研究物質(zhì)的基本方法（第一課時）

課型：新授課

課時：1學(xué)時（40min）

?

教學(xué)目標(biāo)

1、通過觀察金屬鈉及金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，體會運(yùn)用觀察法在研究物質(zhì)性質(zhì)中起到的作用，了解鈉及其化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，發(fā)展變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)。

2、通過金屬鈉與氧氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，體會實(shí)驗(yàn)法在化學(xué)研究中的作用，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)過程中控制實(shí)驗(yàn)條件的重要性，發(fā)展科學(xué)探究與創(chuàng)新意識到的核心素養(yǎng)。

3、通過分析鈉作為金屬單質(zhì)的通性與其特性，運(yùn)用分類法預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)，運(yùn)用比較法認(rèn)識各種物質(zhì)性質(zhì)之間的異同，發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

?

教材分析

本節(jié)位于魯科版普通高中化學(xué)教科書化學(xué)必修第一冊第一章第二節(jié)，上一節(jié)“走進(jìn)化學(xué)科學(xué)”簡要闡述了化學(xué)學(xué)科的定義以及特征，指出化學(xué)研究的對象是物質(zhì)，體現(xiàn)出了高中化學(xué)不同于初中化學(xué)的更強(qiáng)的科學(xué)性。本課時內(nèi)容進(jìn)一步詳細(xì)展現(xiàn)出研究物質(zhì)性質(zhì)的方法，并以金屬鈉以及化合物的性質(zhì)為例，結(jié)合金屬鈉與水、氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，展現(xiàn)出研究物質(zhì)性質(zhì)方法的具體應(yīng)用。本課時內(nèi)容有兩條線，一條是實(shí)驗(yàn)線，這里要明確，研究物質(zhì)性質(zhì)的方法并不是單獨(dú)運(yùn)用的，而是綜合運(yùn)用，不需要學(xué)生記住概念，但要明晰各個方法的細(xì)節(jié)與要求，由于是第一次對研究方法進(jìn)行科學(xué)解釋，教師需要在介紹具體實(shí)驗(yàn)的過程中點(diǎn)明各種方法的要求，幫助學(xué)生理解，并在之后其他物質(zhì)的學(xué)習(xí)中反復(fù)強(qiáng)化，一條線是物質(zhì)線，涉及到高中化學(xué)接觸到的第一種金屬元素鈉及其化合物，這是學(xué)生要記憶的內(nèi)容，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析，幫助學(xué)生理解掌握。

?

學(xué)生分析

在上一節(jié)，學(xué)生對于化學(xué)學(xué)科的定義及特征有了基礎(chǔ)的認(rèn)識，體驗(yàn)到化學(xué)魅力的他們對于化學(xué)學(xué)習(xí)興趣比較濃厚。在前一階段的學(xué)習(xí)中，學(xué)生接觸到的更多是書面知識，而親自操作的實(shí)驗(yàn)較少，對于研究物質(zhì)的方法僅知道含義卻不知道細(xì)節(jié)要求，對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性也比較缺乏，因此我在設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)時可以讓學(xué)生親自操作感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化記憶，增強(qiáng)參與感，同時科學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀現(xiàn)象可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

?

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：

1、通過金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，分析對應(yīng)的原因。

2、通過金屬鈉在不同環(huán)境下反應(yīng)，認(rèn)識到反應(yīng)條件對實(shí)驗(yàn)的影響。

3、掌握金屬鈉的部分性質(zhì)。

教學(xué)難點(diǎn)：

現(xiàn)象如何與物質(zhì)性質(zhì)結(jié)合起來，需要讓學(xué)生自己構(gòu)建“現(xiàn)象-原因-性質(zhì)”的聯(lián)想，這是學(xué)生構(gòu)建化學(xué)學(xué)習(xí)思維的過程，為此我“觀察金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，分析對應(yīng)的原因及反應(yīng)的物質(zhì)性質(zhì)”設(shè)置為本課時的難點(diǎn)。

?

教學(xué)媒體

黑板、電子顯示屏（若條件允許可以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行）

教學(xué)流程（文字稿）

【同學(xué)們，上節(jié)課結(jié)束前留給你們一個問題，研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序有哪些？相信你們預(yù)習(xí)完第二節(jié)后有自己的答案，這節(jié)課我們將學(xué)習(xí)研究物質(zhì)性質(zhì)的方法。（這句話可加可不加）】

在化學(xué)研究中，只有深入研究物質(zhì)性質(zhì)才能夠更好地加以利用。請同學(xué)們思考并回答，生活中，人們根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)運(yùn)用的案例有哪些呢？

學(xué)生們回答。

同學(xué)們回答地都很正確，看來你們對于生活有非常細(xì)致的觀察，從這些例子中我們不難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用物質(zhì)的前提是要明確物質(zhì)具有的性質(zhì)，請同學(xué)們回顧以往學(xué)習(xí)的內(nèi)容，回答那么研究物質(zhì)性質(zhì)的方法有哪些。

（對于導(dǎo)入部分，也可以展示PPT，內(nèi)容為研究疊氮化鈉性質(zhì)制成汽車安全氣囊的氣體發(fā)生劑、研究液態(tài)氫和液態(tài)氧性質(zhì)制成火箭推進(jìn)劑，用這些實(shí)例拋出問題）

同學(xué)們回答研究物質(zhì)性質(zhì)的方法，教師進(jìn)行補(bǔ)充。

同學(xué)們回答得很正確，研究物質(zhì)性質(zhì)的方法有很多，同學(xué)們提到了觀察法、實(shí)驗(yàn)法、分類法、比較法等等，除此之外在科學(xué)研究中還有很多方法，我們重點(diǎn)研究上述方法的前四種。

展示PPT，內(nèi)容為觀察法、實(shí)驗(yàn)法的定義。

同學(xué)們簡單瀏覽觀察法和實(shí)驗(yàn)法的定義，從名字上看，這兩種方法很容易理解。那么在具體的研究中如何應(yīng)用呢？通過兩個實(shí)驗(yàn)，我們在實(shí)踐中體會。

展示PPT，內(nèi)容為觀察金屬鈉及金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)的目的。

接下來我將給大家演示“觀察金屬鈉及金屬鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)，請同學(xué)們快速閱讀觀察目的，并思考圍繞這兩個目的如何開展實(shí)驗(yàn)?zāi)?？待會我會讓同學(xué)們協(xié)助我完成具體實(shí)驗(yàn)流程。

同學(xué)們思考

好，同學(xué)們，現(xiàn)在開始演示實(shí)驗(yàn)。這是金屬鈉（向?qū)W生們展示），有同學(xué)會問，你怎么知道它是金屬鈉呢？標(biāo)簽上寫著呢（笑），裝金屬鈉的容器是無色透明的廣口瓶，里面還有一些液體，這些液體是煤油，為什么裝金屬鈉的試劑瓶里要加煤油呢，這一點(diǎn)之后解釋。接下來我會進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，你們注意觀察，將結(jié)果記錄在學(xué)案的表格里。

教師在做實(shí)驗(yàn)時戴好手套、護(hù)目鏡，（關(guān)于實(shí)驗(yàn)安全的部分可以在第一周回顧初中內(nèi)容時強(qiáng)調(diào)，此處不用）在小燒杯中加入適量水，滴入2滴酚酞溶液，用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，用濾紙將表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小塊金屬鈉。

首先，我們先向燒杯中加入適量水，再滴入2滴酚酞溶液，酚酞溶液有什么用？

學(xué)生回答酚酞溶液遇堿變紅。

很好，然后呢，我將金屬鈉取出，注意，由于金屬鈉具有腐蝕性，一定不能用手直接接觸而要用鑷子夾取，用濾紙吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下一小塊，注意觀察切面，是什么顏色的？

學(xué)生回答銀白色。

嗯，金屬鈉是銀白色的、具有金屬光澤的，而且它很軟，小刀很容易就切下來了。接下來，我再切下黃豆大小的金屬鈉，將這塊鈉放入水中，同學(xué)們注意觀察現(xiàn)象并記錄。

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。

實(shí)驗(yàn)操作到這里就結(jié)束了，現(xiàn)在前后四個人形成一個小組，討論你們記錄的現(xiàn)象，并分析為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象，這些現(xiàn)象說明金屬鈉有哪些性質(zhì)。將分析的結(jié)果與結(jié)論填寫在對應(yīng)表格中，待會請一位同學(xué)交流答案。

學(xué)生自行完成任務(wù)。

教師點(diǎn)名讓學(xué)生回答，可以提問學(xué)生有無補(bǔ)充。

很好，同學(xué)們觀察的很細(xì)致，分析的結(jié)果也比較準(zhǔn)確。這里呢，我?guī)Т蠹野褜?shí)驗(yàn)流程再走一遍，注意細(xì)節(jié)。（邊復(fù)述邊板書）我們首先觀察記錄了金屬鈉的外觀，金屬鈉是一種固體，將鈉切開，發(fā)現(xiàn)切面呈現(xiàn)銀白色，硬度相對較小。將鈉置于滴加酚酞溶液的水中，發(fā)現(xiàn)金屬鈉浮在水面上，這說明什么，說明金屬鈉的密度比水小。然后，鈉逐漸變成一個小球，從有棱有角變成球體，代表著鈉變?yōu)橐后w，對吧，變成液體后才因水的表面張力變成球狀，而由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，發(fā)生的過程是熔化，這說明反應(yīng)有熱的產(chǎn)生，而且說明鈉的熔點(diǎn)比較低，能不能反應(yīng)過來？除了這些現(xiàn)象外，還有鈉在水面上四處游動，發(fā)出嘶嘶的響聲，這說明反應(yīng)有氣體產(chǎn)生，這個氣體是什么呢，還需要檢驗(yàn)，金屬鈉性質(zhì)活潑，反應(yīng)比較劇烈。溶液由無色變?yōu)榧t色，說明有堿性物質(zhì)生成，因?yàn)槲覀兊乃械渭恿朔犹芤?，注意是堿性物質(zhì)不一定是堿，我們大致推測一下，這種堿性物質(zhì)是氫氧化鈉。簡單總結(jié)，鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象為鈉浮在水面上，熔化為小球，四處游動，發(fā)出嘶嘶響聲，溶液由無色變紅色。注意我復(fù)述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的順序，可以簡記為五個字“浮熔游響紅”，對應(yīng)的結(jié)論也要自己分析出來。

展示PPT，內(nèi)容為鈉的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)。

最后呢，根據(jù)這個實(shí)驗(yàn)，我們可以得到鈉的部分性質(zhì)。金屬鈉的物理性質(zhì)，顏色為銀白色，有金屬光澤，常溫下狀態(tài)為固態(tài)，硬度的相對較小，密度小于水，準(zhǔn)確數(shù)據(jù)是0.968克每立方厘米，熔點(diǎn)較低，為97.72攝氏度。后續(xù)檢驗(yàn)標(biāo)明，金屬鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，請同學(xué)們配平化學(xué)反應(yīng)方程式。

學(xué)生完成任務(wù)。

方程式比較簡單，計(jì)量數(shù)依次為2,2,2,1，注意不要忘記氣體符號。我們之前提到，應(yīng)用物質(zhì)需要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，而根據(jù)金屬鈉性質(zhì)活潑，能與水反應(yīng)這一性質(zhì)，我們在應(yīng)用金屬鈉時需要注意什么?

教師可以提醒，我們提到，儲存金屬鈉的試劑瓶中裝著煤油。

煤油和石蠟油的密度小于金屬鈉，將金屬鈉儲存在煤油或石蠟油中可以隔絕空氣，隔絕水。

以上則是我們本節(jié)課進(jìn)行的第一個實(shí)驗(yàn)。下面，我將演示第二個實(shí)驗(yàn)。

展示PPT，內(nèi)容為金屬鈉與氧氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)用品。

請同學(xué)們快速閱讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在本?shí)驗(yàn)中，我將通過控制反應(yīng)條件，研究不同條件下金屬鈉與氧氣的反應(yīng)，那么我可以怎么控制條件呢？如果是你，你會怎么做？

學(xué)生們回答

嗯，你們的回答很有參考價值，有的同學(xué)說可以控制反應(yīng)溫度，有的同學(xué)說可以控制氧氣濃度，有的同學(xué)說可以控制金屬鈉的表面積等等，而這個演示實(shí)驗(yàn)中，我會采用控制反應(yīng)溫度的方法。

教師演示實(shí)驗(yàn)，展示實(shí)驗(yàn)用品。

我用小刀切下兩塊相同大小的金屬鈉，其中一塊放在玻璃片上置于空氣中，另一塊放在坩堝中置于空氣中加熱，同時開始反應(yīng)，反應(yīng)時間為2min，同學(xué)們注意觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生觀察現(xiàn)象并記錄。

好，實(shí)驗(yàn)結(jié)束了，請同學(xué)們回答，你們記錄的現(xiàn)象是什么？

點(diǎn)名讓學(xué)生回答。

展示PPT，內(nèi)容為金屬鈉在不同條件下的反應(yīng)現(xiàn)象。

很好。金屬鈉放置在空氣中，表面失去金屬光澤，變?yōu)榘咨?，可能不是特別明顯，可以稍微湊近一點(diǎn)看。而放在坩堝中加熱的金屬鈉，先熔化為小球，然后燃燒，火焰是黃色的，生成淡黃色固體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，金屬鈉與氧氣可以發(fā)生反應(yīng)，在加熱與不加熱的條件下，金屬鈉與氧氣發(fā)生了不同的反應(yīng)?；仡櫿麄€實(shí)驗(yàn)操作過程，除了反應(yīng)溫度外，其他條件是一樣的，也就是采用了控制變量法。為什么要這樣做呢，是為了排除其他因素對實(shí)驗(yàn)的干擾，確保該現(xiàn)象的發(fā)生是由改變的條件引起的，正如本實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)不同的現(xiàn)象是因?yàn)榉磻?yīng)時的溫度不同。

到這里同學(xué)們有沒有這樣一個疑問，在金屬鈉與氧氣反應(yīng)結(jié)束后生成的是什么物質(zhì)呢？他們又具有怎樣的性質(zhì)呢？金屬鈉與氧氣反應(yīng)，生成的是鈉的氧化物，而鈉的氧化物及其相關(guān)性質(zhì)如下。

展示PPT，內(nèi)容為氧化鈉和過氧化鈉的性質(zhì)。

不難看出，在常溫下，金屬鈉與氧氣生成的是白色的氧化鈉，而加熱時，生成的是淡黃色的過氧化鈉。過氧化鈉可以與水和二氧化碳反應(yīng)生成氧氣。所以根據(jù)這個性質(zhì)，它可以作為呼吸面具或潛水艇的氧氣供給，因?yàn)槿撕粑鼤尫哦趸己退?，正好與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，對吧。

?

以上則是本節(jié)課進(jìn)行的兩組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)用體驗(yàn)了觀察法以及實(shí)驗(yàn)法，得知了金屬鈉的部分性質(zhì)。那么分類法和比較法又是如何運(yùn)用在研究過程中的呢？先簡單瀏覽這兩種方法的定義。

展示PPT，內(nèi)容為分類法和比較法的定義，拋出問題。

分類法，就是說在研究物質(zhì)的性質(zhì)時，既可以總結(jié)某一類物質(zhì)的性質(zhì)將物質(zhì)進(jìn)行分類，反過來也可以從物質(zhì)類別出發(fā)預(yù)測物質(zhì)所具有的性質(zhì)。在這里我以金屬鐵為例，請同學(xué)們思考，參考金屬鈉的部分性質(zhì)，預(yù)測金屬鐵可能具有哪些性質(zhì)。

同學(xué)們回答。

展示PPT，內(nèi)容為金屬鐵可能具有的性質(zhì)。

同學(xué)們注意到了，鈉與鐵都為金屬單質(zhì)，從物質(zhì)類別的角度來分析，金屬單質(zhì)的通性有哪一些呢？比如說部分金屬可以與酸反應(yīng)，可以與水反應(yīng)，可以與非金屬單質(zhì)如氧氣反應(yīng)，可以與鹽發(fā)生反應(yīng)等等，所以金屬鐵也可能具備這些性質(zhì)，可能與酸反應(yīng)，可能與水反應(yīng)，可能與氧氣反應(yīng)生成氧化物等。同時，金屬鐵與金屬鈉也呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)，金屬鐵在常溫下，無法與水反應(yīng)生成氫氣，與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物也有多種，通過比較法，可以發(fā)現(xiàn)物質(zhì)之間的差異與內(nèi)在聯(lián)系。

展示PPT，內(nèi)容為金屬鈉為中心的性質(zhì)圖，兩組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與結(jié)論，需要記住的化學(xué)反應(yīng)方程式。

最后簡單總結(jié)，這節(jié)課我們進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)，第一個實(shí)驗(yàn)，金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及對應(yīng)的結(jié)論要理解掌握；第二個實(shí)驗(yàn)，金屬鈉在不同條件下與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物，產(chǎn)物的性質(zhì)，也需要掌握；金屬鈉的性質(zhì)，作為金屬單質(zhì)的通性以及特性，需要同學(xué)們掌握。內(nèi)容比較多，回去后好好消化，作業(yè)是完成XX習(xí)題。

?