高中新课程化学实验教学的实践与几点思考

高中新课程化学实验教学的实践与几点思考郭裕茂杭州第十四中学(310006)一、实验内容的特点二、新课程化学实验教学的策略5、深入探究，培养探究精神和实验能力。1、基本操作课题落实2、研究教材，把握尺度层层推进3、《实验化学》模块分散实施4、注重过程培养观察和分析能力。一、实验内容的特点普通高中化学课程标准中的化学实验的特点突显基础性体现时代性强调应用性注重探究性遵循科学性实验栏目栏目意义栏目个数观察与思考引导学生认真观察演示实验或边讲边实验，准确记录实验现象，仔细分析实验现象产生的原因，不断提高观察能力和水平。化学115化学211有机化学基础8化学反应原理3实验化学课题实验16活动与探究主要通过以实验为主的多种探究活动来揭示化学科学的奥秘，同时培养科学素养和创新精神。化学113化学213有机化学基础13化学反应原理19实验化学拓展实验20表1：教材中实验内容统计化学与生活1化学与技术3化学与生活10化学与技术13一、实验内容的特点实验内容特点注重自主探究注重与理论联系注重学生的生活经验《化学1》实验效果、反思和与老教材对比二、新课程化学实验教学的策略老教材在高中化学（必修）第一册中，学生实验一、实验二为“化学实验基本操作”，让学生在高一入学后就集中学习和训练化学实验基本操作。而高中新课程一改原有的体系，没有设置单独的化学基本操作。我省普通高中学生综合素质测试化学实验技能部分的基本要求、内容和标准如下。1．基本操作课题落实二、新课程化学实验教学的策略2、研究教材把握尺度层层推进实验内容的编排方式分散集中化学1化学2有机化学基础化学反应原理物质结构与性质化学与生活化学与技术实验化学表2原电池在各模块中的呈现模块专题、单元实验内容化学2专题2第三单元《化学能与电能的转化》[活动与探究]铜锌原电池[活动与探究]制作简易电池和燃料电池化学反应原理专题1第二单元《化学能与电能的转化》[活动与探究]铜锌原电池[活动与探究]设计铁铜原电池专题1第二单元《金属的腐蚀与防护》[活动与探究]铁的腐蚀实验化学专题5《电化学问题研究》课题1《原电池》铜锌原电池氢氧燃料电池铁的腐蚀专题5《电化学问题研究》拓展课题《干电池模拟实验》制作锌锰干电池课例1：原电池实验课例1：原电池实验《化学2》专题2第三单元《化学能与电能的转化》，分4个层面进行了探究。1、[活动与探究]铜锌原电池2、[资料卡]钢铁的电化学腐蚀3、[活动与探究]制作简易电池和燃料电池4、[拓展视野]常见化学电池的组成和反应原理《化学2》基本要求：（1）通过对铜锌原电池的实验探究，认识化学能转变为电能的装置，初步认识原电池反应的原理。并能书写电极反应式。（2）了解常见的化学电源以及它们在生产生活等方面的应用。（3）能根据原电池的构成条件识别原电池。发展要求：（1）能利用原电池原理设计一些简单的化学电池。（2）判断氢氧燃料电池的正负极和电子的流向，并能书写电极反应式和总反应式。说明：对除氢氧燃料电池之外的各种实用化学电源的反应原理不作补充讲解。《化学2》实验现象和注意事项：（1）将铜片和纯锌片连接后浸到稀硫酸中，开始时，锌片上没有气泡，但不久后，锌片上慢慢产生气泡。（2）钢铁的腐蚀以[交流与讨论]和[资料卡]的形式呈现。（3）制作氢氧燃料电池时，碳电极适当长一些、粗一些为好。（4）[拓展视野]只作一般性了解，不要深入分析，也不要讲半反应。课例1：原电池实验《化学反应原理》专题1第二单元《化学能与电能的转化》和第三单元《金属的腐蚀和防护》分4个层面进行探究1、[活动与探究]原电池的工作原理，要求能写出电极反应式，了解电子的移动方向与电流的方向，了解盐桥的作用。2、[活动与探究]设计简单原电池。3、[课题解决]和[资料卡]认识化学电池的反应原理。4、[活动与探究]铁的腐蚀实验及其反应原理。《化学反应原理》基本要求：（1）了解原电池的构造特点和工作原理，会判断、设计简单的原电池，能正确书写电极反应式和电池反应方程式。（2）知道常见化学电源的种类，能根据已知的电池总反应式判断电池的正负极，书写电极反应式。发展要求：（1）了解盐桥的作用。（2）知道银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理及其应用价值。说明：锌锰干电池的工作原理只作简单介绍，不要求学生独立书写电极反应式。《化学反应原理》实验现象和注意事项：（1）盐桥中通常含有氯化钾饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能移动。（2）盐桥的作用是：消除浓差电势所引起的极化作用，以平衡两池电荷，获得稳定的电流。浓差电势是由离子扩散速率不同而引起的，因此用做盐桥的都是正、负离子迁移速率非常接近的电解质饱和溶液，如氯化钾溶液，由于氯化钾的浓度远大于硫酸锌和硫酸铜，所以主要是钾离子和氯离子向两池扩散。（3）[活动与探究4]可启发学生从改变电极材料和电解质溶液两条思路进行设计。电解质浓度、电极表面积和电极间距等的影响将在《实验化学》模块中探究学习。（4）铁的腐蚀实验，反应所需的时间相对较长，可适当增大氯化钠溶液和醋酸溶液的浓度。课例1：原电池实验《实验化学》专题5课题1《原电池》和拓展课题《干电池模拟实验》。2、拓展课题《干电池模拟实验》则利用实验室的常见仪器和有关药品制作干电池，进行实验、观察和分析，并比较用铁、镁代替锌制作电池的放电效果。1、课题1《原电池》在复习铜锌原电池（又称丹尼尔电池）和电化学腐蚀的基础上，设计实验方案，进行实验探究极化作用，电极材料等对原电池放电效果的影响，以及动手制作氢氧燃料电池和金属的电化学腐蚀实验。《实验化学》基本要求：（1）通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识。（2）通过制作氢氧燃料电池，了解燃料电池的工作原理。（3）能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解释。发展要求：初步了解生活中常见电池的化学原理，能根据已知的电池总反应式，判断电池的正负极，书写电极反应式。说明：（1）生活中常见电池的工作原理及电池反应式不作要求。（2）电极的极化作用对原电池的影响只作一般了解。《实验化学》实验现象和注意事项:（1）实验前，要适当复习铜锌原电池、燃料电池、电化学腐蚀等初步知识，了解盐桥的概念。（2）实验中，要引导学生对电池两极发生的变化、电解质溶液的颜色变化以及改变电极材料后电池的放电效果等进行重点观察，并边思考边记录。（3）海绵隔离层的作用是：防止两极相互接触并缩短两极间距离。（4）用小灯泡能够较长时间发亮，现象明显；用浓硫酸配制溶液，形成热的稀硫酸，可加快电极反应；实验时最好徒手操作，并用电极搅拌（或振荡）溶液。（5）加入高锰酸钾、重铬酸钾或双氧水等强氧化剂，可降低电极的极化作用。（6）制作氢氧燃料电池的音乐集成电路，可从音乐贺卡中取出峰鸣器，去掉钮扣电池，在线路板上引出正、负极的导线。极化作用极化现象：在电流通过电极时,电极电位偏离平衡值的现象，称为电极的极化。实际分解电压可表示为：E(分解)＝E(可逆)＋∆E(不可逆)＋IR式中，E(可逆)是指相应的原电池的电动势，即理论分解电压；IR由于电池内溶液、导线和接触点等电阻所引起的电势降；∆E（不可逆）则是由于电极极化所致，η（阴）和η（阳）分别表示阴、阳极上的超电势。∆E（不可逆）＝η（阴）＋η（阳）极化分为两类：电化学极化和浓差极化。去极化作用为了使电极的极化减小，必须供给电极以适当的反应物质，由于这种物质比较容易在电极上反应，可以使电极上的极化减少或限制在一定程度内，这种作用称为去极化作用，这种外加的物质则叫做去极化剂。在铜锌原电池实验中，如果将铜片上的氢气不断除去，或将铜片不断振动，锌片上就几乎没有气泡。或设计成尼尔电池（如图），使锌不与硫酸接触，避免因电极极化而发生的副反应。表2原电池在各模块中的呈现模块专题、单元实验内容化学2专题2第三单元《化学能与电能的转化》[活动与探究]铜锌原电池[活动与探究]制作简易电池和燃料电池化学反应原理专题1第二单元《化学能与电能的转化》[活动与探究]铜锌原电池[活动与探究]设计铁铜原电池专题1第二单元《金属的腐蚀与防护》[活动与探究]铁的腐蚀实验化学专题5《电化学问题研究》课题1《原电池》铜锌原电池氢氧燃料电池铁的腐蚀专题5《电化学问题研究》拓展课题《干电池模拟实验》制作锌锰干电池表3催化剂对反应速率的影响在各模块中的呈现模块专题、单元实验内容化学2专题2《化学反应速率与反应限度》[活动与探究]实验2过氧化氢溶液中加少量MnO2粉末。P28[活动与探究]实验3过氧化氢溶液中加几滴FeCl3溶液。化学反应原理专题2第一单元《化学反应速率》[观察与思考]在催化剂存在下，H2O2分解时才c(H2O2)的变化。P30[活动与探究]MnO2、FeCl3溶液、新鲜动物肝脏等分别对过氧化氢分解反应的影响。P36实验化学专题4化学反应条件的控制课题2催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响，催化剂有MnO2、CuO、FeCl3溶液、自选催化剂。拓展课题过氧化氢酶的催化作用（用新鲜动物肝脏）拓展课题蔗糖的燃烧课例2：催化剂对反应速率的影响课例2：催化剂对反应速率的影响各模块中教学要求《化学2》基本要求：认识影响化学反应速率的因素，并能解释有关关问题。实验现象：二氧化锰、氯化铁溶液均能加快过氧化氢的分解速率。《化学反应原理》基本要求：（1）理解催化剂对化学反应速率的影响，认识一般规律。（2）认识催化剂在生产生活和科学研究领域中重大作用。说明：（1）对影响化学反应速率的因素只要求掌握一般规律，不要求作过多的理论解释。（2）酶的催化大原理不宜拓展。实验现象：二氧化锰、氯化铁溶液、新鲜动物肝脏均能加快过氧化氢的分解速率，新鲜动物肝脏效果较好，二氧化锰次之，氯化铁溶液也不错。课例2：催化剂对反应速率的影响各模块中教学要求《实验化学》基本要求：（1）初步探究同一催化剂对同一反应的催化效果。（2）认识实验方法的选择及反应条件的控制在实验研究中重要作用。（3）尝试用比较法来寻找实验的最佳方案。发展要求：（1）初步了解酶催化剂的特性。（2）初步认识过氧化氢酶的催化作用。（3）设计探究溶液的酸度、温度对过氧化氢酶催化作用的影响。说明：（1）“过氧化氢酶的催化作用”实验，在生物学中学生已涉及，可组织学生开展自主探究活动。（2）“蔗糖的燃烧”为学生研究如何控制反应条件提供了一个好的素材，该反应的基本原理及催化的种类等不作教学要求。课例2：催化剂对反应速率的影响实验探究实验现象和注意事项：（1）不同催化剂作用下过氧化氢分解反应现象催化剂反应现象反应速率反应时间MnO2均匀冒气泡、放热，溶液颜色不变较快较短Cr2O3开始反应剧烈，溶液呈土黄色，放出大量热，反应很快停止先快后慢很短Ag2O均匀冒气泡、放热，溶液颜色不变较慢长Fe2O3开始反应较剧烈，溶液呈棕黄色，放出大量热，之后反应更剧烈，最后反应逐渐停止，产生黄色沉淀。先快后更快最后变慢较短CuO均匀冒气泡、反应较缓和，溶液呈淡蓝色较慢较长活性炭反应较快且均匀，溶液颜色不变，均匀放热较快适中土豆均匀冒细泡、反应较缓和，溶液颜色不变较慢长课例2：催化剂对反应速率的影响实验探究（2）实验时，过氧化氢要一次性加入，使用同一装置，所用过氧化氢浓度要一致（如6％）.催化剂用量要一致（如均为0.1g，最好是等体积以保证接触面积相同）。（3）实验装置中的分液漏斗最好改为安全漏斗，以免在滴加过氧化氢过程中，内压增大而使过氧化氢不能顺利滴下。（4）实验时，可适当增大催化剂的用量，如0.4g，以增大接触面积；也可将锥形瓶改为大试管；还可改用右图装置进行实验。课例2：催化剂对反应速率的影响实验探究（5）催化剂的用量、颗粒大小、形状、振荡与否等都会影响实验效果。有人经过测试，取用30mL10％H2O2溶液，并在粉末状MnO2中加20mL水，生成氧气的速率与MnO2用量有如下图所示的关系。在粉末状MnO2中加一定量水，可使之形成悬浊液，使H2O2能较均匀地接触催化剂。课例2：催化剂对反应速率的影响实验探究（6）拓展课题“蔗糖的燃烧”是趣味性较强的实验，其“燃烧成蛇”的现象能极大地引起学生的探究兴趣。“成蛇”质量的好坏促使学生用更积极主