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初三化學(xué)教案：氫氣實(shí)驗室制法
教學(xué)目標
知識目標
使學(xué)生掌握實(shí)驗室用金屬和酸反應制取氫氣的化學(xué)反應原理，初步了解實(shí)驗室制備實(shí)驗的一般思路和方法；
了解置換反應的概念，對給定反應物、生成物的化學(xué)反應，能初步判斷反應類(lèi)型；
根據氣體的性質(zhì)，學(xué)會(huì )判斷氣體收集的方法。
能力目標
培養學(xué)生的觀(guān)察能力，通過(guò)觀(guān)察了解啟普發(fā)生器的工作原理，并根據其原理，用易得廉價(jià)的簡(jiǎn)單實(shí)驗儀器，自行設計制備氫氣的簡(jiǎn)易裝置。
情感目標
通過(guò)對氫氣純度的檢驗，使學(xué)生了解點(diǎn)燃可燃性氣體之前，需要進(jìn)行驗純的必要性，加強對學(xué)生進(jìn)行安全教育。
教學(xué)建議
本節課是元素化合物的基礎知識課，難度雖不大，但知識面廣，這些知識是后續教學(xué)的基礎。
1.準確 恰當地抓住教學(xué)目標，本節課要抓住置換反應的概念和氫氣的實(shí)驗室制取裝置等主要內容，緊緊圍繞這些知識的形成過(guò)程進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。因此教學(xué)目標應具體、明確，教材處理詳略得當，緊緊圍繞教學(xué)大綱的規定和教材內容的要求，重視能力培養和養成教育。
2.教學(xué)內容應有序、合理
教學(xué)過(guò)程從水的電解產(chǎn)物和氧氣的有關(guān)知識開(kāi)始，可以用計算機等媒體放映"氫氣的用途"資料片，導出新課。再通過(guò)實(shí)驗，師生共同討論，建立置換反應的概念，同時(shí)簡(jiǎn)介原子團的知識。在此基礎上，結合實(shí)物展示，巧設問(wèn)題，由簡(jiǎn)到繁，從易到難，根據儀器藥品，讓學(xué)生在課堂上設計出一套制氫氣的合適裝置，通過(guò)設計實(shí)驗，一可培養學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，二可增強他們學(xué)習興趣，三可鞏固已學(xué)知識。
3.優(yōu)選教學(xué)方法，教學(xué)手段多樣化
本節教學(xué)方法是實(shí)驗探究法，以實(shí)驗為前提，通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察，實(shí)物展示和錄像、計算機、投影等電化教學(xué)手段，集實(shí)驗、討論、講述、講解、歸納、練習為一體，這種方法既充分體現了以實(shí)驗為基礎的學(xué)科特點(diǎn)，又體現了教為主導，學(xué)為主體二者統一的教學(xué)原則。
4.重視能力培養，注意養成教育
本節教學(xué)應靈活運用多媒體教學(xué)手段，通過(guò)實(shí)驗或啟發(fā)性、探究性的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，增加學(xué)生動(dòng)眼、動(dòng)手、動(dòng)口、動(dòng)腦的機會(huì )，培養和發(fā)展學(xué)生觀(guān)察、操作、思維與自學(xué)等多種技能和多種能力。同時(shí)，教學(xué)中每一個(gè)知識點(diǎn)都是以已有知識或化學(xué)事實(shí)、探究性問(wèn)題開(kāi)始，通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察、引導思考、討論、自學(xué)等多種方式，突出對學(xué)生學(xué)習過(guò)程的指導，教給學(xué)生學(xué)習方法和思維方式，這樣有利于逐步建立有效的學(xué)習方法，養成良好的學(xué)習習慣。此外，教學(xué)中還可結合"氫氣的發(fā)現史"和"制氫發(fā)生裝置"的分析討論，以及知識的遷移過(guò)程，同時(shí)向學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義認識論和科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法的教育，這些都有利于對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育。
教學(xué)設計方案
早在十六、七世紀的時(shí)候，有好幾位科學(xué)家都發(fā)現了金屬跟酸反應能產(chǎn)生一種可燃性的氣體——氫氣。直到現在，氫氣的實(shí)驗室制法仍然選用金屬跟酸反應。那么用哪種金屬，用哪種酸為最好呢?
一、 驗室制取氫氣的原理：
�。▽�(shí)驗）取四支試管，分別向其中加入鎂條、鋅粒、鐵釘、銅片，然后向試管中加入等量的同種稀硫酸，觀(guān)察產(chǎn)生氣體的速率。
�。ìF象）稀硫酸同時(shí)與Mg、Zn、Fe、Cu接觸，實(shí)驗現象是：Mg與稀硫酸反應劇烈，鋅與酸反應，產(chǎn)生氫氣的速率較快，Fe與稀硫酸反應很慢，銅與稀硫酸接觸，沒(méi)有明顯現象。
實(shí)驗室制取氣體，要求便于操作和收集，而Mg反應速率過(guò)快，不方便收集；Fe反應速率過(guò)慢，因此常選用鋅為最合適。
二、實(shí)驗室制取氫氣的裝置和收集方法
1． 制備裝置：
完整的氣體制取裝置包括發(fā)生裝置（即發(fā)生反應生成該氣體的裝置）和收集裝置兩部分。
氣體發(fā)生裝置的確定，要依據反應原理，特別是反應物的狀態(tài)和反應條件。實(shí)驗室制取氫氣所用的鋅是顆粒狀固體，所用的稀硫酸呈液體，常溫下兩種藥品接觸即可發(fā)生反應。由此可見(jiàn)，只需用容器將鋅和稀硫酸盛放在一起，并將產(chǎn)生的氫氣通過(guò)導管導出即可。因此組裝發(fā)生裝置應包括盛裝藥品的反應容器（大試管、廣口瓶、錐形瓶、燒瓶等均可），用于封閉反應容器口的膠塞，穿過(guò)膠塞用于導出氫氣的玻璃導管（用試管或燒瓶作反應容器時(shí)還需用鐵架臺固定）。這種裝置是最簡(jiǎn)單的氫氣發(fā)生裝置，如下圖（A）、（B）所示。
�。ˋ） （B）
�。ㄓ懻摚┑@種發(fā)生裝置的缺點(diǎn)是必須當鋅和稀硫酸中至少有一種完全反應后該反應才能停止，如何使制取氣體的過(guò)程連續呢?
實(shí)驗中常加一長(cháng)頸漏斗，通過(guò)長(cháng)頸漏斗分次加酸來(lái)控制反應，如下圖所示。
長(cháng)頸漏斗下部必須浸泡在酸液中，為什么呢?
此時(shí)將導氣管一端堵死，觀(guān)察實(shí)驗現象。如學(xué)生看不清楚，可重復幾次，并提示學(xué)生應注意的問(wèn)題。
�。ㄕ埻瑢W(xué)簡(jiǎn)述現象，分析原因）
展示啟普發(fā)生器，介紹部件名稱(chēng)，作用，介紹使用方法。
2． 氣體的收集：
氣體的收集裝置要依據該氣體的收集方法而定。氫氣的收集方法有兩種：向下排空氣法（因為氫氣密度最�。┖团潘ǎㄒ驗闅錃怆y溶于水且不和水反應），如圖（E）、（F）所示。
�。‥） （F）
如果用向下排空氣法收集氫氣，難于驗滿(mǎn)，因此收集氫氣的最佳方法是排水法。
注意事項：儀器連接好以后應先檢查裝置的氣密性，然后再裝入藥品制取氫氣；將鋅粒裝入試管時(shí)，應將試管傾斜，使鋅�；朐嚬艿撞�，以免直接投入時(shí)砸破試管底；對產(chǎn)生的氫氣經(jīng)驗純后再收集或直接應用；收集滿(mǎn)氫氣的集氣瓶應倒置在桌上，防止氫氣很快逸散。
三、氫氣純度的檢驗方法
實(shí)驗操作：用排水法或向下排氣法收集一試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。然后按上述方法再收集、再檢驗，至點(diǎn)燃時(shí)發(fā)出的響聲很小時(shí)，表明氫氣已經(jīng)純凈。實(shí)驗操作過(guò)程如下圖：
注意事項：當開(kāi)始收集的氫氣經(jīng)檢驗不純，這時(shí)需要再收集、再檢驗。若下一步要采用向下排空氣法收集氫氣，應先用拇指把試管口堵住一會(huì )兒，再去收集、檢驗氫氣。否則剛用于檢驗氫氣的試管內的火焰可能沒(méi)有熄滅，立即用這個(gè)試管去再收集氫氣時(shí)，可能會(huì )點(diǎn)燃導管口不純的氫氣，引起裝置爆炸，發(fā)生危險。
四、置換反應：
置換反應：由一種單質(zhì)跟一種化合物起反應，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應叫做置換反應。
置換反應中“置換”的涵義是：反應物之一的單質(zhì)中所含元素，代換了參加反應的化合物中的某種元素。
置換反應是化學(xué)基本反應類(lèi)型之一。
表達式：?jiǎn)钨|(zhì) ＋ 化合物＝新單質(zhì) ＋ 新化合物
A ＋ BC AC ＋ B
鋅 ＋ 稀硫酸 ＝＝ 硫酸鋅 ＋ 氫氣
Zn ＋ H2SO4 ＝＝ ZnSO4 ＋ H2
單質(zhì) 化合物 化合物 單質(zhì)
置換反應的特點(diǎn)是：參加反應的物質(zhì)只有兩種，且一定是一種單質(zhì)和一種化合物。生成物也只有兩種，一種一定是單質(zhì)，另一種一定是化合物。掌握了這些特點(diǎn)，就能夠正確地判斷置換反應。
�。ㄓ懻摚┲脫Q反應與化合反應，分解反應有哪些區別?
五、原子團的概念：
鋅 ＋ 稀硫酸 ＝＝ 硫酸鋅 ＋ 氫氣
Zn ＋ H2SO4 ＝＝ ZnSO4 ＋ H2
在鋅與硫酸進(jìn)行反應時(shí)，反應物硫酸，生成物硫酸鋅均有相同的集團，即：
H2SO4和ZnSO4中的畫(huà)線(xiàn)部分。在許多化學(xué)反應中，作為一個(gè)整體參加反應，就好像一個(gè)原子一樣，這樣的原子集團叫做原子團。
常見(jiàn)的原子團有：
KClO3 氯酸根
KMnO4 高錳酸根
NaOH 氫氧根
H2SO4 硫酸根
KNO3 硝酸根
探究活動(dòng)
1 用廢舊的可樂(lè )瓶（塑料）、吸管、粘合劑，根據啟普發(fā)生器原理，制作一個(gè)簡(jiǎn)易裝置。
2 根據啟普發(fā)生器的原理，設計三套類(lèi)似的實(shí)驗裝置，畫(huà)出裝置圖。
3 設計一個(gè)儲存氫氣的裝置，便于利用該裝置收集氫氣，便于實(shí)驗中使用氫氣。
4 實(shí)驗室制取氫氣時(shí)，以鋅粒與較濃的鹽酸反應，用氣球收集氣體，一段時(shí)間后，氣球癟了，重復上述實(shí)驗多次，均得到相同的現象，試分析造成這種狀況的原因，你從中得到什么啟示?
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