實(shí)驗(yàn)探究鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)火星四射

1、實(shí)驗(yàn)探究：鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)火星四射安徽省銅陵市第三中學(xué) 張尤俊一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路根據(jù)普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）第三部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)必修課程化學(xué)1主題2化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1“體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)證研究方法”、標(biāo)準(zhǔn)4“能夠獨(dú)立或與同學(xué)合作完成實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并能主動(dòng)進(jìn)行交流”，以及主題3常見無機(jī)物及其應(yīng)用內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)3“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵、鋁、鎂等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)”等要求，關(guān)注初、高中化學(xué)知識(shí)的銜接，利用活動(dòng)元教學(xué)原理，設(shè)計(jì)不同的活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)積極地參與活動(dòng)，并充分利用實(shí)驗(yàn)及多媒體課件等多種教學(xué)手段以達(dá)到

2、教學(xué)目的?！拌F絲在氧氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)學(xué)生在初中已經(jīng)做過，但是學(xué)生一般只知道實(shí)驗(yàn)表象并不知 “產(chǎn)生火星四射”的原因。本節(jié)課通過“產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象原因”的過程探究,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究的方法。在為學(xué)生揭示鐵絲和鎂條分別在氧氣中燃燒時(shí)現(xiàn)象不同的科學(xué)道理同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，從實(shí)驗(yàn)中解決問題的能力。具體思路為：分組實(shí)驗(yàn)，提出問題，引起思考討論與交流，初步悟出與鐵絲在氧氣中燃燒火星四射現(xiàn)象有關(guān)的因素學(xué)生設(shè)計(jì)提出實(shí)驗(yàn)探究的方法分組實(shí)驗(yàn)，探究討論得出“鐵絲在氧氣中燃燒火星四射現(xiàn)象與自身含碳量有關(guān)”的初步結(jié)論結(jié)論運(yùn)用結(jié)合實(shí)例，理論探究和分析總結(jié)“因碳的存在而產(chǎn)生氣體，氣體受熱

3、體積急劇膨脹，使鐵絲在氧氣中燃燒過程中產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象”動(dòng)畫演示“碳的存在使鐵絲在氧氣中燃燒過程中產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象”的過程課堂小結(jié)。二、教 案三維目標(biāo)：1知識(shí)與技能（1）使學(xué)生了解常見金屬燃燒的現(xiàn)象，運(yùn)用比較、歸納、分析等方法初步揭示化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，并能做出合理的解釋；（2）引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)來學(xué)習(xí)化學(xué)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)研究的方法，能設(shè)計(jì)并完成一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題；（3）重視化學(xué)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，能綜合運(yùn)用物理等學(xué)科有關(guān)的知識(shí)、技能與方法分析和解決一些化學(xué)問題；（4）培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和提高探究能力。2過程與方法（1）通過對(duì)鐵絲和鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究過程，

4、讓學(xué)生進(jìn)一步理解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問題，敢于質(zhì)疑，勤于思索，逐步形成獨(dú)立思考的能力，善于與人合作，具有團(tuán)隊(duì)精神。3情感態(tài)度價(jià)值觀（1）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧；（2）培養(yǎng)學(xué)生樹立辯證唯物主義的世界觀，養(yǎng)成務(wù)實(shí)求真、勇于創(chuàng)新、積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)：鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象與鐵絲含碳量的關(guān)系及成因。教學(xué)難點(diǎn)：科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。教具準(zhǔn)備：教師：多媒體、實(shí)物展臺(tái)、話筒、電腦。學(xué)生分組：彎成螺旋狀的普通細(xì)鐵絲（1條/組）、細(xì)

5、鋼絲（1束/組）、鎂條（1片/組）、小木炭片（2片/組）、小木條（4根/組）、長(zhǎng)鑷子（1把/組）、收集滿氧氣的集氣瓶（4瓶/組）、酒精燈（1盞/組）、小燒杯（1個(gè)/組）、火柴（1盒/組）、砂紙（1張/組）、放廢物的塑料杯（1個(gè)/組）、濕抹布（1塊/組）。教學(xué)過程：教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖同學(xué)們：在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，我們知道有很多物質(zhì)都可以在空氣或氧氣中燃燒，那么請(qǐng)你舉出哪些常見的金屬可以在氧氣中燃燒呢？討論回答：鐵、鎂、鋁等。切入金屬燃燒的主題。同學(xué)們回答得非常好！今天，我們就來專題探究一下鐵絲和鎂條分別在氧氣中燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，以及產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。請(qǐng)同學(xué)們利用現(xiàn)有的儀器和藥品做好以下兩個(gè)

6、實(shí)驗(yàn)，觀察并做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄總結(jié)工作。【動(dòng)畫展示】實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。首先，我們做普通細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)步驟請(qǐng)對(duì)照動(dòng)畫來做。請(qǐng)注意記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。注意：1.一定要用鑷子夾緊鐵絲；2.等小木條幾乎完全燒盡時(shí)，迅速將螺旋狀鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入；3.要盡可能將鐵絲放在集氣瓶中央，不要與集氣瓶瓶壁接觸。學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)一：1鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)步驟：取一段螺旋狀的普通細(xì)鐵絲鐵絲，將小半根火柴棒塞入鐵絲中并固定（火柴稈長(zhǎng)度1cm,不要超長(zhǎng)，避免火柴桿燃燒消耗太多氧氣）；用鑷子將鐵絲夾住，然后將整個(gè)鐵絲放在酒精燈上點(diǎn)燃，等木條完全燒盡時(shí)將鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)切

7、入，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進(jìn)入主題。下面，我們一起來做一下鎂條在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。先讓我們通過一段動(dòng)畫了解實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該如何做，并要注意哪些細(xì)節(jié)?！緞?dòng)畫展示】實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。請(qǐng)同學(xué)們要特別注意鎂條燃燒時(shí)在“火星四射”現(xiàn)象方面有何不同。學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)一：2鎂條在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)步驟：取一小段經(jīng)打磨過的鎂條，用鑷子將鎂條夾住，然后將鎂條放在酒精燈上點(diǎn)燃，待鎂條燃燒后迅速放入氧氣中。討論并總結(jié)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。觀察討論回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)一下普通細(xì)鐵絲、鎂條分別在氧氣中的燃燒現(xiàn)象。學(xué)生討論與交流：普通細(xì)鐵絲、鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的不同之處。設(shè)問：同樣是點(diǎn)燃，同樣是與氧氣反應(yīng)，普通細(xì)鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大

8、的差異？學(xué)生活動(dòng)與探究：同樣是點(diǎn)燃，同樣是與氧氣反應(yīng)，普通細(xì)鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大的差異？學(xué)生猜想。通過對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因和外因的分析，培養(yǎng)學(xué)生合作精神和理論推導(dǎo)能力。同學(xué)們回答得很好！下面，我們來具體了解一下普通細(xì)鐵絲和鎂條的化學(xué)組成成分。學(xué)生活動(dòng)與探究：閱讀學(xué)案材料，討論總結(jié)鐵絲和鎂條在組成上有什么不同？并完成有關(guān)內(nèi)容。研究燃燒對(duì)象（金屬）的組成，為后面的探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)提出打下鋪墊?，F(xiàn)在，我們知道了鐵絲中除鐵外，所含的雜質(zhì)主要為碳。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^實(shí)驗(yàn)來探究鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的存在有無關(guān)系？學(xué)生活動(dòng)與探究：如何通過實(shí)驗(yàn)來探究鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與

9、碳的存在有無關(guān)系？緊扣學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，及時(shí)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究驗(yàn)證，層層推進(jìn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。使探究過程自然有序，得到的結(jié)果也就順理成章，符合學(xué)生探究知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律。好！下面我們就來做一下實(shí)驗(yàn)，觀察一下木炭燃燒有無火星四射現(xiàn)象?！緞?dòng)畫展示】實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。探究實(shí)驗(yàn)二1.木炭在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)步驟：用鑷子取一小塊木炭片（半個(gè)小指甲蓋大）放在酒精燈外焰上加熱至紅熱時(shí)，迅速將紅熱的木炭由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?，F(xiàn)在，我們知道了木炭在氧氣中的燃燒會(huì)產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象。同學(xué)們，你們認(rèn)為鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的存在有無關(guān)系？學(xué)生活動(dòng)與探究：鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的

10、存在有無關(guān)系？下面，我們?nèi)∨c普通細(xì)鐵絲含碳量不同的鋼絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)?！緞?dòng)畫展示】實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。注意觀察比較鋼絲與普通細(xì)鐵絲燃燒時(shí)發(fā)生火星四射現(xiàn)象的劇烈程度。探究實(shí)驗(yàn)二2.鋼絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)步驟：采用將小半根火柴棒塞入較多量鋼絲疏松纏繞在一起的鐵絲中并固定，然后用鑷子將鐵絲夾住將整個(gè)鐵絲放在酒精燈上點(diǎn)燃，等木條幾乎燃燒完后，迅速將燃燒的鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察比較鋼絲與普通細(xì)鐵絲燃燒時(shí)發(fā)生火星四射現(xiàn)象的劇烈程度。通過鋼絲與鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)火星四射現(xiàn)象的比較，同學(xué)們能夠找出鐵絲中含碳量與燃燒時(shí)火星四射現(xiàn)象的關(guān)系嗎？學(xué)生討論得出結(jié)論：含碳量越多，產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。通過學(xué)生親自動(dòng)

11、手做實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證，排除了學(xué)生心中的疑慮，鍛煉了思維，提高了解決問題的能力。設(shè)問：同學(xué)們，我們已經(jīng)找到鐵絲燃燒時(shí)能否產(chǎn)生火星四射的原因與含碳量的高低有關(guān)。那么，為何碳的存在會(huì)使鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象？學(xué)生活動(dòng)與探究：為何碳的存在會(huì)使鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象？可能的原因是什么？過渡。引導(dǎo)學(xué)生理論探究現(xiàn)象產(chǎn)生的深層原因。同學(xué)們回答的很好，很有見解。現(xiàn)在讓我們先一起了解一下手榴彈爆炸時(shí)彈片向四周飛射的基本原理。【動(dòng)畫展示】手榴彈彈片向四周飛射是因?yàn)閮?nèi)部填裝的火藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了大量氣體，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生巨大壓強(qiáng)，推動(dòng)外包的彈片向四周飛射，從而發(fā)揮殺傷力。觀看動(dòng)畫，聆聽

12、講解。利用學(xué)生比較熟悉的實(shí)例，通過多媒體動(dòng)畫等手段，打開學(xué)生思維，揭開現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。那么，鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)，是什么動(dòng)力將火星向四周推射出去呢？我們從鐵絲的組成元素燃燒時(shí)可能發(fā)生的反應(yīng)入手，探究分析?！緞?dòng)畫展示】揭示現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。學(xué)生活動(dòng)與探究：1.鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)，鐵和碳分別發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？C+O2=CO2 3Fe+4O2= Fe3 O42C+ Fe3 O4 高溫 3Fe+ 2CO22根據(jù)碳發(fā)生的反應(yīng)討論，鐵絲燃燒時(shí)是什么動(dòng)力將火星向四周推射出去，從而產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？在點(diǎn)燃的鐵絲上，在氧氣能夠到達(dá)的淺表面發(fā)生碳與氧氣直接生成二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)，稍深一點(diǎn)的由于表面熔融物的流動(dòng)性，碳與

13、新生成鐵的氧化物反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生壓強(qiáng)，其壓強(qiáng)能推開其包圍物，推動(dòng)周圍的熔化物向四周飛濺，于是我們便看到火星四射現(xiàn)象。下面，請(qǐng)同學(xué)們思考并回答下面這個(gè)問題：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。學(xué)生活動(dòng)與探究：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。將探究的理論結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際，讓學(xué)生體驗(yàn)求知帶來的成就感那么，為什么鎂條在氧氣中沒有產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？學(xué)生討論回答：為什么鎂條在氧氣中沒有產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？將探究的理論結(jié)果再次應(yīng)用于實(shí)際，強(qiáng)化學(xué)生體驗(yàn)探究的成就感。在煉鋼過程中，操作工人根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過觀察盛鋼水的爐口噴出的火花的密集程度，判斷鋼水中碳元素的高低，確定冶煉終點(diǎn)，完成一