分享

2023.9.21 从一些实验探究讨论起

 教化学的蜗牛君 2023-09-21 发布于福建
进度条警告,今天有3000+字,历史自由发挥之最。
最近下班第一时间就想打开电脑写公众号了,似乎回到了初衷轨道上。与我调整了工作节奏有很大关系,上个学期理性上也想,但精力耗散太多以至于下班只想摆烂。这个学期做了调整,工作界限分明,上班时间高效工作,下班时间属于自己不被动;另一方面大概也与朋友们的支持相关,在公众号上获得的正向反馈比在工作中要更多(毕竟工作中同事们都挺认真的,显眼的同事那么多自己就默默无闻着),谁不愿意多写写公众号呢?写公众号是要有思考的,自己的想法能够获得朋友们的认可是多么难能可贵的事?教育是一个领域,化学教育又是这一领域中的小领域,能在这领域中相遇产生思维的碰撞,意味着双方都在用心动脑。觉得自己只是在随意发挥,却影响着一部分人,这是多鼓舞人心的事,看来自己不单能影响未成年人,还可以影响成年人,这也启发了自己今后的专业发展。

 今天从几个实验讨论起。
1】影响化学平衡的因素——我的课
今天的课满满当当,甚至有一部分没讨论完,明天需要再找补找补。
先从QK关系讨论哪些因素能使化学平衡发生移动?从Q=KQK,可以通过改变温度改变K,也可以通过改变浓度或压强改变Q。首先从温度讨论起,提供氯化铜溶液平衡和四氧化二氮反应原理,让学生设计实验探究温度对平衡状态的影响,并预计实验现象,通过实验现象得出结论,再探讨QK的改变对平衡的影响。浓度、压强的讨论类似。
温度可以有两方面的变化——升高与降低,浓度也有升高与降低,但细分起来可以有反应物浓度的升高与降低、反应产物浓度的升高与降低。提供铁与硫氰化钾的反应、重铬酸根反应平衡由学生设计实验,铁的反应聚焦在反应物浓度的升高与降低,铁离子较好操作,升高直接添加,降低如何操作?可以考虑利用反应消耗铁离子,于是考虑用铁粉。重铬酸根反应聚焦在反应产物浓度的升高与降低,通过加酸、加碱调控酸的浓度。
最后拓展氯化钴溶液的平衡,加入盐酸溶液变蓝,加入硝酸银溶液生成沉淀同时溶液变粉,加水时平衡又向六水合钴离子的方向移动(离子浓度增大的方向)。还可以思考以下问题:如果在红色溶液中加浓硫酸,会有什么现象?反应仪器U型管是连通管,为什么左管液面比右管液面高?(密度解释)。
关于压强一样思路,先引导学生设计实验,然后按照课本上四氧化二氮注射器实验进行,关于实验现象——先变深后变浅,先变浅后变深,学生也能够按照他们的想法去解释,比如一瞬间体积变化很大,所以浓度变化很大进入不平衡状态,最后深浅到什么程度还是需要简单讨论,这样才能看出来平衡移动的方向。但之前看吴国庆教授的《漫游化学世界》中提及这个实验,说很难看到“先变深后变浅”这样的现象,如果我们的视线垂直于注射器的长轴,我们看到的总是注射器颜色不断加深(我认真看了演示视频有“先变深后变浅的现象”,但变浅的最终程度似乎也比原先要深)。体积变小引起的NO2浓度的加大,完全淹没了化学平衡移动引起的NO2分子数的减少引起的外观现象!除非沿长轴方向观察才能看到,注射器里混合气体的颜色随活塞的推进,渐渐变浅,因为在该方向,体积改变引起的物理变化不会显示,这才看到平衡移动使有色的NO2变成了无色的N204,分子总数降低的现象。(但演示实验视频并非如此视角)。

还有一种可能,推进活塞的速度太快,由于注射器玻璃的相对绝热,压缩引起平衡向二氧化氮方向移动,混合气体温度上升,有新化学键形成,放出了热量。该反应在相对绝热的针筒里,因温度引起平衡移动的效应远远高于浓度,从而导致温度引起平衡移动的效应远高于浓度所引发的效应。这时,看到“先变深后变浅”的现象才有些可能。不过,即使这样,也不是减小混合气体的体积引起平衡移动的外观表现。
在这里我全部播放的视频(精力实在有限),但在呈现实验视频之前,我都引导学生设计实验方案,之后再呈现作为实验验证的过程,我想即使没有做实验,也挺有意义的,毕竟实验视频挺清晰的。
2】氧化还原反应——公开课
今天最后一节课听了新进老师一节公开课,思路清晰,从多个角度认识氧化还原——得失氧、化合价升降、电子转移等,板书清楚,教态大方,十分不错,非常细致,比我强。我常常有些马大哈,需要学习。在介绍完氧化还原反应之后,老师利用锌与硫酸铜的反应形成原电池看电子的转移。这一点挺有意义的,教师在呈现实验之前直接过渡就呈现实验,实验中看到电流表示数当作是电子转移的证据。如果从这节课的完整性上来看也无可厚非,只需要一个证据就可了。但如果是我我可能就会“折腾”一点,比如能不能先让学生考虑一波如何设计?学生不一定能行,但思考总是有意义的。或者这个原电池实验能否作为其他的用途?不一定是最后辅助?一开始就上来行吗?看到电子转移再去分析里面的氧化还原原理,比起从常见的讨论不能归类于四大反应类型的氧化还原反应引入更有新意些吧?权且思考,不作权威。
有时候我想,实验并不一定在做不做本身,做与不做都不决定了化学课堂的好与坏,能做当然更好,但是更重要的是,如果通过实验探究让学生体会化学的曼妙。再想到今天的化学平衡移动,学生在看平衡移动实验的过程当中其实也能体会到化学变化的奇妙之处。
3】催化剂的作用——教材习题
选择性必修一教材有一道习题,要求设计实验方案证明Fe2+的作用。

此处亚铁离子的作用是催化剂。同事布置了这道实验设计题作业,在科组活动上提出来我们讨论了一波,觉得挺有意义的。大部分学生的答案设置对照实验加与不加催化剂看反应效果。理论上分析似乎有道理,但是具体到这个实验,许多固体,似乎无明显现象。答案给的是:向盛有PbO2和硫酸混合物的试管中滴加含Fe2+的溶液,振荡使其充分反应,观察现象;再向其中加入Pb,振荡使其充分反应,观察现象。但这个答案我不太理解?这不就是做了一遍实验吗?还有一种答案:利用硫氰化钾检验过程中出现的铁离子,后续又消失了,从反应机理的角度解释亚铁离子的作用。但从我们所常规理解的催化剂,反应前后均不变,是否应该在反应后检测一下亚铁离子又出现是否会更好?否则即使过程中出现了铁离子又消失,能否说明铁离子又变回了亚铁离子?似乎不能。还有个学生提出来原电池设计的方案,这不就是铅酸蓄电池的原理吗?通过电流的大小可以定量表征,多么有创意的设计,但是具体分析,在反应的过程中电解质溶液浓度改变是否导致反应并没有进行定量控制?这一波思考真是烧脑呀,不过学生能够答出这样的答案确实值得肯定。
【4】胶体的制备——社团课
学校社团课主要针对高一学生进行,计划本学期每节社团课带着化学社学生完成教材上所有实验。一开始我想着这事挺有意义的,刚好可以探索教材实验,看看有哪些值得挖掘的地方,甚至可以作为小课题有点成果,一举多得。社团课主要是另一个老师在组织安排,我们几个科组老师轮流带一节。第一节课观摩了一位老师的上法,先讲解实验原理,然后演示实验,再让学生完成,似乎没有太多悬念,成功率高。但如果是我的话,我可能会让学生按照实验解读自己摸索(保证安全的前提下),甚至都不提供实验解读,给出一个实验目的,让学生分组讨论自行完成,然后研究研究学生在实验过程中的思维过程,发现问题或规律,我觉得这其实挺有意义的。
最近对实验部分思索或关注得较多,挺好,也坚定了我后续研究实验相关内容的信心与决心,只不过对于研究计划还未真正明确,还需要更多在实践与教学中发现问题,然后再结合理论文献最终确定自己的研究方向,还不急。
今年的公众号相较于之前还是有改观,减少了流水账部分,多一些集中式的主题探索,挺好。也希望借此机会在接下来的阶段多出理论成果多积累。
970+个朋友啦,谢谢谢谢!思考真是快乐的事情,不论对错,感觉长脑子了就好。感恩还有精力长脑子。今天字好多,本来想分若干篇,这样之后就不用找灵感的,后来又想逼自己一把,一鼓作气,后续灵感再重新另找咯。

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多