(shí)后，試管內(nèi)液面上升明顯，但還沒有滿（圖 3）。
圖 2 圖 3
通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證，雖然二氧化碳可溶于水，但溶解速率較慢。
猜想與假設(shè)：
二氧化碳可溶于水且可與水反應(yīng)的性質(zhì)對(duì) 排水法收集二氧化碳有較小影響。
實(shí)驗(yàn)探究一：
學(xué)生代表進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，將二氧化碳發(fā)生裝置的壓力和放氣閥調(diào)至指定位置，分別用排水法和向上排氣法收集一瓶二氧化碳?xì)怏w，并用秒表記錄收集滿所需時(shí)間（圖 4）。
圖 4
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
排水法可以收集到二氧化碳，用時(shí)平均為33秒，向上排氣法用時(shí)平均為13秒。
得出結(jié)論：
①排水法可以收集到二氧化碳?xì)怏w ②排空氣法比排水法所用時(shí)間少。
所以二氧化碳能溶于水且能與水反應(yīng)的性質(zhì)對(duì)排水法收集二氧化碳有影響，實(shí)驗(yàn)室不合適用排水法收集二氧化碳。
實(shí)驗(yàn)反思：
該結(jié)論有不嚴(yán)謹(jǐn)之處：排水法收集二氧化碳是，能夠直觀看到水被全部排出，有大量氣泡從瓶口冒出，證明二氧化碳收集滿。向上排氣法利用集氣瓶口燃著的木條熄滅，證明二氧化碳收集滿。
提出問(wèn)題二：
集氣瓶口燃著的木條熄滅就能證明二氧化碳收集滿了嗎？
收集證據(jù)：
用排水法收集兩瓶不同濃度的二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳所占體積分?jǐn)?shù)分別為10%和30%，將燃著的木條分別伸入兩個(gè)集氣瓶中。發(fā)現(xiàn)，將燃著的木條伸入30%的集氣瓶中時(shí)，木條熄滅，伸入含二氧化碳10%的集氣瓶中則正常燃燒。
收集判斷依據(jù)：當(dāng)二氧化碳含量達(dá)到30%時(shí)，就足以使燃燒的木條熄滅。
猜想與假設(shè)：
集氣瓶口燃燒的木條熄滅時(shí)，二氧化碳可能沒有收集滿。
實(shí)驗(yàn)探究二：
用兩個(gè)軟塑料瓶收集兩瓶二氧化碳，其中，一瓶用排水法收集，一瓶用向上排氣法收集。與塑料瓶連接的兩個(gè)相同的注射器中加入等體積、等濃度的氫氧化鈉溶液（圖 5）。
補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：氫氧化鈉溶液可以與二氧化碳反應(yīng)，但不與空氣中的其他氣體反應(yīng)。
將氫氧化鈉溶液注入軟塑料瓶中，振蕩。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
用排水法收集的二氧化碳瓶子比用向上排氣法收集的二氧化碳瓶子變得更癟。
得出結(jié)論：
“燃著的木條在集氣瓶口能迅速熄滅”作為二氧化碳收集滿的判斷依據(jù)不嚴(yán)謹(jǐn)。排水法收集的二氧化碳純度較高。
提出問(wèn)題三：
如何定量分析“排水法可以比向上排氣法收集到純度更高的二氧化碳”？
實(shí)驗(yàn)探究三：
可以借助數(shù)字化教具：氣體傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。由于市面上的二氧化碳傳感器都是用來(lái)測(cè)量空氣中的二氧化碳含量，量程較小，沒有適合本實(shí)驗(yàn)的二氧化碳傳感器，所以借助氧氣傳感器間接測(cè)出集氣瓶中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。因?yàn)檠鯕饧s占空氣體積分?jǐn)?shù)的1/5，如果測(cè)出氧氣占比為X，則二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)就約為1-5X。
由于氧氣傳感器無(wú)法固定在集氣瓶上，需要將氧氣傳感器與提前制作好的帶孔橡膠塞連接（圖 6），提高裝置的氣密性，增加數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度。
圖 6
將氧氣傳感器與兩瓶分別用向上排空氣法和排水法收集的二氧化碳集氣瓶連接，從電腦屏幕上讀出兩瓶氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，從而計(jì)算出二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
用排水法收集的集氣瓶中氧氣含量為2.4%（圖 7），則二氧化碳含量約為88%，用排空氣法收集的集氣瓶中氧氣含量為6.7%（圖 8），則二氧化碳含量約為67%。
圖 7 圖 8
由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)中用到的儀器準(zhǔn)確度較高，操作過(guò)程中可能會(huì)由于氣體流動(dòng)而出現(xiàn)誤差。除去誤差干擾后，我們?nèi)匀荒軌虻贸雠潘ū认蛏吓艢夥ㄊ占降亩趸几儍簟?br />
提出問(wèn)題四：
若用向上排空氣法收集等體積、等濃度的二氧化碳，需要多長(zhǎng)時(shí)間？
實(shí)驗(yàn)探究：
將橡膠塞進(jìn)行改裝，與氧氣傳感器連接，再將其與集氣瓶連接，用向上排氣法收集二氧化碳（圖 9）。
圖 9
待傳感器示數(shù)達(dá)到與排水法相當(dāng)?shù)氖緮?shù)時(shí)，停止收集，記錄時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
用向上排空氣法收集等體積、等濃度的二氧化碳，時(shí)間為33 s時(shí)集氣瓶中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)約70%，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)達(dá)到88%所需時(shí)間為50 s（圖 10）。
圖 10
排水法收集二氧化碳，集氣瓶中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為88%，學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，排水法收集滿所用時(shí)間為33 s.
得出結(jié)論：
無(wú)論從收集得到氣體的純度還是收集時(shí)間上考慮，實(shí)驗(yàn)室合適用排水法收集二氧化碳。
八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)：
本節(jié)課較好完成了制定的教學(xué)目標(biāo)：
①在課本學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)于二氧化碳的收集方法進(jìn)行深度挖掘，問(wèn)題的設(shè)置具有連續(xù)性和邏輯性，結(jié)論更具有說(shuō)服力。使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的一般思路和方法有了清晰的認(rèn)識(shí)。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生創(chuàng)造性思維，提高設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)的能力。
②引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于課本的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”，有助于學(xué)生養(yǎng)成批判性思維。
③借助數(shù)字化儀器，不僅提高了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，也 讓學(xué)生體會(huì)到科技發(fā)展對(duì)科學(xué)研究起到的推動(dòng)作用,有助于培養(yǎng)學(xué)生較高的信息意識(shí)，提高數(shù)字化生存能力，適應(yīng)社會(huì)信息化趨勢(shì)。
并且，這三點(diǎn)也符合“中學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”中對(duì)應(yīng)的三點(diǎn)內(nèi)容。
視頻來(lái)源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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