人教版選修6 第一單元課題二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求 教案.doc

課題二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求一、教學(xué)設(shè)計(jì)化學(xué)制品在科學(xué)的發(fā)展、人類(lèi)的生產(chǎn)和生活中應(yīng)用極為廣泛，化學(xué)制品的研制與開(kāi)發(fā)離不開(kāi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。但是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可能會(huì)用到產(chǎn)生一些對(duì)人類(lèi)和環(huán)境有害的物質(zhì)，另外，化學(xué)制品的不合理使用，也會(huì)對(duì)人類(lèi)帶來(lái)一些負(fù)面的影響，怎樣將這些影響降為零或者說(shuō)降低到最低極限呢？這正是現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種理想追求。本課題通過(guò)生產(chǎn)和生活中的實(shí)例介紹了綠色化學(xué)概念；通過(guò)【實(shí)踐活動(dòng)】“電解水的微型實(shí)驗(yàn)”介紹了微型實(shí)驗(yàn)的概念；實(shí)驗(yàn)1-2“氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)減少實(shí)驗(yàn)用品的用量，即化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化來(lái)減少有害物質(zhì)的生成，從而達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。實(shí)驗(yàn)1-3“污水處理電浮選凝聚法”就是通過(guò)化學(xué)手段處理污染的一個(gè)實(shí)例。本課題教學(xué)重點(diǎn)：了解綠色化學(xué)的含義和微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，樹(shù)立環(huán)境保護(hù)意識(shí)。本課題教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生利用已有的化學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的微型實(shí)驗(yàn)。新課程倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式是“主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手”，教材的編寫(xiě)力求體現(xiàn)這一特點(diǎn)。要落實(shí)這種學(xué)習(xí)方式，教師教學(xué)設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)思想也應(yīng)是讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)中來(lái)，改變單一的講解為通過(guò)討論、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等方式來(lái)組織教學(xué)。在教學(xué)中，應(yīng)從學(xué)生的已有知識(shí)出發(fā)，用一些實(shí)例，說(shuō)明在化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)如何注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，如對(duì)于有毒氣體的制備、有毒氣體的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等要注意對(duì)尾氣的處理。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要防止或減少有害物質(zhì)的生成；在日常生活中，也應(yīng)該用綠色化學(xué)的理念和原則來(lái)指導(dǎo)我們的行動(dòng)。在學(xué)生了解了綠色化學(xué)的概念后，組織學(xué)生閱讀資料，然后進(jìn)行【實(shí)踐活動(dòng)】和【思考與交流】，思考【實(shí)踐活動(dòng)】中體現(xiàn)了綠色化學(xué)的哪些原則，在以往的學(xué)習(xí)中，還有哪些實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想，并歸納出在今后的學(xué)習(xí)中，可以從哪些方面來(lái)考慮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。在討論過(guò)程中，可以將書(shū)中的五個(gè)方面選出一個(gè)或若干個(gè)進(jìn)行展開(kāi)，如尾氣處理，涉及了哪些有毒氣體（如氯氣，二氧化硫等），可以用什么試劑進(jìn)行處理，裝置是怎樣的，如何操作等等。在了解了微型實(shí)驗(yàn)意義的基礎(chǔ)上，教師可適當(dāng)介紹實(shí)驗(yàn)代用品問(wèn)題。儀器和試劑是進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的先決條件，但有時(shí)缺少某些儀器或試劑，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有一定的困難，這就要因地制宜，就地取材，盡量利用現(xiàn)有的或易得的材料，自己動(dòng)手制作部分簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，盡一切努力開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)動(dòng)學(xué)生參與，一起動(dòng)手，解決困難。這樣做也可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和艱苦奮斗的精神。教學(xué)設(shè)計(jì)參考1：（1）引出課題：觀(guān)察初中實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置圖，提出問(wèn)題：“為什么在裝置的最右端有個(gè)點(diǎn)燃尾氣的裝置？”引出本課題化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求。（2）提出問(wèn)題：什么是綠色化學(xué)？化學(xué)品的使用原則是什么？（3）閱讀教材，組織討論，落實(shí)綠色化學(xué)概念的教學(xué)，了解使用化學(xué)品的5r原則。（4）實(shí)踐活動(dòng)：完成教材中的【實(shí)踐活動(dòng)】，并且再現(xiàn)初中電解水的裝置，組織學(xué)生討論本實(shí)驗(yàn)和初中教材中做過(guò)的電解水實(shí)驗(yàn)有什么不同點(diǎn)？從裝置的大小，藥品的用量，安全性以及能源的消耗等方面進(jìn)行比較。這個(gè)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了微型環(huán)保的綠色化學(xué)的理念，借此使學(xué)生了解微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)就是在保證不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡可能地減少藥品的用量，污染少、操作方便、實(shí)驗(yàn)過(guò)程快速安全。（5）閱讀教材并交流【實(shí)踐活動(dòng)】的體會(huì)，總結(jié)開(kāi)發(fā)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的途徑。教學(xué)設(shè)計(jì)參考2：（1）創(chuàng)設(shè)情景：實(shí)驗(yàn)室氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的試管壁上往往沾有少量的銅單質(zhì)，如果你是一個(gè)實(shí)驗(yàn)管理員，你會(huì)用什么試劑來(lái)清洗呢？（2）學(xué)生討論：能溶解銅的反應(yīng)有：；從反應(yīng)的條件、反應(yīng)物的腐蝕性、生成物的毒性等方面來(lái)考慮，選擇用鐵鹽溶液最好。（3）引出課題：通過(guò)上述討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注重環(huán)境保護(hù)，同時(shí)也要學(xué)會(huì)保護(hù)自己的身體健康，體現(xiàn)以人為本的理念，從而引出本單元的課題化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色追求。（4）提出問(wèn)題：什么是綠色化學(xué)？在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，使用化學(xué)品時(shí)，怎樣體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想？化學(xué)品的使用原則是什么？（5）組織討論，閱讀教材：落實(shí)綠色化學(xué)概念的教學(xué)，了解使用化學(xué)品的5r原則。（6）實(shí)踐活動(dòng)：完成教材中的【實(shí)踐活動(dòng)】，并且再現(xiàn)初中電解水的裝置，組織學(xué)生討論本實(shí)驗(yàn)和初中教材中做過(guò)的電解水實(shí)驗(yàn)有什么不同點(diǎn)？從裝置的大小，藥品的用量，安全性以及能源的消耗等方面進(jìn)行比較，從而了解微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是在保證不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡可能減少藥品的用量，其儀器容量小、污染少、操作方便、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀(guān)明顯、實(shí)驗(yàn)過(guò)程快速安全。（7）閱讀教材并交流【實(shí)踐活動(dòng)】的體會(huì)，總結(jié)開(kāi)發(fā)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的途徑。二、活動(dòng)建議【實(shí)踐活動(dòng)】該實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容是一個(gè)電解水的微型實(shí)驗(yàn)，目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，比較與初中學(xué)習(xí)的電解水實(shí)驗(yàn)的不同點(diǎn)，了解微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，以及微型實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)原理可以作為實(shí)驗(yàn)1-3的知識(shí)鋪墊，電解水的實(shí)驗(yàn)學(xué)生雖然熟悉，但是實(shí)驗(yàn)原理并不清楚。在此實(shí)驗(yàn)中，要講明加入5 naoh溶液是為了增大溶液的導(dǎo)電能力，溶液中的h在陰極放電生成h2，oh在陽(yáng)極放電，生成o2。本實(shí)驗(yàn)安全，無(wú)毒，對(duì)環(huán)境和學(xué)生的身體都不會(huì)造成危害，如果有條件應(yīng)該讓學(xué)生親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中在點(diǎn)燃?xì)馀輹r(shí)，應(yīng)注意與實(shí)驗(yàn)裝置保持一定的距離，防止堿液在爆鳴時(shí)濺入眼睛；雖然使用的是稀堿液，但也要注意不要將溶液粘在皮膚和衣服上。另外可用10的稀硫酸來(lái)代替稀naoh溶液來(lái)增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性。【思考與交流】上述【實(shí)踐活動(dòng)】后，組織學(xué)生討論，以認(rèn)識(shí)微型實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)減少反應(yīng)物的用量，減少了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，節(jié)約了能源，但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都沒(méi)有改變，實(shí)驗(yàn)效果很好。實(shí)踐活動(dòng)是從減少實(shí)驗(yàn)試劑的用量這個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的，教師也可以在此基礎(chǔ)上做如下拓展：實(shí)驗(yàn)室制備有毒氣體時(shí)一定要進(jìn)行尾氣的回收；實(shí)驗(yàn)室可用氯酸鉀分解或用雙氧水分解來(lái)制備氧氣，從反應(yīng)結(jié)果和過(guò)程看，雙氧水分解反應(yīng)后的生成物是水，沒(méi)有污染，且反應(yīng)不需加熱，節(jié)約能源；另外還可以通過(guò)控制滴加雙氧水的量來(lái)控制反應(yīng)的速率和生成氧氣的量，可根據(jù)需要隨時(shí)停止反應(yīng)，從而也利于節(jié)約藥品?；顒?dòng)流程：1電解水的微型實(shí)驗(yàn)從哪些方面體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化？2在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中，還有哪些實(shí)例體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的思想？3有哪些反應(yīng)可以用于實(shí)驗(yàn)室制氧氣，從綠色化學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，選用哪種藥品比較好？利用這種藥品制備氧氣時(shí)還有哪些優(yōu)點(diǎn)？4歸納總結(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的主要途徑有哪些？【學(xué)與問(wèn)】這里設(shè)計(jì)的兩個(gè)小問(wèn)題，都是在知識(shí)上為實(shí)驗(yàn)1-2的實(shí)施做準(zhǔn)備，學(xué)生在化學(xué)必修1和必修2中分別學(xué)習(xí)了氯氣的有關(guān)性質(zhì)，并且也做過(guò)一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)均屬于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)。教師要利用這一活動(dòng)，讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)。參考答案氯氣通常情況下是黃綠色有刺激性氣味的氣體，能溶于水，常溫常壓下1體積的水約能溶解2體積的氯氣。它的化學(xué)性質(zhì)很活潑，具有氧化性，能將fe2、br、i氧化成fe3、br2、i2；能與大部分的金屬反應(yīng)生成金屬氯化物，如氯氣與鐵、銅、鈉等金屬反應(yīng)生成氯化鐵、氯化銅、氯化鈉等；能與很多非金屬反應(yīng)，如與氫氣反應(yīng)生成氯化氫；與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸；與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成次氯酸鈉、氯化鈉和水。三、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)1-2 氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)學(xué)生已知的氯氣的生成反應(yīng)和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)微型實(shí)驗(yàn)的意義及與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系。（2）培養(yǎng)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)。2預(yù)習(xí)指導(dǎo)（1）實(shí)驗(yàn)原理：了解實(shí)驗(yàn)室制氯氣的原理：。利用【學(xué)與問(wèn)】組織復(fù)習(xí)氯氣具有的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。教師可提供下面的表格，讓學(xué)生回憶或查書(shū)后填寫(xiě)完成。由于氯氣與金屬鐵、銅、鈉以及非金屬氫氣的反應(yīng)需要加熱點(diǎn)燃，所以無(wú)法利用本實(shí)驗(yàn)的微型實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)完成。針對(duì)這一點(diǎn)可組織學(xué)生討論，進(jìn)一步探討微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。（2）操作技能：鞏固固體藥品和液體藥品取用方法的掌握。（3）操作要點(diǎn)：微型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)藥品的用量一定要少，本實(shí)驗(yàn)中氯酸鉀的用量就是芝麻大小的兩粒，可以用藥匙柄的后端小藥匙來(lái)取用，而其他液體試劑均只取一滴。在使用滴管時(shí)，每次都要清洗滴管，避免不同試劑的交叉污染。氯氣能與naoh溶液反應(yīng)，生成的次氯酸鈉和氯化鈉均是無(wú)色溶液，為了觀(guān)察到現(xiàn)象，我們?cè)趎aoh溶液中滴加了酚酞，反應(yīng)時(shí)溶液的紅色逐漸褪去。氯氣與kbr溶液的反應(yīng)，溶液顯現(xiàn)橙色的時(shí)間略長(zhǎng)，需要耐心等一會(huì)兒才能觀(guān)察到。3建議與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以先在白色的紙上寫(xiě)好化學(xué)試劑的化學(xué)式或名稱(chēng)以及標(biāo)號(hào)，再壓上玻璃板，根據(jù)白紙上的化學(xué)試劑的名稱(chēng)來(lái)滴放試劑，以避免將試劑的位置記錯(cuò)。另外，naoh溶液的濃度可以高一些，且應(yīng)多滴一滴，以便將多余的氯氣吸收，防止對(duì)環(huán)境的污染。本實(shí)驗(yàn)只要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)時(shí)藥品的用量，實(shí)驗(yàn)時(shí)幾乎聞不到氯氣的刺激性氣味。也可以用培養(yǎng)皿代替玻璃板，但表面皿的直徑要略大于培養(yǎng)皿的直徑。氯氣與水反應(yīng)能生成次氯酸，次氯酸具有強(qiáng)氧化性，能使有色物質(zhì)漂白，利用此裝置還可以進(jìn)行氯氣與濕潤(rùn)的有色布條作用，有色布條被漂白成白色；與濕潤(rùn)的ph試紙作用，試紙先變紅后變白等實(shí)驗(yàn)。滴有酚酞的naoh溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，是由于中和褪色還是漂白褪色，這也是一個(gè)很好的探究課題。教師可以讓學(xué)生自己探討，通過(guò)提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論。可向褪色后的溶液中再滴入naoh溶液，若是中和褪色，則觀(guān)察到的現(xiàn)象是，溶液變?yōu)榧t色；若是漂白褪色，則溶液不會(huì)變?yōu)榧t色。4問(wèn)題與討論（1）。（2）這是一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題，教師可以從反應(yīng)的原理入手，讓學(xué)生展開(kāi)充分的討論。這套簡(jiǎn)易裝置可以用來(lái)制備氣體并試驗(yàn)氣體的性質(zhì)，有關(guān)的反應(yīng)不需要加熱。此裝置適宜的實(shí)驗(yàn)還有：caco3與鹽酸反應(yīng)生成co2，co2與na2o2、紫色石蕊溶液（濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙）、ca(oh)2或ba（oh）2反應(yīng)。na2so3與h2so4反應(yīng)生成so2，so2與品紅溶液、溴水、碘和淀粉的混合溶液、紫色石蕊溶液（濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙）、酸性kmno4、h2s溶液反應(yīng)。5拓展實(shí)驗(yàn)可以利用計(jì)算機(jī)的軟盤(pán)盒或cd盒來(lái)完成上述實(shí)驗(yàn)。這些盒的材質(zhì)均為塑料，可以用粗銅絲在酒精燈上燒至紅熱（銅絲傳熱很快，注意銅絲后端的塑料皮不要?jiǎng)內(nèi)?，避免燙傷，可以用鐵質(zhì)的螺絲刀來(lái)代替銅絲），在軟盤(pán)盒或cd盒蓋的中心燙出一個(gè)直徑約為5毫米的圓洞，以便滴加試劑。實(shí)驗(yàn)時(shí)在盒底的中心放kclo3，在它的周?chē)纹渌噭w好蓋，通過(guò)小圓洞向kclo3上滴加濃鹽酸，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢园l(fā)現(xiàn)在試劑的上方盒蓋上有水霧，這說(shuō)明反應(yīng)是放熱的。實(shí)驗(yàn)1-3 污水處理電浮選凝聚法1實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）了解電浮選凝聚法處理污水的原理及裝置，復(fù)習(xí)膠體的性質(zhì)。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)在解決污染問(wèn)題中的作用，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。2預(yù)習(xí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)原理：利用電解原理對(duì)污水進(jìn)行處理，其中電解的原理學(xué)生是未知的，實(shí)驗(yàn)之前需要補(bǔ)充這些知識(shí)，預(yù)習(xí)時(shí)首先要明確實(shí)驗(yàn)原理。非惰性電極fe作陽(yáng)極，電極自身發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子：，另外水中負(fù)二價(jià)氧也發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣：；陰極水中正一價(jià)的氫發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣：。實(shí)驗(yàn)從兩方面來(lái)達(dá)到凈化水的目的：第一是電凝聚，在陽(yáng)極除了電極發(fā)生的氧化反應(yīng)外，還發(fā)生反應(yīng)：，由于fe（oh）3具有吸附性，可將水中的污染物小顆粒吸附而沉積下來(lái)，從而達(dá)到凈化水的目的。第二是浮選，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，陰極生成的氫氣氣泡將污水中的懸浮物帶到水的表面，在水面上形成浮渣層，易與水體分離，從而達(dá)到凈化水的目的。本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室模擬用電浮選凝聚法凈化水，在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中由于此方法的耗電量較高，所以其成本較高。操作技能：調(diào)節(jié)溶液的ph時(shí)需要使用ph試紙，試紙放在潔凈干燥的表面皿中，用潔凈干燥的玻璃棒沾取溶液，滴在ph試紙上，待液體散開(kāi)后，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，讀取溶液的ph。若ph沒(méi)有達(dá)到56的要求，再次使用玻璃棒和表面皿時(shí)必須清洗干燥后才能使用。操作要點(diǎn)：為了便于觀(guān)察到污水變清的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還可以在水中加入少量的有機(jī)染料，通過(guò)觀(guān)察溶液的顏色變化來(lái)判斷污水是否被凈化。但是使中間水層徹底變澄清需要很長(zhǎng)的時(shí)間，只要觀(guān)察到溶液的顏色變淺即可說(shuō)明問(wèn)題。3實(shí)驗(yàn)要求嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟中的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須使用直流電源，在使用電源時(shí)應(yīng)該小心，防止觸電。溶液的ph需要調(diào)到56之間。當(dāng)溶液的ph大于6時(shí)，可以用稀鹽酸來(lái)降低溶液的ph，若溶液ph小于5，我們可以通過(guò)加入naoh溶液來(lái)調(diào)節(jié)ph達(dá)到所需的范圍。認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（參考下表），實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察兩電極上產(chǎn)生的氣體及氣體的顏色，推測(cè)氣體是什么氣體。實(shí)驗(yàn)中注意觀(guān)察溶液顏色的變化。實(shí)驗(yàn)快結(jié)束時(shí)觀(guān)察到污水表面逐漸形成一層浮渣，容器底部也積聚一層沉渣。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，做好評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)記錄4建議與改進(jìn)為了加快實(shí)驗(yàn)的速率，可適當(dāng)增大直流電源的電壓和電極金屬板的面積。污水中還需加入少量的na2so4溶液，以增大溶液中的離子濃度，從而增大溶液的導(dǎo)電性，加快電解速率，達(dá)到快速凈化的目的。建議用硫酸代替鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)溶液的ph，否則cl也可能在陽(yáng)極放電生成氯氣，造成環(huán)境污染。5問(wèn)題與討論教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)