實驗探究鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射

1、實驗探究：鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射安徽省銅陵市第三中學 張尤俊一、教學設計思路根據(jù)普通高中化學課程標準（實驗）第三部分內(nèi)容標準必修課程化學1主題2化學實驗基礎內(nèi)容標準1“體驗科學探究的過程，學習運用以實驗為基礎的實證研究方法”、標準4“能夠獨立或與同學合作完成實驗，記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，完成實驗報告，并能主動進行交流”，以及主題3常見無機物及其應用內(nèi)容標準3“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鐵、鋁、鎂等金屬及其重要化合物的主要性質”等要求，關注初、高中化學知識的銜接，利用活動元教學原理，設計不同的活動，讓學生主動積極地參與活動，并充分利用實驗及多媒體課件等多種教學手段以達到

2、教學目的?！拌F絲在氧氣中燃燒”實驗學生在初中已經(jīng)做過，但是學生一般只知道實驗表象并不知 “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,重點培養(yǎng)學生掌握實驗科學探究的方法。在為學生揭示鐵絲和鎂條分別在氧氣中燃燒時現(xiàn)象不同的科學道理同時，增強學生實驗技能，鍛煉學生從實驗中發(fā)現(xiàn)問題，從實驗中解決問題的能力。具體思路為：分組實驗，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)象有關的因素學生設計提出實驗探究的方法分組實驗，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”的初步結論結論運用結合實例，理論探究和分析總結“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。二、教 案三維目標：1知識與技能（1）使學生了解常見金屬燃燒的現(xiàn)象，運用比較、歸納、分析等方法初步揭示化學現(xiàn)象的本質，并能做出合理的解釋；（2）引導學生通過實驗探究活動來學習化學，學習實驗研究的方法，能設計并完成一些化學實驗，分析和解決與化學有關的實際問題；（3）重視化學與其他學科之間的聯(lián)系，能綜合運用物理等學科有關的知識、技能與方法分析和解決一些化學問題；（4）培養(yǎng)學生探究意識和提高探究能力。2過程與方法（1）通過對鐵絲和鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的實驗探究過程，

4、讓學生進一步理解科學探究的意義，學習科學探究的基本方法，提高科學探究能力；（2）培養(yǎng)學生的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題，敢于質疑，勤于思索，逐步形成獨立思考的能力，善于與人合作，具有團隊精神。3情感態(tài)度價值觀（1）培養(yǎng)學生發(fā)展學習化學的興趣，樂于探究物質變化的奧秘，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧；（2）培養(yǎng)學生樹立辯證唯物主義的世界觀，養(yǎng)成務實求真、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。教學重點：鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象與鐵絲含碳量的關系及成因。教學難點：科學探究能力的培養(yǎng)。教具準備：教師：多媒體、實物展臺、話筒、電腦。學生分組：彎成螺旋狀的普通細鐵絲（1條/組）、細

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/組）、火柴（1盒/組）、砂紙（1張/組）、放廢物的塑料杯（1個/組）、濕抹布（1塊/組）。教學過程：教師活動學生活動設計意圖同學們：在化學學習過程中，我們知道有很多物質都可以在空氣或氧氣中燃燒，那么請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會發(fā)生什么現(xiàn)象，以及產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。請同學們利用現(xiàn)有的儀器和藥品做好以下兩個

6、實驗，觀察并做好實驗現(xiàn)象的記錄總結工作?！緞赢嬚故尽繉嶒灱毠?jié)。首先，我們做普通細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗。具體實驗步驟請對照動畫來做。請注意記錄實驗現(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，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。學生實驗探究活動一：1鐵絲在氧氣中燃燒實驗步驟：取一段螺旋狀的普通細鐵絲鐵絲，將小半根火柴棒塞入鐵絲中并固定（火柴稈長度1cm,不要超長，避免火柴桿燃燒消耗太多氧氣）；用鑷子將鐵絲夾住，然后將整個鐵絲放在酒精燈上點燃，等木條完全燒盡時將鐵絲由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實驗現(xiàn)象。實驗切

7、入，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進入主題。下面，我們一起來做一下鎂條在氧氣中燃燒的實驗。先讓我們通過一段動畫了解實驗時應該如何做，并要注意哪些細節(jié)?！緞赢嬚故尽繉嶒灱毠?jié)。請同學們要特別注意鎂條燃燒時在“火星四射”現(xiàn)象方面有何不同。學生實驗探究活動一：2鎂條在氧氣中燃燒實驗步驟：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燃，待鎂條燃燒后迅速放入氧氣中。討論并總結出實驗現(xiàn)象。觀察討論回答實驗現(xiàn)象。請同學們總結一下普通細鐵絲、鎂條分別在氧氣中的燃燒現(xiàn)象。學生討論與交流：普通細鐵絲、鎂條在氧氣中燃燒現(xiàn)象的不同之處。設問：同樣是點燃，同樣是與氧氣反應，普通細鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大

8、的差異？學生活動與探究：同樣是點燃，同樣是與氧氣反應，普通細鐵絲與鎂條的燃燒現(xiàn)象卻有如此大的差異？學生猜想。通過對反應現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因和外因的分析，培養(yǎng)學生合作精神和理論推導能力。同學們回答得很好！下面，我們來具體了解一下普通細鐵絲和鎂條的化學組成成分。學生活動與探究：閱讀學案材料，討論總結鐵絲和鎂條在組成上有什么不同？并完成有關內(nèi)容。研究燃燒對象（金屬）的組成，為后面的探究實驗方案的設計提出打下鋪墊?，F(xiàn)在，我們知道了鐵絲中除鐵外，所含的雜質主要為碳。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^實驗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系？學生活動與探究：如何通過實驗來探究鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與

9、碳的存在有無關系？緊扣學生的設計思路，及時用實驗進行探究驗證，層層推進，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。使探究過程自然有序，得到的結果也就順理成章，符合學生探究知識的認知規(guī)律。好！下面我們就來做一下實驗，觀察一下木炭燃燒有無火星四射現(xiàn)象?！緞赢嬚故尽繉嶒灱毠?jié)。探究實驗二1.木炭在氧氣中燃燒實驗步驟：用鑷子取一小塊木炭片（半個小指甲蓋大）放在酒精燈外焰上加熱至紅熱時，迅速將紅熱的木炭由集氣瓶口向下慢慢深入。觀察討論回答實驗現(xiàn)象。現(xiàn)在，我們知道了木炭在氧氣中的燃燒會產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象。同學們，你們認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系？學生活動與探究：鐵絲在氧氣中燃燒發(fā)生火星四射現(xiàn)象與碳的

10、存在有無關系？下面，我們?nèi)∨c普通細鐵絲含碳量不同的鋼絲在氧氣中燃燒的實驗?！緞赢嬚故尽繉嶒灱毠?jié)。注意觀察比較鋼絲與普通細鐵絲燃燒時發(fā)生火星四射現(xiàn)象的劇烈程度。探究實驗二2.鋼絲在氧氣中燃燒實驗步驟：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鐵絲放在酒精燈上點燃，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鐵絲燃燒時發(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火星四射現(xiàn)象的比較，同學們能夠找出鐵絲中含碳量與燃燒時火星四射現(xiàn)象的關系嗎？學生討論得出結論：含碳量越多，產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。通過學生親自動

11、手做實驗探究和驗證，排除了學生心中的疑慮，鍛煉了思維，提高了解決問題的能力。設問：同學們，我們已經(jīng)找到鐵絲燃燒時能否產(chǎn)生火星四射的原因與含碳量的高低有關。那么，為何碳的存在會使鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象？學生活動與探究：為何碳的存在會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。引導學生理論探究現(xiàn)象產(chǎn)生的深層原因。同學們回答的很好，很有見解?，F(xiàn)在讓我們先一起了解一下手榴彈爆炸時彈片向四周飛射的基本原理?！緞赢嬚故尽渴至駨棌椘蛩闹茱w射是因為內(nèi)部填裝的火藥發(fā)生化學反應生成了大量氣體，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生巨大壓強，推動外包的彈片向四周飛射，從而發(fā)揮殺傷力。觀看動畫，聆聽

12、講解。利用學生比較熟悉的實例，通過多媒體動畫等手段，打開學生思維，揭開現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。那么，鐵絲在氧氣中燃燒時，是什么動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可能發(fā)生的反應入手，探究分析?！緞赢嬚故尽拷沂粳F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。學生活動與探究：1.鐵絲在氧氣中燃燒時，鐵和碳分別發(fā)生哪些化學反應？C+O2=CO2 3Fe+4O2= Fe3 O42C+ Fe3 O4 高溫 3Fe+ 2CO22根據(jù)碳發(fā)生的反應討論，鐵絲燃燒時是什么動力將火星向四周推射出去，從而產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象？在點燃的鐵絲上，在氧氣能夠到達的淺表面發(fā)生碳與氧氣直接生成二氧化碳氣體的反應，稍深一點的由于表面熔融物的流動性，碳與

13、新生成鐵的氧化物反應生成二氧化碳氣體，氣體受熱體積迅速膨脹產(chǎn)生壓強，其壓強能推開其包圍物，推動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，請同學們思考并回答下面這個問題：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。學生活動與探究：為什么鐵絲中含碳量越多，在氧氣中燃燒時產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象就劇烈。將探究的理論結果應用于實際，讓學生體驗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？將探究的理論結果再次應用于實際，強化學生體驗探究的成就感。在煉鋼過程中，操作工人根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，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，完成一