基于宏觀辨析和微觀探析的

金屬與酸反應日照實驗高中陳麗華金屬與酸的反應一、教材與學情分析二、教學與評價目標四、教學反思與評價三、教學實踐過程一、教材與學情分析教材分析：實驗內容選自魯科版必修二第一章：比較金屬失電子能力的方法學情分析：知識層面：學生已經掌握了金屬活潑性的理論辨別方法，并通過實驗預習報告和查閱相關資料，了解了手持技術數字化實驗的基本知識能力層面：學生具備一定的實驗操作技能和數據處理技能，在實驗教學開始前初步培訓了學生用Origin作圖的基本技能觀察法、測體積法這些傳統實驗方法的優點在于宏觀現象清晰明顯，缺陷是微觀反應過程模糊、學生對微觀實質不甚了解二、教學與評價目標1.通過實驗分析，明確金屬活動性即得失電子能力是置換H2的關鍵因素，儲存必備知識，提升關鍵能力；2.通過對比實驗，鍛煉學生實驗設計能力的同時，深化控制變量的思想、強化定量的思想；3.通過實驗數據處理，培養學生質疑→設計實驗驗證→數據處理→結論的科學探究精神，強化定性分析、定量分析，發展學生宏觀辨析與微觀探析的核心素養。三、教學實踐過程H2體積：氣壓變化產生H2的快慢：pH變化、H+濃度變化溶液中離子濃度變化：導電率變化金屬離子能否形成絡離子：氯離子濃度變化宏觀微觀金屬與酸反應的過程機理【課堂引入】1、根據理想氣體狀態方程：PV=nRT，計算產生H2的體積比約為△P1:△P2=n1:n2=5:4；表明不同金屬（過量）與等量稀鹽酸反應產生H2的量不同過量金屬Mg、Zn與2mL0.5mol/L的稀HCl反應結論宏觀現象清晰；利用數據展示宏觀現象更具有說服力。問題1：數字化實驗如何展示宏觀實驗現象

——氣體壓力傳感器：氣體壓強變化【學生質疑1】：Mg、Zn失電子數均為2，理論上過量Mg、Zn與等量稀HCl反應置換出H2體積相等。為何從P-t曲線中計算出來的物質的量之比不是1:1？Mg產生的H2多？三、教學實踐過程【定量思想】：實驗過程中需控制酸的濃度，c過大，P變化太快，瓶塞易被沖出；c過小，P變化超出傳感器敏感度，數據測量不準確。H2SO42、由pH變化曲線知道Mg、Zn、Fe與鹽酸反應完全后pH值分別約為10.2、7.0、6.0，表明Mg將酸中的氫置換完后繼續置換H2O中氫，Zn將酸置換完不再反應，Fe活潑性弱酸有剩余；金屬與溶液反應程度不同，導致了產生H2的體積不同4、過量金屬與非氧化性酸反應pH變化趨勢基本一致，但相對于金屬與稀HCl反應，與稀H2SO4反應時pH突變點慢2h左右，表明Cl-可能對金屬與酸的反應起促進作用拓展延伸3、結合P-t曲線和pH曲線可知金屬自身的活潑性直接關系置換H2體積的多少結論HCl問題2：究根尋源探尋5:4的產生原因——pH傳感器【學生質疑2】：過量金屬與酸反應的pH值變化是否具有普適性？過量金屬與80mL0.01mol·L-1的稀HCl過量金屬與80mL0.005mol·L-1的稀H2SO4【學生質疑3】：如何驗證Cl-對反應起促進作用？

金屬Fe與稀H2SO4反應時pH值達到最高點后又略有降低的原因是什么？三、教學實踐過程【對比實驗】序號金屬試劑1試劑21Mg40mL0.02mol·L-1的稀HCl40mLH2O240mL0.02mol·L-1的稀HCl40mL0.02mol·L-1的NaCl340mL0.01mol·L-1的稀H2SO440mLH2O440mL0.01mol·L-1的稀H2SO440mL0.02mol·L-1的NaCl540mL0.01mol·L-1的稀H2SO440mL0.01mol·L-1的稀Na2SO4問題3：如何驗證Cl-離子是否對反應起催化作用

——做對比實驗，測pH變化結論5、達到pH突變點所用的時間關系是HCl+NaCl＜HCl＜H2SO4+NaCl＜H2SO4＜H2SO4+Na2SO4，表明Cl-的存在加快了反應速率，對金屬置換H+起到了促進作用對比溶液H+離子的理論濃度均為0.01mol·L-1【學生質疑4】：SO42-是否對金屬與酸的反應起抑制的作用？6、SO42-對金屬置換H+的影響主要是由于HSO4-的Ka2=1.20×10-2，屬于中強酸，酸性相對減弱，故其pH突變點變慢【學生質疑5】：Cl-對金屬與酸的反應起促進作用的原理是什么？三、教學實踐過程結論7、氯離子濃度的減少表明金屬Mg、Zn、Fe與HCl反應后的產物中形成了配離子；配離子的形成促進了配位平衡的移動，Cl-占據金屬表面的缺陷提供表面活性中心加速了Mg向Mg2+的轉化問題4：反應過程中離子濃度如何變化

——氯離子傳感器、導電率傳感器9、導電率的降低一方面是由于氫離子濃度的減少，另一方面是氯離子濃度的減少8、Fe2+與稀HCl反應時可與Cl-形成配離子從而保護Fe2+防止氧化，而與稀H2SO4反應時未形成絡離子，Fe2+與空氣中O2等作用形成堿式亞鐵鹽，導致溶液pH值達到最高點后又略有降低三、教學實踐過程三、教學實踐過程以問題為主線、學生為主體、教師為主導、思維為主攻問題1：傳統實驗的優缺點？問題2：數字化實驗如何體現宏觀現象？問題3：Mg、Zn與酸反應產生H2體積不同的原因？問題4：如何驗證Cl-對反應起催化作用？問題6：Cl-起催化作用的機理？問題5：SO42-是否對反應起阻化劑作用？問題：………知識1：金屬失電子能力的宏觀表現知識2：手持技術數字化實驗知識3：內因是性質的決定性因素知識4：對比法、定量分析法知識5：強、弱酸理論，定性分析法知識6：配位理論能力1：學習理解能力、信息加工能力能力2：獲取信息能力、歸納總結能力能力3：圖像分析能力、數據處理能力能力4：邏輯思維能力、圖像分析能力能力5：應用實踐能力能力6：模型構建能力、邏輯思維能力素養1：宏觀辨識活動1：傳統實驗方法的優缺點素養2：變化觀念、創新意識活動2：壓強-時間曲線體現宏觀現象素養3：模型認知、證據推理活動3：計算不同反應產生氣體體積比素養5：知識遷移、科學態度活動5：查閱文獻資料尋找證據素養4：科學探究活動4：做不同溶液的對比實驗素養6：微觀探析活動6：文獻與實驗數據有機結合歸納結論123456實驗一：金屬與酸反應的壓強變化實驗二：金屬與稀鹽酸反應的pH變化、氯離子濃度變化實驗三：金屬與稀硫酸反應的pH變化實驗四：金屬Mg與不同溶液對比反應的pH變化、導電率變化四、教學反思與評價創新點：（1）手持技術數字化實驗的引入（2）Origin專業繪圖軟件的應用，圖像的后期處理更加專業優點：以問題為主線的數字化實驗能夠拓展傳統實驗的深度和廣度；讓學生對反應的微觀過程有直觀的感受