化學人教版九年級下冊濃度對化學反應速率及產(chǎn)物影響的探究

濃度對化學反應速率及產(chǎn)物影響的探究授課人 陸亮【教學目標】1.知識與技能通過對“實驗室制取二氧化碳觀察不到氣泡時剩余固體和剩余液”的探究，加深對“相同條件時，反應物的濃度越大，反應速率越快”的理解。通過對“鋅與不同濃度硫酸”的探究，加深對“反應物濃度增大，微粒的存在形式不同，性質隨之而變，會生成不同的產(chǎn)物”的理解。2.過程與方法通過定量認識化學反應體驗科學探究的一般過程，能運用數(shù)形結合、從宏觀到微觀、從定性到定量、量變到質變等化學學科思想解決實際問題。通過小組合作，能主動與他人進行交流和討論，清楚地表達自己的觀點，逐步形成良好的學習習慣和學習方法。3.情感態(tài)度與價值觀通過反應物的濃度對化學反應速率及產(chǎn)物影響的探究，體會到定量認識化學變化的意義和價值。初步養(yǎng)成勤于思考、敢于質疑、樂于實踐、善于合作、勇于創(chuàng)新等科學品質?！窘虒W重難點】1.重點：認識到反應物的濃度對化學反應的影響。2.難點：體會定量認識的價值，在實際生活中應用定量認識解決問題?！窘虒W過程】1.“異?！奔とぃ阉鹘滩?，引入課題師 （投影）拉瓦錫是初中化學的明星化學家，他曾說：在任何情況下，都應該使我們的推理受到實驗的檢驗，除了通過實驗和觀察的自然道路去尋求真理之外，別無他途。本節(jié)課老師將帶領大家一起來體驗科學探究的過程。（實驗）在試管中取少量氫氧化鈉溶液，滴加3滴無色酚酞試液，溶液會變成什么顏色呢？生 溶液變紅。師 （實驗）溶液變紅后，振蕩，紅色很快褪去。再加水稀釋，溶液又變紅。你覺得顏色的變化與什么有關呢？生 顏色的變化與氫氧化鈉的濃度有關。師 實際在我們教材中做這個實驗就強調(diào)要使用稀氫氧化鈉溶液。濃度問題貫穿我們上下冊教材。（教材圖片展示）我們從吸入空氣和呼出氣體中氧氣、二氧化碳和水蒸氣濃度的比較開始，到測定空氣中氧氣的濃度，再到硫粉、木炭和鐵絲在空氣和氧氣中燃燒，它們?nèi)紵膭×页潭扰c什么有關呢？生 燃燒的劇烈程度與氧氣的濃度有關。師 （教材圖片和表格展示）再往后了解了不同濃度氣體對生產(chǎn)生活的影響。同樣在書本許多的反應中也對溶液濃度做出了界定，本節(jié)課我們就一起來探究其中的奧秘。2.活動一：實驗室制取二氧化碳的升級探究師 （實驗）在試管中加入幾粒石灰石，倒入稀鹽酸，觀察到什么現(xiàn)象呢？生 有大量氣泡產(chǎn)生。師 隨著反應的進行，你憑什么來判斷反應結束呢？生 不再產(chǎn)生氣泡。師 這是老師昨晚就準備的相同實驗，現(xiàn)已觀察不到氣泡，固體仍有剩余，肯定地告訴我剩余溶液呈什么性？生 中性。師 是不是中性還得用實驗來檢驗。請同學們利用pH試紙來檢測。（投影）pH的操作步驟。生 按“放、蘸、比、讀”四步測定溶液的pH，測得pH=2。師 當實驗數(shù)據(jù)與我們的經(jīng)驗主義產(chǎn)生了沖突，就需要我們展開探究。探究過程（一）【提出問題】反應剩余液中的溶質有哪些物質呢？【猜想假設】反應剩余液中的溶質一定有 CaCl2、H2CO3 ，可能有 HCl 。寫出實驗室制取二氧化碳的反應方程式： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 。猜想指導：判斷反應后溶液中溶質的成分，除要考慮生成物外，還要考慮 反應物的用量 。【追問1】其中能使溶液pH=2的有哪些？【實驗探究1】測定CaCl2溶液的pH論證證據(jù)（現(xiàn)象）測得CaCl2溶液的pH=7。推理CaCl2溶液是呈中性的。正常雨水的pH5.6，說明不可能是H2CO3致使溶液pH=2。結論剩余液中還含有HCl。【追問2】試管中剩余固體是否仍含有CaCO3？【實驗探究2】向試管繼續(xù)加入稀鹽酸。論證證據(jù)（現(xiàn)象）又有大量氣泡產(chǎn)生。推理加入的稀鹽酸與剩余碳酸鈣繼續(xù)反應產(chǎn)生CO2。結論剩余固體中還含有CaCO3?！窘涣髟u價】1. 剩余固體中含有CaCO3，溶液中含有HCl,兩者仍舊反應為什么沒有觀察到氣泡呢？ 隨著反應進行，鹽酸濃度越來越小，與碳酸鈣反應產(chǎn)生氣泡速率太慢，不易觀察。2. 加入稀鹽酸為什么又有大量氣泡產(chǎn)生呢？ 鹽酸濃度增大，與碳酸鈣反應產(chǎn)生氣泡速率加快。 【得出結論】1.相同條件下，反應物的濃度越 大 ，反應速率越 快 。2.隨著反應進行，反應物的濃度變 小 ，反應速率變 慢 ?！疚⒂^探析】從反應物HCl和生成物CaCl2在水中的解離分析可得該反應的微觀實質：CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O。從反應物的微觀粒子相互接觸（或碰撞）的角度來解釋：反應物濃度越大，反應速率越快。 通過上述動畫的觀察分析出：溶液的濃度越大，反應物的微觀粒子直接接觸（碰撞）機會就越多，反應速率就越快?！就卣寡由臁?.用探究所得來解釋硫粉在空氣和氧氣中燃燒現(xiàn)象的不同，簡易滅火器為什么要用濃鹽酸？2.若要加快制取氫氣的速率，能增加稀硫酸的濃度嗎？若增加至濃硫酸呢？基于發(fā)展化學核心素養(yǎng)的教學內(nèi)容剖析（一）核心素養(yǎng)發(fā)展核心素養(yǎng)的教學內(nèi)容實驗探究與創(chuàng)新意識實驗室制取二氧化碳是學生必做的八大實驗活動之一，當觀察不到有氣泡產(chǎn)生，固體仍有剩余時，學生通常認為反應結束，剩余液呈中性。而實際測得剩余溶液的pH=2，打破了學生的習慣認知，從中發(fā)現(xiàn)和提出了有探究價值的化學問題。繼而通過測CaCl2溶液的pH和向剩余溶液繼續(xù)加稀鹽酸的實驗操作剖析出隱藏在深處的濃度問題。剩余溶液的判斷從經(jīng)驗主義的中性到實驗證實的酸性，從證實剩余溶液中有HCl到堅信剩余固體中已沒有CaCO3再到加酸產(chǎn)生氣泡證實有CaCO3，這一系列思維的碰撞、認知的沖突，讓學生意識到要尊重事實和依據(jù)，也塑造了他們獨立思考、敢于質疑和批判的創(chuàng)新精神?；瘜W變化與平衡思想本節(jié)課中，石灰石和稀鹽酸反應產(chǎn)生氣泡的速率從快到慢，最后到觀察不到。再加酸，產(chǎn)生氣泡的速率又加快。這種“快慢快”的視覺沖擊引導學生學會從濃度這一外因去分析物質的化學變化，讓學生深刻意識到“物質的變化是有條件的”。證據(jù)推理與模型認知本節(jié)課實驗記錄的設計以“證據(jù)推理結論”這種論證形式引導學生要學會從實驗探究中去收集有效的證據(jù)，基于證據(jù)進行分析和推理，從而得出結論。探究能使溶液pH=2的溶質時，從實驗測定CaCl2溶液的pH和根據(jù)正常雨水的pH5.6這一生活經(jīng)驗兩個維度證偽得知不可能是CaCl2和H2CO3使溶液pH=2，從而得出剩余溶液中有HCl。探究試管中剩余固體是否仍含有CaCO3時，基于繼續(xù)加酸產(chǎn)生大量氣泡的證據(jù)證實得知剩余固體中還含有CaCO3。宏觀辨識與微觀探析從溶質在水中解離角度剖析石灰石和稀鹽酸反應的微觀本質，再結合動畫，從氣泡速率“快慢快”的宏觀現(xiàn)象探析“相同條件下，反應物的濃度越大，反應速率越快”微觀的本質，得出結論：溶液的濃度越大，反應物的微觀粒子直接接觸（碰撞）機會就越多，反應速率就越快。引導學生會運用分子、離子等微粒符號表征物質及其變化，擁有“微觀本質解釋宏觀現(xiàn)象”的眼光。3.活動二：實驗室制取氫氣的升級探究探究過程（二）【提出問題】鋅粒加入濃硫酸后生成的氣體是什么？【猜想假設】Zn+H2SO4（濃） ZnSO4+？若只生成一種氣體，根據(jù)元素守恒：有如下可能： H2 O2 SO2 SO3 。再根據(jù)電子守恒：進一步縮小范圍： H2 SO2 猜想指導：遵循元素守恒：化學反應前后，元素的種類不變。電子守恒：化學反應中，如果有元素化合價升高，就一定有元素化合價降低?！緦嶒炋骄俊拷處熝菔緦嶒灒轰\和濃硫酸在加熱下反應，并用紫色石蕊檢驗生成的氣體。 論證證據(jù)（現(xiàn)象）紫色石蕊溶液變紅。推理紫色石蕊溶液變紅說明鋅與濃硫酸生成了酸性氣體。氫氣不能使紫色石蕊變紅。結論鋅與濃硫酸反應會生成二氧化硫?！窘涣鞣此肌侩S著反應不斷進行，會產(chǎn)生氫氣嗎？ 隨著反應進行，濃硫酸變成稀硫酸，鋅與稀硫酸反應會產(chǎn)生氫氣。【得出結論】反應物濃度增大時， 會發(fā)生新的反應，生成不同產(chǎn)物?！疚⒂^探析】稀硫酸：H2SO4在水中會解離出H+和SO42-，濃硫酸：H2SO4以H2SO4分子形式存在。反應物濃度增大， 微粒的存在形式不同，性質隨之而變。 通過上述動畫的觀察分析得出：量變會引起質變。【拓展延伸】你會解釋濃氫氧化鈉溶液使酚酞先變紅后褪色，加水稀釋又變紅嗎？基于發(fā)展化學核心素養(yǎng)的教學內(nèi)容剖析（二）核心素養(yǎng)發(fā)展核心素養(yǎng)的教學內(nèi)容實驗探究與創(chuàng)新意識以第一個探究活動的拓展提升過渡至在鋅粒中加入濃硫酸產(chǎn)生氣泡，從中發(fā)現(xiàn)和提出氣體是何物這一有探究價值的化學問題，再通過方案設計、實驗演示探究產(chǎn)生的氣體能否使紫色石蕊變紅。這種實驗探究也有助于學生深刻理解教材中金屬與酸的反應為何都特別強調(diào)使用稀硫酸。化學變化與平衡思想鋅粒和濃硫酸加熱條件下反應產(chǎn)生SO2，隨著硫酸濃度的降低，鋅粒和稀硫酸反應又產(chǎn)生H2。這種同質不同量使得產(chǎn)物不同的現(xiàn)象，讓學生體會到濃度這一外因對物質化學變化的影響，讓學生深刻意識到“量變能引起質變”。證據(jù)推理與模型認知從產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象出發(fā)，根據(jù)反應前后元素種類不變這一化學原理證實氣體可能是H2、O2、SO2和SO3。再根據(jù)電子守恒這一化學原理證偽得知氣體不可能是O2和SO3。進而從紫色石蕊變紅的現(xiàn)象證實鋅與濃硫酸生成了酸性氣體，得出鋅與濃硫酸反應會生成二氧化硫這一結論。宏觀辨識與微觀探析稀硫酸中H2SO4在水的作用下會解離出H+和SO42-，這是學生已有的認知，引導得出濃硫酸中H2SO4主要以H2SO4分子形式存在，微粒的存在形式不同，性質隨之而變。結合動畫，深刻地讓學生領悟到量變會引起質變。這一探究能引導學生從微觀層面理解其組成、結構和性質的聯(lián)系，初步形成“結構決定性質，性質決定應用”的觀念。在后續(xù)的高中學生中，培養(yǎng)學生有意識地根據(jù)物質的微觀結構預測物質在特定條件下可能具有的性質和可能發(fā)生的變化。科學精神與社會責任鋅和濃硫酸加熱反應產(chǎn)生SO2，這是一種有毒氣體，會造成大氣污染，在演示實驗的過程中指出要用蘸有堿液的棉花置于試管口吸收SO2，引導學生樹立綠色化學的觀念。書本實驗的升級探究，也旨在讓學生樹立終身學習的意識，形成嚴謹求實的科學態(tài)度?！窘虒W反思】1.核心素養(yǎng)落地生根的起點教學功能的定位。核心素養(yǎng)教學轉化的關鍵首先是教師“心中有素養(yǎng)”，要能潛心研究、吃透化學核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。如果核心素養(yǎng)不能植入教師的靈魂，不能在教師的身上得到具體的言行展現(xiàn)，那核心素養(yǎng)就會與教學缺乏對接的窗口。化學核心素養(yǎng)是上位的思考，是制定教學目標和開展教學設計的準繩。它包含化學知識與觀念、化學思維與方法、科學探究與實踐、科學精神與責任2。教學的頂層設計一定要把握好育人核心，圍繞化學學科思想、方法、素養(yǎng)做文章。所以教學定位的設計不能簡單地滿足于學科知識的傳授，應該上升到核心素養(yǎng)的高度。在本節(jié)課的備課初期，首先確立培養(yǎng)學生的三大素養(yǎng)：樹立“物質的變化是有條件的”、“量變能引起質變”的學科觀念，發(fā)展“微觀本質解釋宏觀現(xiàn)象”的眼光，培育“敢于質疑、尊重證據(jù)”的精神，繼而從教學目標、教學內(nèi)容和學業(yè)評價等方面謀篇布局。2.核心素養(yǎng)落地生根的過程教學實踐的變革。當核心素養(yǎng)的教學轉化將教學立意從“知識為本”向“核心素養(yǎng)”轉變時，我們的教學實踐也需要隨之發(fā)生變革，教師要學會做到“手中有章法”。教學方式需要從“講授灌輸式”向“引導探究式”轉變。核心素養(yǎng)取向的化學教學，不是機械知識的簡單呈現(xiàn)，而是老師能創(chuàng)設一定的情境，精心設計探究環(huán)節(jié)，讓學生置身其中跳一跳能夠得著。本節(jié)課從三個意外現(xiàn)象與學生的固有認知發(fā)生沖突，給學生創(chuàng)設了一種開放的科學探究的空間。學生自主探究，老師只是扮演引導者的角色。學習方式需要從“被動式接受”向“問題化解決”轉變。本節(jié)課始終讓學生處在“提出問題解決問題發(fā)現(xiàn)問題”的思維過程中，層層探究濃度對化學反應速率及產(chǎn)物的影響，知識運用的能力和思維品質的提升都為核心素養(yǎng)的發(fā)展培植了一片沃土。3.核心素養(yǎng)落地生根的終點兒童素養(yǎng)的提升。隨著時間的推移，具體的化學事實性知識會在記憶中褪去，但學生通過化學學習獲得的學科核心素養(yǎng)是有助于他在生活中解決實際問題的。從起點的定位準確到過程的變