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利用手持技术数字化实验“看见”离子反应
人教版 高一化学 必修第一册 第一章第二节 离子反应
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
目录 contents
传统实验
教学设计
效果评价
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
教材与课标分析
《离子反应》为人教版必修第一册第一章第二节的内容,《化学新课程标准》中明确指出:探究溶液中离子反应的实质及发生条件(测定电流或溶液电导率的变化),并能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
学情分析
知识与经验
已学习四大基本反应类型,具备一定物质分类的认知,掌握了电解质等概念,初步具备学习离子反应的知识基础。
1
技能与态度
学习态度积极、富有探究精神,具有一定的设计实验、分析现象的能力。
2
风格与特点
处于被动学习到主动学习的转变,抽象概况和归纳能力较为薄弱,从宏观现象到分析微观本质有一定局限性。
3
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
宏观辨识与
微观探析
利用手持技术数字化实验建立“宏观—微观—符号—曲线”四重表征。
证据推理与
模型认知
设计实验方案进行探究,记录现象、分析数据,培养证据意识。
科学态度与
探究精神
分析实际图像与理论图像的差异,鼓励学生探究差异背后的原因。
教学重点
教学难点
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
教法分析
启发式教学法
实验促学法
探究归纳法
学生探究模式
提出问题
实验探究
迁移应用
拓展延伸
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
01
利用手持技术探究H2SO4与Ba(OH)2的反应。
02
利用手持技术探究NaHSO4与Ba(OH)2的反应。
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
传统实验方法存在的不足:
2
1
只能从宏观视角分析离子反应,无法深入微观“看见”离子变化过程。
定性实验
没有数据作为支撑,缺乏书写与量有关的离子方程式的直观证据。
弘扬诚勇·追求卓越
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
一、课前准备
电导率传感器
pH传感器
滴数传感器
数据采集器
相应传感器和软件
仪器校准
pH传感器校准液
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
二、实验药品与仪器
实验药品:
0.01 mol L-1 Ba(OH)2溶液、0.1 mol L-1 H2SO4溶液、0.1 mol L-1 NaHSO4溶液、酚酞指示剂、pH标准缓冲剂、蒸馏水
实验器材:
pH传感器、电导率传感器、无线滴数传感器及配套滴定管、LabQuest 数据采集器、磁力搅拌器、磁力搅拌子、电脑、铁架台、洗瓶、滤纸、50 mL注射器(1个)、200 mL烧杯(1个)、十字夹(3个)、烧瓶夹(2个)
实验软件:
Vernier Graphical Analysis
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
三、实验教学环节
书写H2SO4与Ba(OH)2反应的离子方程式。
环节一
提出问题
Ba2++2OH-+2H++SO42-==2H2O+BaSO4↓
Ba2++OH-+H++SO42-==H2O+BaSO4↓
学生活动一
宏观分析
电荷守恒
原子守恒
微观探索
介绍仪器
pH传感器
滴数传感器
电导率传感器
数据采集器
设计意图:引导学生从微观视角分析离子行为,探究离子反应的本质。
OH-+H+==H2O
Ba2++SO42-==BaSO4↓
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
环节二
实验探究
学生活动二
现象观察
0.1 mol L-1 H2SO4溶液滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2溶液
宏观现象:
溶液中先出现白色沉淀,一段时间后,红色褪去。
学生活动三
曲线分析
无法证明:OH-+H+==H2O和Ba2++SO42-==BaSO4↓是同时发生,并存在联系的。
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
0.1 mol L-1 H2SO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
“电导率—体积”曲线
“pH—体积”曲线
证明1 :OH- +H+==H2O和
Ba2+ + SO42-==BaSO4↓是同时发生。
证明2 :此时溶液中的离子完全反应。
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
学生活动四
得出结论
Ba2++2OH-+2H++SO42-==2H2O+BaSO4↓
Ba2++OH-+H++SO42-==H2O+BaSO4↓
不符合客观事实
设计意图:通过实验建立“宏观—微观—符号—曲线”四重表征,培养学生“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的化学核心素养。
环节二
实验探究
学生活动二
现象观察
学生活动三
曲线分析
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
环节三
迁移应用
学生活动五
设计实验方案
书写NaHSO4与Ba(OH)2的离子方程式?如何验证?
教师活动
方案评价
肯定学生的实验方案,对方案中物质的浓度、体积等因素进行定量处理,使实验方案更完善。
学生活动六
观察实验
分析数据
Ba2++2OH-+2H++SO42-==2H2O+BaSO4↓
Ba2++OH-+H++SO42-==H2O+BaSO4↓
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
0.1 mol L-1 NaHSO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
“电导率—体积”曲线
“pH—体积”曲线
A
B
C
D
1. 电导率如何改变?
2. 电导率为什么减小?
3. 为什么AB段电导率变化程度大于BC段?
4. B点溶液显碱性说明什么?
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
0.1 mol L-1 NaHSO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
A-B段离子方程式为:
Ba2++OH-+H++SO42-==H2O+BaSO4↓,B点:NaOH
B-C段离子方程式为:OH-+H+==H2O,C点:Na2SO4
“电导率—体积”曲线
“pH—体积”曲线
A
B
C
D
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
0.1 mol L-1 NaHSO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
当加入NaHSO4至B点的离子方程式为:
Ba2++OH-+H++SO42-==H2O+BaSO4↓
当加入NaHSO4至C点的离子方程式为:
Ba2++2OH-+2H++SO42-==2H2O+BaSO4↓
“电导率—体积”曲线
“pH—体积”曲线
A
D
B
C
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
学生活动七
对比图像
探究本质
0.1 mol L-1 H2SO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
0.1 mol L-1 NaHSO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
思考:
H2SO4与Ba(OH)2完全反应时,电导率接近0。而NaHSO4与Ba(OH)2完全反应时,电导率数值在1500左右,这是为什么?
几乎无自由移动的离子
Na+、SO42-
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
环节四
课后延伸
0.1 mol L-1 H2SO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
0.1 mol L-1 NaHSO4滴定50 mL 0.01 mol L-1 Ba(OH)2
理论上:H2SO4、NaHSO4与Ba(OH)2完全反应时,溶液应为中性,为什么实际图像中溶液均为弱碱性?
设计意图:培养学生实事求是的科学态度和勇于探究的科学精神。
课前分析
教学目标
方法指导
实验内容
传统实验
教学设计
效果评价
优点:
1.实时性,利用手持技术可以实现pH、体积、电导率的自动连续采集。
2.可通过曲线数据进行定量分析,揭示反应的本质。
不足:
1. 该实验对仪器的精确度要求较高,需要准确配制溶液;
2. 该实验目前只限于教师演示,无法实现学生独立探究。
恳请各位评委批评指正