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第六单元化学实验方案的设计第一节制备实验方案的设计●教学目标1.学习和了解制备实验方案的设计方法和基本要求。2.运用铝以及氢氧化铝的有关化学性质及相互转化关系，以及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解反应过程中的相互促进，评价选择以铝为原料制备氢氧化铝的最佳途径。3.通过对以苯甲酸为原料，设计制备苯甲酸甲酯的实验方案设计过程，进一步融会贯通酯化反应和水解反应的基本原理以及相互关系。4.通过对最佳实验方案的优选过程，调动学生积极参与教学过程的主体积极性，培养学生浓厚的学习兴趣和正确的学习方法。5.提高学生对知识的综合运用能力，发展学生的整体思维水平，培养学生敢于创新的学习态度和科学的思维方法。●教学重点最佳制备实验途径的正确选择。实验方案设计的基本格式和内容。●教学难点铝的性质和氢氧化铝的两性，不同盐类水解过程的相互促进。酯化反应和水解反应的相互关系以及综合应用。●教学方法回忆复习，比较选择。设计操作，评价总结。●课时安排二课时第一课时：以铝为原料制备氢氧化铝的实验方案的设计以及实验操作。第二课时，实验方案设计的一般方法和基本内容，以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯的方案设计。●教学过程第一课时●教具准备教具：投影仪、大屏幕、胶片等。仪器：(学生实验操作所用)烧杯、试管、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、干燥器、石棉网、滤纸、酒精灯、胶头滴管、pH试纸等。药品：(学生实验操作所用)铝屑、稀硫酸、蒸馏水、浓、稀NaOH溶液、稀氨水、稀盐酸、CuCl2固体等。［导入］化学是一门以实验为基础的学科，化学实验方案的设计贯穿每一个化学实验之始终。化学实验方案的设计对于化学实验具有至关重要的作用，有时甚至直接影响到一个实验的成功与否。［投影］教材插图，居里夫妇正在做化学实验以及球碳原子簇——C60等。［说明］投影之同时，简介章序言之有关内容，说明实验方案设计的重要性。［讲述］因此，每一个化学实验在实验操作之前，均要根据该实验的目的和要求，综合运用相关知识和已有实验基本技能，对实验过程进行总体的设计与规划，此即为化学实验方案的设计。［板书］第六单元化学实验方案的设计［过渡］化学实验种类繁多，不同的化学实验其实验方案的设计当有不同，制备实验方案设计为最基本的化学实验，本节课我们将以铝为原料，来对氢氧化铝的制备方案进行设计。［板书］第一节制备实验方案的设计一、以铝为原料制备Al(OH)3实验方法的选择［讲述］对于铝及其重要化合物的性质，我们之前已有过系统的学习和了解。［想一想］铝有哪几种主要的化合物？［答］铝之重要化合物主要有：Al2O3、Al(OH)3及铝盐。［师］请大家分组讨论并总结出铝及其化合物的重要性质。［学生讨论］教师巡视。［提问］部分同学回答，其他同学质疑、补充后师生共同总结。［投影］铝及重要化合物的主要性质：1.铝的主要化学性质：①可和某些非金属反应。如：4Al＋3O22Al2O3;2Al＋3Cl22AlCl3②可和某些稀酸溶液反应。如：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑③可和某些强碱溶液反应。如：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑④可和某些氧化物反应。如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O32.Al2O3的主要化学性质：①可和某些强酸溶液反应。如：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O②可和某些碱溶液反应。如：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O3.Al(OH)3之主要化学性质。如：①可和某些酸溶液反应。如：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O②可和某些强碱溶液反应。如：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O［问题］根据上述信息归纳，铝盐主要有哪几种，其水溶液各有什么特点？［学生讨论］之后提问总结。［总结］铝盐的存在方式主要有两种：一为铝盐，如AlCl3等。铝盐一般为强酸弱碱盐，其水溶液会因Al3＋水解而略显酸性；另一称为偏铝酸盐，如NaAlO2等。偏铝酸盐一般为强碱弱酸盐，其水溶液会因AlO水解而略显碱性。［学生练习］部分学生板演：请写出以上AlCl3和NaAlO2两种盐水溶液中发生水解反应的离子反应方程式。［想一想］如果我们将上述两种盐溶液，即AlCl3和NaAlO2的水溶液混合会有怎样的现象与结果？［学生讨论］教师巡视。可据情况做适当的提示。［提问］部分同学回答，其他同学可质疑补充。［总结］AlCl3即铝盐水溶液因Al3＋水解而会使其略显酸性：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋NaAlO2即偏铝酸盐水溶液因AlO水解而会使其溶液略显碱性：AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－当将其二者混合以后，会因为二者水解后溶液所呈现酸、碱性(弱)不同，相互中和，从而使上述两个水解平衡不断向着水解方向移动，直到水解完全，有白色胶状的Al(OH)3难溶物产生。［投影］铝盐溶液：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋偏铝酸盐溶液：AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－将铝盐和偏铝酸盐溶液相互混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓［讲述］对于任何化学物质，结构决定性质，性质反映结构。同时，其性质也决定着其在自然界的存在方式和实验室制取方法。下面，请同学们运用上述信息，思考实验室以纯净的铝屑为原料，可通过哪些途径制得产物Al(OH)3。［板书］一、以铝为原料制备氢氧化铝1.可能制取途径的推测：［学生讨论］教师巡回参与，以为后面的讲评收集信息，作好准备工作。［提问］下面，请以各小组为单位选派一名代表叙述你们所选择的制备方法。［学生回答］略。(对于学生选择的各种方法，如明显不合理或有错误之处的，教师可做适当的点评后予以舍弃，其他制备方法可予以保留)［过渡］经过讨论，我们得出了许多的制备方法，这些方法，我们可将其总结为以下这么几个类型。［实物投影］(边书写边投影)［讲评］同学们对制备方法的选择都各有自己的想法，很好。说明同学们对铝及其化合物的性质都非常熟悉，并且能够综合应用。但是，通往目的地的道路可能会有千万条，但肯定会有优劣之分。［议一议］上述所有的这些实验方法，各有什么所长和所短，哪一些或哪一个制备方法更加合理。［板书］2.可能实验方案的选择。［学生讨论］教师巡视，收集信息。［提问］请同学们回答自己的选择，并能够对舍弃的方案加以简单的点评。［学生回答后，教师总结］通过讨论、分析，同学们大都选择了可能制备方法中的4、5、6，而排除了1、2、3。［问］为何对1、2、3的方法进行了排除？［答］方法1中，氧气的制取过程比较麻烦，实验步骤较多；方法2中，氯气的制取过程同样较为麻烦，步骤多，且氯气还有毒性，操作中可能会有危险发生及污染环境；方法3中反应可能会不完全，过程难于控制。［讲评］很好。通过上述分析和筛选，同学们比较倾向于方案4、5、6的制备方法，哪么，对于这几个方法我们有没有可能优中选优。对此，光有理论上的分析不够，下面，请同学们根据你所选择的方法进行实验验证，并最终得出实验结论。［板书］3.可能实验方案的实验验证。［学生实验］根据同学们自己的选择，将学生分为三个实验小组，分别进行实验。［说明］1.为节省时间，学生实验所用的仪器药品需课前准备妥当。2.每个小组所用反应试剂如铝屑质量要相等，所用酸、碱浓度亦要相同。3.提示学生在实验操作过程中对所用酸、碱强、弱的选择。也可对强、弱做对照实验。4.要求学生记录实验过程中所选各试剂的用量及实验现象。5.实验结束后要求学生对实验结果进行分析，并将结果换算成：制取1molAl(OH)3时各试剂的用量。［提问］同学们的实验均已结束，下面，请各实验小组选代表叙述自己的实验过程、实验现象以及实验结论。［学生回答后师生共同总结］对于方法4，在得到Al3＋将其沉淀Al(OH)3时，有两种办法可以采用：加入强碱NaOH溶液，其优点是沉淀速率较快，缺点是对NaOH溶液的加入量难以控制，所以排除此法，而选用弱碱稀氨水。对于方法5：在得到AlO要使其在酸化条件下沉淀得到Al(OH)3。同样存在两个途径：一是加入强酸如稀盐酸，但缺点也是加入的量难于控制；另一为通入新制备的二氧化碳，但二氧化碳的制备会使整个实验操作过程过于繁琐。对于方法6：不存在酸、碱强、弱之选择与用量问题，整个实验操作过程简单而且容易操作与控制。［讲述］通过上述分析，我们用实验过程的步骤繁琐与否及是否易于操作，对三个方法进行了选择，得出方法6较为合理，这个选择过程即为实验方案设计的基本要求。［问］以上三种方法中，对于酸碱的用量情况又如何？［学生回答后投影］［投影］［板书］4.最佳实验方案［讲评］通过实验步骤的多少与实验过程的控制，我们在上边选择了方法6，通过上表中生成等物质的量的Al(OH)3时，所耗酸、碱的物质的量，方法6之用量最少，这也是实验方案设计的一条基本原理，所以，我们最终选择方法6为本实验的最佳制备方案。［课时小结］本节课，我们通过对Al及其重要化合物性质的回忆与复习，并对可能的制备方法进行了分析推测，最后又通过实验验证以及对各方法之验证结果，进行了分析比较，从而最终选定了最佳制备Al(OH)3的实验方案。［课后作业］1.回忆运用方法6对Al(OH)3的操作制备过程，并将具体的操作过程即实验步骤按序用文字表述。2.根据上述实验步骤，试对实验过程中所用仪器和药品进行选择。3.完成制备方案中所涉及的有关化学反应方程式。板书设计第六单元化学实验方案的设计第一节制备实验方案之设计一、以铝为原料制备Al(OH)3实验方法的选择1.可能制取途径的推测。2.可能实验方案的选择。3.可能实验方案的实验验证。4.最佳实验方案。●教学说明1.化学实验方案学生在之前的许多分组实验中有过多次接触，但对实验方案的新手设计还是第一次，所以，本课时的教学宜慢忌快，以留给学生较多的进入时间。2.实验方案的设计，重在实验原理即实验途径的选择，学生对此可能会有多种选择。无论对何种方案，教师均应予以点评比较，以使学生了解设计过程的基本要求。3.最佳实验方案的选择是本课时的关键，要明确告诉学生选择和舍弃的原因。