背景材料:
下面是兩位中學教師關(guān)于"質(zhì)量守恒定律"的教學過程實錄
【張老師的教學實錄】
【提出問題】復(fù)習化學變化的實質(zhì)(分子拆分,原子重新組合),引出問題:在化學變化中物質(zhì)發(fā)生變化。那么,在化學變化中,參加反應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量有沒有變化?
【做出假設(shè)】學生根據(jù)已有經(jīng)驗,提出假設(shè):(1)增加(2)減少(3)不變
【設(shè)計實驗進行探究】小組討論:根據(jù)實驗?zāi)康暮退峁┑膶嶒炗闷吩O(shè)計實驗方案,組織交流評價實驗方案,選出可行性方案。包括:
實驗1氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng),測量反應(yīng)前后質(zhì)量。
實驗2蠟燭燃燒,測量反應(yīng)前后質(zhì)量。
·進行實驗:學生依據(jù)實驗方案進行實驗,并記錄實驗現(xiàn)象和測定的實驗數(shù)據(jù)。
·匯報實驗結(jié)果:蠟燭燃燒的質(zhì)量減少:氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)前后質(zhì)量不變。
·對結(jié)果進行分析。
學生對上述現(xiàn)象產(chǎn)生如下的想法:
①"蠟燭燃燒后質(zhì)量減少,是由于生成的氣體沒有被稱量造成的。"
②"氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)前后質(zhì)量不變,因為反應(yīng)中既沒有氣體參加,又沒有氣體生成。"
③"研究蠟燭燃燒反應(yīng)的質(zhì)量變化,應(yīng)將參加反應(yīng)的氧氣和生成的二氧化碳、水一起稱量。"
④"如果把蠟燭放在一個集氣瓶中點燃,迅速塞上塞子再稱,質(zhì)量可能就不變了。"
【重新設(shè)計并完成實驗】略。
【提出結(jié)論】化學反應(yīng)前后參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和保持不變。
·思考實驗結(jié)果是否具有普遍意義
·講述質(zhì)量守恒發(fā)展史
·解釋引導(dǎo)學生從微觀角度進行分析:化學變化中,原子的種類沒有變,原子的數(shù)目也沒有增減,所以說,在化學反應(yīng)的前后,參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和必然等于反應(yīng)后各生成物的質(zhì)量總和。
【練習鞏固】略。
【李老師的教學實錄】
【問題引入】化學反應(yīng)前后物質(zhì)的種類發(fā)生了變化,那么,化學反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否發(fā)生變化?是增加,是減少,還是不變?下面讓我們通過實驗來研究一下。
【演示實驗】
·蠟燭燃燒前后質(zhì)量的測定(密閉容器)。
·硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測定
·數(shù)據(jù)記錄
·得出結(jié)論在這兩個反應(yīng)中,化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變。
【設(shè)問講解】
·設(shè)問化學反應(yīng)前后,物質(zhì)的質(zhì)量總和相等的結(jié)論是否具有普遍意義?
·講解18世紀下半葉,生產(chǎn)的迅速發(fā)展推動了科學實驗的發(fā)展?;瘜W實驗室里有了比較精密的實驗儀器,這使化學研究工作發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變,即從對物質(zhì)的簡單定性研究進入到較精密的定量研究。在該過程中,拉瓦錫做出了重要貢獻。拉瓦錫使幾種物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng),并測定反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量。經(jīng)過反復(fù)實驗和分析,都得到相同的結(jié)論:化學方法只能改變物質(zhì)的成分而不能改變物質(zhì)的質(zhì)量。這個結(jié)論就是現(xiàn)在的質(zhì)量守恒定律。要想進一步證明或否定這一結(jié)論,需要極精確的實驗結(jié)果。但在18世紀,實驗設(shè)備和技術(shù)還達不到這種要求。后來,不斷有人改進實驗技術(shù)等,以求能得到更精確的實驗結(jié)果。20世紀初,德國和英國化學家分別做了精確度極高的實驗,反應(yīng)前后的質(zhì)量變化小于一千萬分之一,這個誤差是在實驗誤差允許范圍之內(nèi)的。從而使質(zhì)量守恒定律確立在嚴謹?shù)目茖W實驗基礎(chǔ)上。
·講解質(zhì)量守恒定律略
【提出問題,學生討論】
·化學變化的實質(zhì)是什么?道爾頓認為,物質(zhì)是由原子構(gòu)成的,同種原子的性質(zhì)和質(zhì)量相同。根據(jù)這一觀點,結(jié)合化學變化的本質(zhì),從微觀角度對質(zhì)量守恒定律進行解釋。
·學生討論,得出結(jié)論:化學變化中,原子的種類沒有變化,原子的數(shù)目也沒有增減。所以說,在化學反應(yīng)前后,參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和必然等于反應(yīng)后各生成物的質(zhì)量總和。
【拓展】
·討論質(zhì)量守恒定律是化學中的基本規(guī)律,也是自然界中的普遍規(guī)律。它認為,物質(zhì)只能
相互轉(zhuǎn)化,而不能任意消失或創(chuàng)生。但是,人們在贊美蠟燭高貴品質(zhì)時,常說:"照亮別人,毀滅自己",這里說的毀滅自己,是否指物質(zhì)任意的消失呢?如何解釋?
·解釋并總結(jié)略
問題:
(1)根據(jù)兩位老師的教學過程,說明各自所用教學方法的優(yōu)缺點。
(2)以張老師的教學為例,說明化學實驗對發(fā)展學生科學素養(yǎng)具有哪些作用?
(3)根據(jù)上述教學實例,歸納總結(jié)出化學概念、化學定律等這一類知識的基本教學思路。
背景材料:
某化學教師在一次化學測驗中設(shè)計了下列試題.并對部分學生的解題結(jié)果進行了統(tǒng)計和分析
【試題】重水(DO)的離子積為1.6×10-15,可以用pH一樣的定義來規(guī)定pD=-lgc(D+)。下列關(guān)于pD敘述正確的是
A.中性溶液的pD=7.0
B.1L含0.01mol的NaOD的D2O溶液,其pD=12.0
C.1L含0.01mol的DCl的DO2溶液,其pD=2.0
D.在100ml0.25mol·L-1的DCl重水溶液中.加入50ml0.20mol·L-1的NaOD的重水溶液,所得溶液的pD=1.0
【考試結(jié)果】全體考生的答題情況統(tǒng)計如下:
問題:
(1)本題的正確答案是什么?如果你要講評本題,你教給學生的正確解題思路是什么?
(2)試對學生解題錯誤形成的原因進行分析和診斷。
背景材料:
下面是噴泉實驗的創(chuàng)新設(shè)計:
(1)實驗用品:0.10mol·L<sup>-1</sup>CH<sub>3</sub>COOH溶液、紫甘藍指示劑、濃氨水、氫氧化鈉固體、蒸餾水、1000ml燒杯、500ml燒杯、500ml圓底燒瓶、雙孔塞、10ml注射器。
(2)實驗步驟及現(xiàn)象
①配制上噴溶液:熱水浸泡紫甘藍幾分鐘,即可得到紫甘藍指示劑;向600ml濃度為
0.10mol·L<sup>-1</sup>CH<sub>3</sub>COOH溶液中逐滴滴加紫甘藍指示劑至溶液呈紅色。
②制取氨氣:圖1中,從橡膠塞和圓底燒瓶接縫處.用注射器向盛有大約2藥匙NaOH固體的燒杯內(nèi)快速注入5.0~8.0ml濃氨水,迅速塞緊橡膠塞,輕輕搖動燒瓶使?jié)獍彼蚇aOH固體充分接觸;同時,將乳膠管末端浸入300ml蒸餾水中,吸收溢出的氨氣。在這個過程中,燒瓶內(nèi)液體處于類似沸騰狀態(tài),大量氣泡涌入燒杯,用手觸摸燒瓶壁感覺很涼,說明整個過程是吸熱的。
③噴泉實驗:當燒杯沒有氣泡冒出時,將乳膠管移入盛有CH<sub>3</sub>COOH溶液的燒杯中,將膠頭滴管中蒸餾水擠入燒瓶,即可觀察到綠色一紫色一紅色一綠色的連續(xù)變色的多色噴泉了。
問題:
(1)該實驗的化學反應(yīng)原理是什么?
(2)該實驗的設(shè)計有哪些優(yōu)點?