沪教版第7章《应用广泛的酸碱盐》的复习课 “石头纸”的成分探究 教案

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名称 沪教版第7章《应用广泛的酸碱盐》的复习课 “石头纸”的成分探究 教案
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资源类型 教案
版本资源 沪教版
科目 化学
更新时间 2022-08-27 15:40:15

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《“石头纸”的成分探究》教学设计
导入:我国古代的四大发明是什么?造纸的原料是什么?看看我们身边的面纸,它的主要成分是什么?你看过石头做成的纸吗?请看一段视频。
最初,石头纸还是奢侈品,用于水下记录。石头纸能用于水下记录,说明它有什么优良的性能?(学生回答可能是具有防水的性能。)而今,科技日益发达,石头纸的应用非常广泛。老师手上的笔记本就是用石头纸做的。(学生露出羡慕的表情。)在每组桌子的塑料盒子里,老师也给大家准备好了石头纸和传统纸。刚才的视频告诉我们,石头纸的主要成分是碳酸钙和一些聚乙烯等高分子化合物;而传统纸的主要成分是纤维素。那么,碳酸钙、聚乙烯等高分子聚合物、纤维素分别属于哪一类物质呢?(学生思考后回答。)
1 如何鉴别石头纸和传统纸?
教师:请大家根据两种纸主要成分的性质,设计实验方案,鉴别石头纸和传统纸。
学生1:可以分别取样,滴加稀盐酸,若有气泡产生,说明该样品是石头纸。
学生2:可以在上面写字,哪个可以防水,字迹不会晕开,哪个就是石头纸。
学生3:可以用手摸一下纸张,哪个光滑,哪个就是石头纸。
学生4:可以分别在纸张上滴几滴水,哪个不变湿,水不能渗透到纸的反面,哪个就是石头纸。
教师:下面,利用老师所给的方案(方案一:取两种纸各一张,撕碎后,分别放入烧杯中,倒入稀盐酸,观察现象,保留液体待用。 方案二:取两种纸各一张,分别用坩埚钳夹持,用打火机点燃。保持纸一直在石棉网正上方燃烧, 比较燃烧现象。 保留灰烬待用。) 进行实验,并准备汇报本小组的实验现象及相应的实验结论。
学生5:我们小组实验后发现,有条纹的纸与盐酸接触后,产生了气泡,而另一种白纸与盐酸接触后没有气泡产生。并且,我们发现,在撕碎纸张的时候,有条纹的纸比较难撕,用指甲掐着撕能撕开,撕开后没有碎纸屑产生,而且断面很光滑、平整,另外一张纸,边撕边有一些小碎屑产生,而且断面不整齐;如果我们掰着撕(两只手左右用力),有条纹的纸就越撕越大,像有弹性一样,但撕不断,就像撕塑料一样,而另一张纸一撕就碎,非常轻松,根本不用费太大力气。
学生6:我们组的同学,还分别在两种纸上分别滴加几滴水尝试了一下,发现,有条纹的纸上,水是聚在一起的,不向四周渗透蔓延,就像雨滴打在雨伞上,我们将纸稍稍倾斜,水滴就滚落了下来。
教师:你们组的汇报让老师惊讶。的确是这样,大家知道为什么会有这样的不同现象吗?究竟是哪一种物质让石头纸有这样奇特的现象?
学生7:我猜想应该是石头纸中的聚乙烯等高分子化合物让石头纸有这样奇特的变化,因为塑料的韧性一般都比较好,而且,塑料防水,水很难渗透到塑料分子的孔隙当中。(笔者对他的发言表示赞许。)
学生8:我们组发现,两种纸在点燃的时候,有条纹的纸不易点燃,用打火机对着纸点燃好长时间,它才会继续燃烧,而且,它边烧边卷曲,还产生了烧蜡烛的气味,灰烬较多,并且灰烬很酥脆,用坩埚钳触碰就碎了;而另一种纸在点燃时,就完全不一样了,很容易就点燃了,并且产生的气味比较淡,灰烬很少,比较松散。
教师:谁知道这又是因为什么呢?
学生9:石头纸中因为含有碳酸钙,因为碳酸钙分解要吸收热量,并且,它分解会产生二氧化碳,所以,石头纸就不易燃烧。一旦它烧起来,里面含有的聚乙烯等高分子化合物燃烧时会卷曲,并且还产生烧蜡烛的气味。而另一种纸,它的主要成分是纤维素,纤维素燃烧时产生的气味比较淡。
教师总结:其实,鉴别这两种纸的方法有很多,只要我们有一双发现的眼睛。大家在做实验的过程中,发现了好多方法。正是由于石头纸中含有碳酸钙,碳酸钙分解要吸热,且产生的二氧化碳会灭火,所以石头纸具有一定的防火性能;正是由于石头纸中含有聚乙烯等塑料,所以石头纸具有一定的防水性能。所以,淘宝网上说石头本可以保存几个世纪。
2 如何验证石头纸燃烧后的灰烬中,碳酸钙的分解情况?
学生9 :我觉得,应该有三种情况:(1)可能温度不够,碳酸钙没有分解;(2)碳酸钙部分分解,灰烬中有碳酸钙和氧化钙;(3)碳酸钙完全分解,灰烬中有氧化钙。
教师:如何通过实验来验证?
学生10:可以取灰烬于一支试管中,先加足量的水溶解,看温度升高了,说明含有氧化钙,若观察到试管底部还有固体不溶物,说明含有碳酸钙。
老师:谁来评价一下这位同学的方案?
学生11:我觉得他说的方案不太合理。因为,最终的固体不溶物不一定是碳酸钙,有可能是氧化钙与水反应生成的氢氧化钙,氢氧化钙是微溶物。或者是聚乙烯等高分子化合物燃烧后形成的固态残余物。要证明灰烬中是否存在氧化钙,我设计的方案是:取样加水溶解,然后滴加1~2滴无色酚酞试液,若酚酞变红,说明灰烬中含有氧化钙;要证明灰烬中是否存在碳酸钙,可以继续向试管中滴加足量的稀盐酸,若有气泡产生,说明含有碳酸钙。
教师:请大家根据这位同学的方案进行实验,准备汇报实验现象及实验结论。
学生12:我们组的实验现象是:酚酞变红;滴加稀盐酸时,有气泡产生,并且,酚酞褪色。实验结论是:碳酸钙部分分解。
3 如何验证石头纸与盐酸反应后,剩余液体中溶质的组成情况?
学生13:我们组认为,石头纸中的碳酸钙与盐酸反应肯定会生成氯化钙,而盐酸的量可能是适量,可能是过量。所以,我们组的猜想是,剩余液体中溶质的组成情况有两种:(1)CaCl2;(2)CaCl2、HCl。
教师:如何通过实验来确定到底是哪种情况呢?
学生14:可以滴加紫色石蕊试液、测溶液pH、加活泼金属如Mg、加金属氧化物如CuO、加难溶性碱如Cu(OH)2、加碳酸盐如Na2CO3溶液。(笔者追问可不可以加AgNO3溶液?学生14回答:不可以,因为两种猜想中都含有氯离子。)
教师:其实,我们可以用微粒的观点来看物质,猜想(1)中含有钙离子和氯离子,猜想(2)中含有钙离子、氯离子和氢离子。对比一下,两种猜想的区别在于是否含有氢离子。刚才那位同学设计了这么多的实验方案,其实,他是从氢离子的检验这一角度来设计实验的。他设计的5种实验方案不正是酸的通性的体现吗?(老师点击出课件中的“酸的通性”五指图),请大家进行实验。
教师:请同学们小组讨论,物质鉴别或检验的一般思路有哪些?
学生小组讨论后,整理出物质鉴别或检验的一般思路有:明确成分 、对比性质 、合理设计 、排除干扰 、现象明显。
4 如何测定石头纸中碳酸钙的质量分数?
教师:现在到了“比一比,拼一拼”的抢答环节了。已知石头纸中的其他成分既不溶于水,也不与稀盐酸反应。请大家利用碳酸钙与盐酸反应的原理(CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑)设计实验,利用老师提供的3个“锦囊”,小组交流,选择并拼装图形,准备展示。 展示内容包括:(1)该方案的原理 ;(2)测定哪些物质的质量 ;(3)每个装置的作用。
教师:请大家同时打开1号“锦囊”,注意比赛规则,其余锦囊请不要提前打开。想一想,老师给大家提供的这些装置卡片,可以拼装成什么样的装置图?注意,可能会有一些卡片用不到,可能会有一些卡片是故意干扰大家的。哪一组先想好了,哪一组就带着你们的卡片上台展示,用磁扣将你们的装置图固定在白板上。
学生15和16:上台展示他们组的实验设计,装置图如图1所示。并且讲解了利用装置C中生成的BaCO3沉淀的质量来测定石头纸中CaCO3的质量。
这时,笔者追问:“下列各项措施中,不能提高实验结果准确度的是 。A. 滴加盐酸不宜过快;B. 在A~B之间添加盛有浓硫酸的洗气装置;C. 在B~C之间添加盛有NaHCO3溶液的洗气装置。”学生15回答:“因为我们测定的是BaCO3沉淀的质量,水蒸气的存在不会影响沉淀的质量,所以不需要除去水蒸气;而C选项NaHCO3溶液与HCl反应会生成二氧化碳,使BaCO3沉淀的质量偏大,所以答案选BC。”笔者继续追问:“若不测定C中BaCO3的质量,只测定C在实验前后的质量差,若实验结果明显偏高,原因可能是 。”学生16回答:“B中水蒸气和氯化氢气体进入了装置C 。”
教师:请大家同时打开2号“锦囊”,注意比赛规则,3号锦囊请不要提前打开。哪一组先想好了,哪一组就带着你们的卡片上台展示。
学生17和18:上台来展示他们组的实验设计,装置图如图2所示。并且讲解了利用装置E中的碱石灰吸收生成的CO2,利用装置E的增重得到CO2的质量。
两位同学还分别讲解了其余装置的作用:装置A是为了除去鼓入空气中的CO2,装置F是为了防止外界空气中的CO2和H2O进入装置E,装置C是为了除去CO2带出的HCl气体,装置D是为了干燥CO2。这是,笔者追问“老师在2号锦囊中还放了一张饱和的NaHCO3溶液的卡片,你们为何不用它来除去HCl气体?”学生17回答:“因为NaHCO3溶液与HCl反应会生成二氧化碳,使装置E的增重量偏大。”
老师:请大家同时打开3号“锦囊”,注意3号锦囊中的装置卡片可能会设计出多种方案。哪一组先想好了,哪一组就带着你们的卡片上台展示。
学生19和20:上台来展示他们组的实验设计,装置图如图3所示。并且讲解了利用碳酸钙与盐酸反应,将反应后的悬浊液过滤、将滤液蒸发的方法得到CaCl2的质量。
学生21和22:上台来展示他们组的实验设计,装置图如图4所示。并且讲解了利用碳酸钙与盐酸反应,将反应后的悬浊液过滤、将滤渣洗涤、干燥,得到其他成分的质量,再用石头纸的总质量减去其他成分的质量就可以得到碳酸钙的质量。
学生23和24:上台来展示他们组的实验设计,装置图如图5所示。并且讲解了利用碳酸钙与盐酸反应,将反应后的悬浊液过滤、在滤液中滴加足量的Na2CO3溶液生成CaCO3沉淀,再将CaCO3沉淀过滤、洗涤、干燥,得到CaCO3的质量。因为钙元素质量守恒,此CaCO3的质量就等于石头纸中CaCO3的质量。
教师总结:如图6所示。当然,还有其他方案,我们以后会陆续跟同学们探讨。
请大家讨论一下:含量测定的一般思路:
学生们激烈讨论后,获得一下结论:明成分、明原理、明装置、明操作、明误差。
5 畅想未来
教师:请大家观看视频。
学生总结石头纸的优点:不消耗木材、不排放三废、生产过程中不使用一滴水等等。
老师展示图片:石头纸在生活中的应用。可以用来做笔记本、墙纸、纸箱、台历、购物袋等等。
教师:发挥你的想象, 畅想石头纸的未来。
学生们发言整理如下:可以做课本,这样就不会在下雨时课本被淋湿;可以做档案材料的用纸;可以做雨伞、衣服;可以做草稿纸,这样,打一次草稿后,用盐酸将表面写的字“擦除”掉,这张纸还可以继续使用下去;可以做航天飞机中的零件… …
结束语:我想,每一项发明创造的背后都蕴含着发明者的心血和汗水,石头纸的将来需要靠我们这代人来实现,希望大家将所学的知识运用到生活中,让化学来源于生活,服务于生活。请同学们回家上网搜索,石头纸的发明者是谁?最后,送给大家一句话:想象力比什么都重要。