中学化学中铝的实验研究论文

【内容摘要】追求教学效率，提高教学质量是每个中学教师教学活动中的根本目标，有效教学是解决这一问题的重要途径，而让学生有兴趣是课堂教学有效性的前提；有收获是课堂教学有效性的体现。今天小编为大家精心挑选了关于《中学化学中铝的实验研究论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

中学化学中铝的实验研究论文 篇1：

挖掘教材素材，使讲道理成为物质结构与性质模块教学的主旋律

摘要：如果充分挖掘并灵活运用人教版《物质结构与性质》一书中的模型、图形、数据、实验等方面的各种素材，通过提问、找证据、说理由等形式，使学生明白物质结构与性质是一门讲道理的科学，就容易在这一模块的教学实践中，取得好的教学效果。

关键词：高中新课程；物质结构与性质；讲道理的科学

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.011

物质结构与性质模块涉及的知识抽象、理论性强，对于绝大多数学生来说，总感觉到这一模块神秘、深奥、枯燥、难懂、难学，如何解决这一问题？本文以人教版《普通高中课程标准实验教科书化学选修3物质结构与性质》（以下简称人教版《物质结构与性质》）一书为例，探讨在教学中如何充分利用教材提供的各种素材，通过提问、看书、思考、讨论、交流等教学形式，可以让学生体会和认识到《物质结构与性质》是一门讲道理的科学，使学生明白再难、再深奥的知识，只要讲道理，就能想得清楚，看得明白，并能深刻地理解和掌握这门学科知识。教学过程中教师除利用好人教版《物质结构与性质》一书中的学与问、思考与交流、科学探究等栏目所提供的问题进行教学外，还要认真研究教材，在这本书的每一章、每一节的内容上再精心设计出一些有价值的、有思维力度的好问题作为讲道理的素材，就会在我们平时的教学中取得好的教学效果。因此本文通过对这本书中的模型、图形、数据、实验等教材素材的分析来展现讲道理这一教学特色，不足和错误之处，敬请同行批评指正。

一、重视在模型分析中讲道理

利用模型分析，展开联想，在白磷与氧气反应的产物分析中讲道理。教学中可以要求学生仔细观察人教版《物质结构与性质》一书第36页资料卡片上的P4、P4O6、P4O10这三种分子结构中的球棍模型（如图1所示），说明为什么白磷与氧气反应的产物是P2O3、P2O5？

学生经过仔细观察后，可得出白磷分子（P4）是正四面体形结构。从几何上来看正四面体有4个顶点，6条边，4个P原子占据正四面体的4个顶点，当与氧气发生反应时，正四面体6条边上的6个P—P键就会发生断裂，在2个P原子之间加入一个O原子形成2个P—O键，所以6条边上就会加上6个O原子，与4个P原子之间就可形成12个P—O键而生成P4O6，即产物为P2O3。P原子的最外层有5个电子，在P4O6中的每一个P原子都形成了3个P—O键，因此在P4O6中的每一个P原子和每一个O原子都达8电子的稳定结构，能生成稳定的P4O6分子，但P4O6中的每一个P原子还有一对孤对电子，还能与每一个O原子形成一个配位键，所以在P4O6的基础上可以再增加4个O原子而生成P4O10，即产物为P2O5。同样P4O10中的每一个P原子和每一个O原子也都达8电子的稳定结构，所以白磷在氧气充足的情况下，生成的稳定产物为P2O5。

平时在我们的教学中，是非常注重强调物质的结构决定物质的性质这一观点的，但物质的结构是如何具体去决定化学反应的过程，影响参加化学反应的物质的性质的？在这些方面上的实例并不多，需要我们注意开发和积累这些方面的素材。用P4、P4O6、P4O10结构中的球棍模型，说明白磷与氧气反应的产物为P2O3、P2O5这一实例，是物质的结构决定物质的性质这一观点的生动体现，使学生体会到可以从一些物质的具体结构上，去观察和深刻理解某一个具体的化学反应的反应原理，进一步体会到我们现在所学的结构知识是非常有用的。

二、重视在图形分析中讲道理

利用图形变化，在氢键知识的学习中讲道理。在学习人教版《物质结构与性质》一书第48页氢键及其对物质性质的影响内容时，可利用图形合理设计问题来加以引入新课，创设讲道理的氛围，使教学生动活泼。具体如下：观察人教版《物质结构与性质》一书第55页第5题的两张图（如图2、图3所示），从中能得到什么信息？每一条曲线的含义是什么？你能解释哪一条曲线的变化规律？

每一条曲线表示的都是同一主族元素氢化物的沸点，随周期数的增加所表现出来的变化关系，实质上是同一主族元素氢化物的沸点跟相对分子质量大小的关系。面对这两张图，一般可以解释图3的沸点变化曲线，因为对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的沸点就越高；C、Si、Ge、Sn、Pb是第IVA元素，所以其氢化物的组成和结构相似，从CH4到PbH4其相对分子质量是逐渐增大，因而其沸点是逐渐升高。但图2中的第VA元素的NH3，第VIA元素的H2O，第VIIA元素的HF的沸点却出现反常，不像同主族的其它元素氢化物的沸点那样随相对分子质量的增大而升高，这些物质的沸点反常是什么原因呢？这是因为NH3、H2O、HF分子之间除了存在范德华力外，还存在着氢键的作用。那么什么是氢键呢？氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力。请看第19页的元素电负性数值，分析什么样的原子才算电负性很强的原子？电负性数值为3.0以上的N、O、F三种原子。N和Cl的电负性的数值都为3.0，为什么Cl不算？为了回答这个问题，教师可用第55页第5题第1张图（即图2）作粗略的说明，当然也可以查阅资料给出HCl、HBr、NH3、PH3的沸点，以下关于这几种氢化物的数据来自于人民教育出版社1979年2月第1版的全日制十年制学校高中课本（试用本）化学第一册第100页的表3—10。HCl的沸点为-85℃比HBr的沸点-67℃还低，而NH3的沸点为-33℃比PH3的沸点-88℃还高，说明HCl的沸点没有反常，而NH3的沸点已经反常，并且NH3的沸点-33℃比HCl的沸点-85℃还高，说明NH3中存在氢键，HCl中没有存在氢键。为了使同学们对能形成氢键的电负性很强的原子有一个更为明确的认识，请同学们再看第17页图1—20（如图4所示）的主族元素原子半径的周期性变化，由学生自己总结可以得出这些原子还应有一个特点：这就是原子的半径还要很小。

通过上述问题的设计，使学生体会到氢键知识的学习过程实际上就是一个讲道理的过程，从而使学生对于为什么要引入氢键这一知识有了更为深刻的理解。

三、重视在数据分析中讲道理

分析电离能数据，在讲道理中理解原子核外电子的排布规律。通过对电离能数据进行分析，可以启发诱导学生讲道理。如利用人教版《物质结构与性质》一书第18页学与问中的第2问钠、镁、铝遂级失去电子的电离能数据分析（如图5所示），说明为什么原子的逐级电离能是越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？这些数据表明核外电子的排布有什么规律？

由于图5只给出钠、镁、铝从第一电离能到第七电离能的数据，并未给出这三种原子的所有逐级电离能的数据，为了说明问题教师还需要再补充钠的第八电离能一直到第十一电离能的数据，镁的第八电离能一直到第十二电离能的数据，铝的第八电离能一直到第十三电离能的数据。用字母I表示电离能，I1表示第一电离能，以此类推写出其它级的电离能符号。这样就可以把图5的数据挖掘为表1（单位为kJ·mol-1），有利于深入分析核外电子有什么样的排布规律。

观察表中数据，可以得出任何一种元素的逐级电离能都是越来越大，即I1

现在能够非常准确地测定每种元素的逐级电离能数据，对元素的逐级电离能的数据进行分析，就会发现元素的某些逐级电离能有突跃性的变化，这一实验事实有力地支撑着原子的核外电子是分层排布的规律，是原子的核外电子分层排布的有力证据。电离能数据和原子的核外电子排布规律之间的相互联系，表明原子的核外电子排布规律不是化学家凭空杜撰出来的微观规律，不是空中楼阁，不是无源之水，也不是无根之木，而是建立在实验数据之上所总结出来的科学规律，是有道理可讲的。上述分析最精彩的地方就是最后一问的解答，它使得我们的学生相信原子核外电子排布规律是科学规律，并了解原子核外电子排布规律存在的根源和理由。

四、重视在实验分析中讲道理

利用实验事实，巧妙提问，讲道理，有利于加深学生对实验事实的理解。如人教版《物质结构与性质》一书第41页实验2-1（如图6所示）是通过①白色CuSO4 ②绿色CuCl2·2H2O ③深褐色CuBr2④白色NaCl ⑤白色 K2SO4 ⑥白色KBr，这6种物质溶于水时的不同现象的分析、判断，得出哪些离子呈天蓝色，哪些离子没有颜色，从而比较自然地引入络合物的定义。为了促进学生思考，我们可以提出如下问题：用①②③三种物质进行溶解性实验后，为什么还要用④⑤⑥三种物质进行溶解性实验？

这个问题问得太好了，好就好在它能够纠正大多数学生做了这个实验后，所存在的一种不全面的认识，即用①②③三种物质进行溶解性实验后，还需要用④⑤⑥三种物质进行溶解性实验是为了说明溶液中的Na+、K+是无色的，而Cu2+是有颜色的，并且是天蓝色的。其实要回答好这个问题，我们必须要弄明白一种物质所具有的颜色可以是由阳离子引起的，也可以是由阴离子引起的，以及由阳离子、阴离子共同作用引起的，另外在水溶液中还需要考虑水分子等作用。为了说明CuSO4、CuCl2、CuBr2三种溶液呈天蓝色到底是跟阳离子Cu2+有关？还是跟阴离子SO42-、Cl-、Br-有关？所以还要做④⑤⑥三种物质溶于水的对比实验，溶液呈无色不仅说明Na+、K+无色，更重要的是还可以说明SO42-、Cl-、Br-无色，进一步说明CuSO4、CuCl2、CuBr2三种溶液呈天蓝色跟Cu2+有关，但不能说是Cu2+的颜色，因为CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2三种物质中都含有Cu2+，但是CuSO4白色的，CuCl2·2H2O绿色的，CuBr2深褐色的，溶于水后都呈天蓝色，说明天蓝色应是Cu2+离子和H2O分子反应生成的一种复杂离子引起的，这样的复杂离子我们叫做络离子。至于Cu2+离子和H2O分子之间怎么会结合成这种复杂离子正是我们要讲的配合物理论所要回答的内容，这样就很自然地引入到我们所要介绍的配合物理论的学习上来。

为了使教学更精彩，使学生的思维能力能得到更好的锻炼，对所做的实验有更深刻的认识，在教学过程中可以进一步提出以下问题供学生思考：如何利用实验事实说明人教版《物质结构与性质》一书第43页中的“配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定”呢？

学生经过认真看书，反思所做过的实验，在相互讨论中获得解决问题的灵感，使所学的知识得到进一步的升华，就会突然醒悟找到问题解答的理由。具体如下：往天蓝色的CuSO4溶液中，加入少量氨水生成蓝色Cu（OH）2沉淀这个事实，可以说明Cu（OH）2中的离子键强于[Cu（H2O）4]2+中的配位键。可溶性的铜盐溶液之所以呈天蓝色，是因为溶液中的铜离子都是以[Cu（H2O）4]2+的形式存在，当往铜盐溶液中加入少量的稀氨水后会生成蓝色的Cu（OH）2沉淀，这一现象可以说明加入少量氨水会促使[Cu（H2O）4]2+的分离，使该平衡向着[Cu（H2O）4]2+[?]Cu2++4H2O分离的方向移动，因此可以得出Cu （OH）2中的离子键强于[Cu（H2O）4]2+中的配位键的结论。往含有Cu（OH）2沉淀的浊液中继续加入大量氨水时，沉淀会溶解生成深蓝色的[Cu（NH3）4]2+溶液，这一实验现象可以充分说明[Cu（NH3）4]2+的生成，破坏Cu（OH）2[?]Cu2++2OH-的电离平衡，使该平衡向着电离方向移动，因此可以得出[Cu（NH3）4]2+中的配位键强于Cu（OH）2中的离子键的结论。

通过上述分析，“配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定”这句话就变得有血有肉，容易理解，这样就很自然地增强学生对教材的亲和力。

关于讲道理在教材分析中还有很多精彩的素材，需要我们广大的高中化学教师在教学实践中高度重视，不断加以完善。在知识的总结提高方面我们要重视学生的参与意识的培养，才能变直白为探究，促使学生养成讲道理的习惯，使学生在思考中学会讲道理，在总结中升华所学的知识。如学完第32至33页的等电子原理后，这时可以提出有关物质化学性质相似的讨论主题，学了等电子原理后，我们一起来总结判断元素和物质化学性质相似的方法有哪些？并指出它们相似的原因是什么？在概念分析方面要注意灵活运用概念解决一些实际问题，加深不同概念之间的相互联系。如在第18至19页电负性概念的教学中，可以提出以下问题供学生思考：为什么元素的电负性大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度？它还有些什么作用？在理论分析方面要注意讲清楚为什么要引入这一理论？它有哪些要点？它能解决什么样的问题？这样才有利于提高学生讲道理水平和对理论知识的掌握。如在学习第37至39页价层电子对互斥模型时，可以这样来提问，为什么用价层电子对互斥模型确定分子中的中心原子上的价层电子对数时，既要考虑σ键的电子对数，又要考虑中心原子上的孤对电子对数？在确定分子的立体结构时，为什么又要略去价层电子对互斥模型中的中心原子上的孤对电子对数？价层电子对互斥模型中的分子之所以追求这样的立体结构是为了达到什么样的目的？在图形分析方面我们要注重强调分析图形变化，在寻找规律，运用规律中讲道理。如学习第14页图1—15元素周期系的周期发展像螺壳上的螺旋这一内容时，可以要求学生先仔细观察左图，找出元素排列规律，并依据所得到的规律把其余的元素排在这个螺旋型的周期表上？在模型分析方面，要注意比较。如第75页可提出为什么密置层的原子按体心立方堆积方式堆积会得到六方最紧密堆积和面心立方最密堆积这两种模型？在数据分析方面要注意挖掘数据大小变化所隐含的事物变化的规律性，特殊数据所隐含的事物内在的特殊性。如根据第47页表2—7和第49页表2—9的数据，我们还可以提出分子晶体的熔点受范德华力、分子的极性和氢键的影响，你能分析得出这三种作用的大小对物质熔点高低的影响程度吗？等等。

通过上述几个方面的分析，我们知道讲道理这种教学方式可以在人教版《物质结构与性质》一书的每一章、每一节、甚至每一堂课中得到广泛使用，能强烈地激发起学生爱科学、信科学、用科学的热情和动力，使课堂气氛活跃。讲道理应成为教师讲好人教版《物质结构与性质》一书最基本、最常用、最主要的教学方式，就像一首歌曲中能反复多次使用，并且是最重要、最突出、最动听、最美妙、最能表达主题思想的主旋律一样。对于人教版《物质结构与性质》一书来说，只要广大教师用心去研究教材中的素材，就会发现这本教材无处不体现这门学科的知识内涵——讲道理，所以说讲道理是物质结构与性质模块教学的最大特色，是教学的主旋律，也是教学的最高境界。

参考文献

[1] 吴国庆.普通高中课程标准实验教科书化学选修3物质结构与性质第3版[M].北京：人民教育出版社，2009：1-87

[2] 吴国庆，李俊等.普通高中课程标准实验教科书化学选修3物质结构与性质教师教学用书[M].北京：人民教育出版社， 2005：1-78

[3] 人民教育出版社. 全日制十年制学校高中课本（试用本）化学第一册第1版[M]. 北京：人民教育出版社，1979：100

[4] 李俊.高中化学教材的研究和编制——人教版《物质结构与性质》疑难探析[J].中学化学教学参考，2009，（5）：7-10

作者：杨唐靖

中学化学中铝的实验研究论文 篇2：

新课标下对高中化学有效性教学的冷思考

【内容摘要】追求教学效率，提高教学质量是每个中学教师教学活动中的根本目标，有效教学是解决这一问题的重要途径，而让学生有兴趣是课堂教学有效性的前提；有收获是课堂教学有效性的体现。

【关键词】新课标 有效教学 探讨

在化学教学的实际中常出现这样的情况，老师们常抱怨：“这类题目明明己经讲了三遍了，学生还是不懂，更谈不上运用；稍稍改变条件，学生就束手无策，真是让人难以理解。”学生的困惑：“老师讲的时候听得明白，上课认真作好笔记，但碰到自己做题还是不会正确分析，找不到突破口，该怎么办？”

由此可见，常规的课堂教学在目前的教学中存在严重的效率不高问题。因此对于在一线教学的我们来说，“如何改变学生对课堂教学激情不高，课堂气氛不浓的局面？”是我们在平时的教学中应思考并在实践层面上必须解决的问题。而这首先要解决的是：向课堂教学要效益，要成效。因为课堂作为教学的主阵地，其有效性直接关系到学生的知识、能力的提升。可见寻求教学效率，提高教学质量是每个化学教师教学活动中的根本目标，而有效教学是解决这一问题的重要途径。

一、什么是高中化学课堂教学的有效性

什么是有效教学？经过一堂课或者一个阶段的教学，对于化学学科，学生能够保持持续的学习兴趣，取得明显的学习收获，并在学习之中，能力有明显的提高，这就是课堂教学有效性的基本内涵。

（一）学生有兴趣是课堂教学有效性的前提

兴趣是驱使学生去学好功课的内在动力。现代心理学认为，青少年心智发展的根本原因是一种内在的认知需要。学生在学习过程中不断碰到新的问题，就产生了探究的求知欲望，从而激发出学习的积极性。

例如在“几种重要的金属”教学中，我注意到，镁铝是无机元素的终篇，在此之前学生已经学过很多的元素族化合物，他们对这类知识的教学已经非常熟悉。正因为如此，在处理这些内容时，既要注意防止简单重复，防止学生产生厌学的情绪，不利于课堂教学的有效性，同时还力图给学生以新鲜感，使他们有兴趣去学习。于是我利用盐类水解、物质的结构等理论知识来处理教材。

这样的教学设计即能调动学生的思维，为学生积极主动地参与实验，激发学生学习的兴趣；又能培养学生探究知识的能力，开阔学生思路。最主要的是能调动学生学习的兴趣。

（二）学生有收获是课堂教学有效性的体现

课堂学习必然要讲究收获和回报。因此，作为衡量课堂教学有效性的重要依据的学习收获，必须在课堂教学之中具有明显的体现。其具体内容为：

1.学科知识的收获

化学是一门知识点又多又散的学科，如何让学生在有效的时间内有所收获，这是我们老师必须思考的问题：每节课都要让学生觉得有收获。比如《镁铝金属性强弱的判断》教学设计我希望能达到以下三点目的：

巩固了：镁铝单质基本的化学性质。

学会了：几种比较金属元素金属性的方法。

懂得了：（1）镁、铝单质和一些盐溶液反应的实质。（2）不能仅凭现象作判断，而要分析本质再作合理判断。如果上述目的达到了，说明这节课的知识目的是有效的。

2.学习实践能力的提高

从教学功能上看，化学教学更是培养学生分析问题，解决问题的能力，引导他们运用分析、推理、概括等方法来认识问题的实质，掌握规律，完成从感性认识上升到理性认识的飞跃，在这个过程中培养学生的创新思维和创新能力。

那么如何在教学中培养学生创新思维？我认为实验设计最有利于创新思维的培养和提高，可以使学生的潜能得到挖掘。比如化学习题中常常涉及到一些与实验相关的内容，通常我们用书面的方式解决，思维有一定的局限性，如果放手让学生通过设计实验来解决，有意识地为他们创设一种良好的探究情境，则有利于培养其思维的发散性，培养他们动手动脑能力。

如，FeCl3溶液与Na2S溶液混合是发生水解反应还是发生氧化还原反应？FeCl3溶液过量或Na2S溶液过量现象一样吗？这些问题都能引起学生的疑惑，这过程本身就蕴含着创造思维的火花，产生了探索和创新的欲望。所以教师应因势利导，鼓励他们设计出实验方案，以激发他们的探索欲望和创新精神。

综上所述，学生的兴趣提高和收获明显就是课堂教学有效性提高的表征。

二、教学实施策略

（一）创设问题情境

所谓问题情境是指利用学生已有知识不能解决问题时而出现的一种心理状态。在化学教学中，教师必须创设有吸引力的问题情境，激活学生的参与心理，唤起学生的思维，激发其内驱力，从而使学生迅速地进入有效学习活动之中。

例如：在《苯酚》一节的教学中，教师首先通过多媒体展示一篇关于苯酚污染事件的报道：有一天早晨，流入涪江河的一条小河旁的养鸭专业户，发现他的鸭子全都无精打采，细看河水，有大量的死鱼和少量“白色污水团”。专业户及时报警，有关领导和专家及时赶往现场，经检验是苯酚污染所至。为保护下游的国家级自然保护区，一方面火速调运50吨化学药品进行处理；另一方面追查污染源，最终查明污染原因是上游化工厂发生了苯酚泄漏事件。

教师立即请同学们从化学的视角，提出报道中与苯酚有关的问题。通过小组积极的讨论、汇报，同学们踊跃发言，相互补充，归纳出以下探究问题：①苯酚的结构是怎样的？②苯酚为什么会在水中形成“白色污水团”？③探究苯酚具有哪些化学性质？④如何检验污染物中含有苯酚？⑤如何消除苯酚的污染？⑥苯酚有哪些用途？这样，既引发了学生强烈的参与热情，缩短了进入有效思维的时间，又明确了学习目标。

（二）及时点拨疏导

教师要抑制学生的依赖心理，不能讲的过多，而应在课堂中不断制造刺激，及时点拨与疏导，激发学生的学习动机，增强学习的责任心。如针对探究①的释疑时，教师可先引导学生根据苯酚的化学式和不饱和度书写直链、环状且无支链的结构简式，引导阅读教材中的物理性质，提出确定苯酚结构简式的实验方案，再分小组实验验证，得出正确结论，然后用多媒体再现科学家探究发展的历程。又如释疑探究②时，教师不能根据溶解性自己加以解释，而应分小组进行苯酚在水中、在乙醇中的溶解性实验，然后学生自我解释“白色污水团”的由来，并解决浓苯酚不慎沾到皮肤上的处理办法。这时即使那些平时依赖思想严重的学生，也都能聚精会神地投入到紧张的思考和化学实验中去，为分享释疑成功的喜悦而积极开动思维，在思维中迸发出创新的火花。

另一方面，中学生正处于身心发展的高峰期。他们敏感、自尊心强，很注重自己在他人心目中的形象，希望自己的言行都能得到他人的认同与肯定。这种心理表现在课堂上害怕发言，怕说不好影响自己在教师和同学中的形象，不少学生说：“本来有些想法，但不够全面，可站起来，心里一急，脑海中就成了空白。”这是焦虑心理过度的表现，它仰制了学生思维，影响了有效教学的实施。这时教师应及时加以调控，具体做法是：（1）保证学生足够思考的时间，让学生有充分的心理准备。（2）教师要有效“倾听”，不要打断学生的发言，根据学生实际情况，及时进行有效“指导”，让学生尝到成功的喜悦，以带给他们更多的自信、自尊。如解决探究③苯酚可能具有的化学性质时，如果学生直接回答，往往无从下手或思考不全面，产生过强焦虑心理。教师应点拨学生根据苯酚结构中的基团（羟基与苯基）并联想乙醇与苯的化学性质去思考分析。

（三）强化实验功能

化学是一门以实验为基础的学科，一些重要的发现和科学探究都要借助于化学实验。因此，教师必须根据化学学科的特点与学生的好奇心理，充分运用好课本上的演示实验，并根据突出重点、突破难点的需要补充必要的化学实验，创设生动的实验情境，引导学生动眼观察，动手操作，动口阐述，动脑思维，凭借一系列的“动”发挥实验的诸种功能，激活学生的动态思维，使思维始终保持愤悱、活化状态，从而提高教学的有效性。

例如：在探究浓溴水与苯酚反应是发生了取代反应还是发生了加成反应时，学生往往会从加成反应的产物上去分析：若是加成反应，产物中无氢溴酸；若是取代反应，产物中有氢溴酸，可以用PH试纸检验。这时教师指导：“溴水的PH值小于7吗？”将学生刚刚建立的“心理满足平衡”打破，促使学生又进行认真的思维和讨论，从溴单质在水中的溶解度小，与水反应的量少，氢离子浓度较小，PH值略小于7上去设计实验，至此学生得出采用对比实验进行判断的探究方案也就水到渠成了。

（四）把握知识和能力落差

所谓知识和能力落差就是学生将要学习的知识所需能力与学生能接受的知识和学生现有能力的差。如果落差过小，学生就会感到索然无味，失去探求的欲望和热情；如果落差过大，学生又力所不及。为此，教师必须通过对学生现状的客观分析，确定恰当的知识和能力落差，保持学生的探求心理，这就要求教师的施教必须符合学生身心发展水平和特点，既要照顾到大多数学生的智力水平，又要有一定的难度和深度，不断激起学生“跳一跳摘到桃子”的热情和期望。

例如：在探究完苯酚钠溶液与二氧化碳反应后，教师指导学生思考：①比较苯酚、碳酸、水中羟基上氢原子的活泼性。②苯酚具有弱酸性从分子结构上分析原因是什么？为减缓落差可列表比较乙醇、苯酚的分子结构特点、与钠、氢氧化钠溶液的反应情况，从而去归纳原因，得出正确结论。而在探究浓溴水与苯酚反应后，让学生分析能三溴代的原因，得出正确结论，然后引导学生举出支持该结论的例子（甲苯的硝化反应）。进而教师要求学生归纳出学习有机化合物性质的一般方法——掌握官能团性质并关注相互影响。这样，在系列问题情境的诱导下，通过不断地质疑、不断地释疑，使学生的思维过程始终保持畅通，并沿着正确方向发展，促进了知识的内化。

（五）改变教学方式，满足学生的期待心理

在课堂上，学生往往怀有一种期待心理：希望教师在教学过程中能适时改变教学方法，使思维张驰有度；希望教师对自己一堂课的学习情况能予评价，从知识应用的成功感中得到心理的满足。

例如，探究了苯酚性质后，教师指导学生依次释疑探究④如何检验污染物中含有苯酚？⑤如何消除苯酚的污染？⑥苯酚有哪些用途？学生回答比较轻松自如，然后教师用动画演示再现正确模拟过程加以检验。这样，学生思维既与前面紧张探究式学习不同，又能学以致用和检验学习效果，既满了学生的期待心理，又提高了思维收敛的有效性，在喜悦中完成课堂学习。

三、教学评价与反思

反思一：教学中如何体现以“学生为本”的教学思路

我认识到传统的化学教学以教师讲授为主，在很大程度上忽略了学生的个性差异，扼杀学生的创造力，所以教师在教学中不应拘泥于一种教学模式，应多给学生以主动权，让学生以自己的经验和思考方式来完成学习，开发智力，培养创新能力。

反思二：教师如何激发学生的兴趣，创设积极探究的学习氛围

英国教育家布鲁纳指出：“教学学生学习任何科目，决不是对学生心灵中灌输固定的知识，而是启发学生主动去求取知识与组织知识。”可见兴趣是源泉。而学生之所以能做到在观察中发现，在发现中思索，是因为它的问题来自于他们平时的疑惑之中。因此这样的问题情境，既能紧紧抓住了学生的兴奋点，激发了学生新的热情和思维，让学生参与到学习中去；又能充分发表学生们的见解，从而激发学生的求知欲望，迸发出令人惊喜的思维火花，同时活跃了课堂气氛，激发了学生的激情。而且也能让同学们在学到了知识的同时，还学到了善于发现问题、分析问题、解决问题的一种科学方法。

反思三：勤奋善教，调动学生乐学心理。

教师要与学生共同发展，自己要不断地提高。今天是“蜡烛”，明天必须成为“明灯”。因此教师要不断地“充电”，认真“善教”，照亮学生。必须注重以下四个教学环节：找准切入点，点击兴奋点，寻求发散点，形成整合点。

总之，实施有效的化学课堂教学是中学化学教师自身专业化发展过程中必须研究的问题。成功的化学教师必须强化“有效教学”的理念，不断思考课堂教学效益，扬长避短。

【参考文献】

[1] 刘景龙.《实验探究法在化学教学中的应用》，中学化学教学参考，2000.12.

[2] 张璐.《略论有效教学的标准》，教育理论与实践，2000，（11）：37-40.

（作者单位：江苏省扬州市大桥高级中学）

作者：朱阳

中学化学中铝的实验研究论文 篇3：

金属置换反应实验的审美化改进

摘要： 以可视化技术改进初中化学教材中的金属置换反应实验，使其更具审美价值。改进铜和硝酸银溶液、铝和硫酸铜溶液在试管中发生的置换反应，以宣纸为反应载体，置换出的“银树”和“铜树”呈现明显的树枝晶，仅凭肉眼即可清晰观察。改变实验材料等因素，使“金属树”呈现不同的造型，兼具美感和创意，给实验者留下探索和创作的空间。结合金属活动性顺序表提出制作“金属树”实验的最佳方案。实验适合作为课外拓展实验，结合数码相机或手机拍摄可视化视频，展现科学与艺术的融合，培养学生动手实践、创新精神等核心素养。

关键词： 置换反应; 金属树; 实验改进; 可视化; 化学美育

文献标识码： B

义务教育课程标准[1]在“身边的化学物质”章节明确提出：“用五彩缤纷的化学物质和丰富多彩的化学变化，让学生体验化学美”。在陈慧媛等[2]的调查中，专家组根据现实需求和自身经验，补充了“生活化学与美丽化学”的核心素养。

国内许多教育工作者和科研人员也在积极探索化学美育的落地方式——化学实验的审美化改进，例如凌一洲等[3]用显微镜、微距镜等设备将实验的现象、过程等进行艺术化的图像呈现……都给化学美找到了一种全新的呈现形式，但受制于价格高昂的设备、繁琐的操作或专业的拍摄技巧等限制，不太容易在初中实验中进行实验再现。

九年级人教版教材中展示了铝和硫酸铜、铜和硝酸银在试管中发生的置换反应图片，虽然现象明显，但通过肉眼只能看到在铝线的表面覆盖一层红色的物质，铜线的表面覆盖一层灰白色的物质，置换出的金属在溶液中呈蓬松状，不美观。有研究者尝试在琼脂中进行铜和硝酸银[4]、铝铜置换反应实验[5]可以呈现出美丽的金属晶体，但仍需要先制作琼脂，操作相对较繁琐，而且无法完整呈现置换出的金属晶体细节的美。

以宣纸为载体的置换反应实验[6]，把相对活泼金属放到浸有不活泼金属化合物溶液的纸上，置换出来的金属晶体沿着纸张表面像树枝一样逐渐生长，可不借助任何仪器凭肉眼就能清晰地观察到置换出的美丽金属枝晶。不仅药品用量少、操作简单，而且现象明显、美观。为了便于区分，笔者把在纸上置换出的金屬晶体统称为“金属树”，以此类推，由铜形成的晶体花纹称为“铜树”，由银形成的晶体花纹称为“银树”。

1 “银树”： 铜与硝酸银溶液的置换反应

1.1 教材实验改进

教材中，铜丝浸入硝酸银溶液中，置换出的银呈灰白色附着在铜丝的表面，不太美观。硝酸银价格比较昂贵，在试管中进行铜和硝酸银溶液的反应，不仅药品用量大，而且置换出的银是灰白色的，与学生认知中银白色的银相差甚远。黄秀铿等[7]为了更清晰地观察银晶体析出的形态，以琼脂和水为介质进行探究实验，得出在琼脂中产生的银晶体为树枝状，溶液中为团簇状。这类改在琼脂表面的实验，能在实验中感受美丽的银晶体的形成，但需要先制作琼脂，再将其置于硝酸银溶液中，制得硝酸银琼脂凝胶，然后再进行置换反应实验，操作比较麻烦，而且琼脂内部置换出的银也无法观察。

直接用平放在培养皿上的黑色宣纸作为反应的载体改进铜与硝酸银溶液的实验，也取得了很好的效果。如锌粒放到用硝酸银溶液润湿的黑色宣纸上，置换出来的银晶体以锌粒为原点，沿着纸张表面像树枝一样逐渐生长（见图1），“银树”惊艳的美纤毫毕现。本实验能让学生切身体会到化学中的艺术，感受科学与艺术的结合。

1.2 创意拓展实验

同样地，把铜丝折成一定形状放到浸有硝酸银溶液的黑色宣纸上，就会在铜丝与宣纸接触的地方为基点，沿着纸张表面逐渐长成一个个银白色的“银树”，恰似要随风飞舞的蒲公英（见图2）。

把铜丝改成铜片也可以制出“银树”，如把剪切成三角形的铜片放置成正方形，放置在浸有硝酸银的黑色宣纸上，制出的“银树”像一颗黑色的宝石，光芒四射（见图3）。如果把铜换成其他的较活泼金属也能制出相应的“银树”，学生是独立的个体，每个人都有自己的想法，可以大胆地鼓励他们去尝试探索，也许会得到意外的惊喜。

2 “铜树”： 铝与硫酸铜溶液的置换反应

2.1 教材实验改进

教材中，铝丝浸入硫酸铜溶液中，在铝丝的表面附着一层蓬松的、紫红色的铜，现象明显，但会有气泡产生，美观性不足。产生的气泡是硫酸铜水解产生的硫酸与铝发生置换反应生成的氢气。许骋艺等[8]改成在含铜离子的琼脂凝胶中进行铜铝置换反应，铝片（箔）做成波浪长条将反应产生的气泡集中在弯曲凹处，不干扰铜结晶的连续生长，实验效果较好，可以清晰地观察到生成漂亮的铜结晶树枝状结构。这类改在琼脂表面的实验能让学生观察到常规试管中不易观察到的反应过程的细节，但仍需要先制作含铜离子的琼脂，然后再进行置换反应实验，操作比较麻烦，而且琼脂内部置换出的铜也无法观察。笔者仍直接用宣纸作为反应的载体改进实验，取得较好的效果。把锌粒放到用氯化铜溶液（或者硫酸铜和氯化铜溶液的混合物，氯离子效应可以加快反应速率）润湿的宣纸上，置换出来的铜晶体以锌粒为根基沿着纸张表面像树枝一样逐渐生长，形成紫红色的“铜树”（见图4），像苍劲有力的松枝。

2.2 创意拓展实验

把四颗锌粒放置在浸有氯化铜的宣纸上，由于四个铜枝生长速率相同[9]，制出的四个“铜树”间有个明显的十字分界线，像一朵花的四个花瓣（见图5）。

铁丝是生活中常见的一种金属，因铁丝具有延展性，可以裁剪折成不同形状，把置换出来的“铜树”摆成特定的造型，如极具创意的“LOVE铜树”（见图6），别具一番特色。

3 结果讨论

3.1 最佳“金属树”的选择

金属活动性顺序表是人们在进行了许多实验探究的基础上，经过去伪存真、由表及里的分析，归纳和总结出了金属在溶液中的活动性顺序。在金属活动性顺序表里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。但是在实践中，并非所有金属都适合完成“金属树”的实验。

铂和金位于金属活动性顺序表的末位，理论上可以制出“铂树”和“金树”，但铂和金属于贵重金属，其化合物价格昂贵，故不是最佳选择。金属汞是常温下唯一呈现液态的金属，置换反应生成的汞呈液态，易挥发、有毒，故不建议中学生制“汞树”。钾、钙、钠三种金属位于金属活动性顺序表的前三位，化学性质非常活泼，当把它们放入金属化合物溶液中，它们是先和水发生反应，因而无法制作相应的“金属树”。因为“镁树”“铝树”“锌树”“铁树”比较活泼，所以实验效果也不太理想。

故实验室中制作“金属树”以“铜树”“锡树”“铅树”“银树”为最佳，较活泼金属以“锌、铁、铝、锡、铜”为最佳，详见图7。各种“金属树”的形态和颜色都有所不同，“铜树”呈现紫红色，“铅树”呈现银白色或灰黑色，“银树”和“锡树”都呈现银白色。在试管中置换反应无法展示的细节，在宣纸上置换出的“金属树”明显展示出不同的形态和色泽，其反应速率也不同。

笔者经过多次实验总结得出，二氯化锡溶液易水解故需在浓盐酸中配制，导致“锡树”宣纸和培养皿中间易形成气泡，但“锡树”是反应最快的;“银树”使用硝酸银溶液价格昂贵，且反应最慢，约一天时间才能完全成型，但“银树”因化学性质稳定能保存较久;“铜树”是性价比最高的，药品价格低廉，现象明显，因而制“铜树”可以开发成趣味科普实验[10]。该实验所需器材药品廉价易得、操作简单、现象美观，尤其是目前用量最大的铁在生活中随处可见，有些铁制品本身就有一定的几何造型，给实验的创新提供无限的可能。生活中很常见的铝质电线，使用之前需先除去表面致密的氧化膜，用来置换其他金属效果也不错。另外，五金店也为实验提供很多常见金属和有创意的灵感。

3.2 “金属树”实验的可视化探索

无论是试管溶液还是琼脂中的置换反应都是三维立体的，而在宣纸上的置换反应实验是二维的平面结构图，因而用数码相机或手机拍摄宣纸上的置换反应过程可以取得很好的效果。以铜和硝酸银溶液反应为例，详见图8。左图为在琼脂介质中的树枝状银，中图为水介质中析出的团簇状银，右图为黑色宣纸载体上析出的花纹式银，仅从置换出的银晶体结构就发现在宣纸上置换出的晶体更漂亮美观。

从立体空间角度看，用手机或数码相机拍二维平面画面要比在溶液和琼脂中的立体画面效果更好。多种多样的金属为学生实验探究提供了很多研究的切入点，况且金属可以制成各种形状，为可视化实验提供无限的创意灵感。开发“金属树”的可视化课程适合作为课外兴趣或拓展实验，不仅能用于日常教学培养学生的审美情趣，而且能用化学知识创造化学中的艺术，展现科学与艺术的融合。

在即将到来的5G时代，日益普及的手机拍摄性能越来越好，短小、有趣、精美的科学小视频或微视频越来越受到人们的推崇和喜爱，但目前数量和质量远远无法满足人们的需求。用手机（可加上微距摄像头观察）拍摄科学实验过程的细节之美，制作成的小视频或微视频，将有极大的探索空间和发展前景，也必将在5G时代大放异彩。

3.3 “金属树”实验疑问的释疑

有些实验者在烧杯或结晶皿中模仿本实验有时现象不明显，原因是宣纸上的溶液很容易变干，故建议用蒸发皿必须盖上盖子或者加一层塑料膜。在宣纸上置换出的“金属树”有些在宣纸上方，有些在宣纸下方（即宣纸和培养皿的间隙），大多数在宣纸的下方比较好看。笔者认为其原因可能是置换出的金属在培养皿底有利于金属原子堆积，沿着培养皿底呈现枝条清晰的花纹，而且置换出的金属隔了一层宣纸降低了被空气氧化的机会，颜色会更加的靓丽。

“银树”中的银枝条虽然很纤细，但化学性质相对稳定，可以不做任何处理放置半年后花纹依然靓丽如初。但其他“金属树”制成后几天，金属枝条花纹即被氧化衰败，因此像“铜树”“锡树”和“铅树”若要永久保存，制成后就要进行标本纸塑封或者用水晶滴胶封存。

如果用滤纸代替宣纸，也可以取得较好的效果。黑色宣纸的优势是吸水性好可以凸显银的银白色光泽，有时候还能遮挡一些不相关金属化合物造成的颜色干扰，如用铁制“铜树”可遮挡铁离子颜色的干扰。

4 結束语

天空中每一片雪花的生成路径和形成条件都不一样，因此“没有两片雪花是完全一样的”[11]。同样，由于宣纸不同的纤维结构、金属和浸有金属化合物溶液的宣纸不同的接触面积、润湿的宣纸是否紧贴培养皿，甚至“金属树”的每一次沉积和分枝都存在不确定因素，因此每个“金属树”也不会完全相同。这也给实验者留下了创作的空间，每一位师生都可以发挥创意，改变实验的各种因素和条件，创造最具审美价值的“金属树”。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2011版）[S]. 北京： 北京师范大学出版社， 2012： 18.

[2]陈慧媛， 杨水金. 基于中学化学课程的化学核心素养实证研究[J]. 化学教育， 2019， （7）： 57～62.

[3]凌一洲， 施伟东， 王国余等. 置换反应中金属枝晶结构的观察[J]. 化学教学， 2018， （6）： 79～82.

[4][7]黄秀铿， 丁伟， 王祖浩. 铜与硝酸银置换反应的条件及机理探究[J]. 化学教育， 2018， （9）： 74～76.

[5][8]许骋艺， 顾伊宁， 王德明等. 琼脂凝胶中的铜铝置换反应[J]. 化学教育， 2017， （9）： 52～54.

[6]王振， 胡志刚. “金属树”趣味实验及其教学应用[J]. 化学教学， 2018， （7）： 86～89.

[9]Xu X， Wu M， Wang X， et al. Experimenting with a Visible CopperAluminum Displacement Reaction in Agar Gel and Observing Copper Crystal Growth Patterns To Engage Student Interest and Inquiry [J]. Journal of Chemical Education， 2016， （9）： 1612～1615.

[10]王振. 制作最美的“铜树”[N]. 青少年科技报， 20190321.

[11]肯尼思·利布莱希特著. 王燕平， 张超译. 雪花的答案： 冰冻艺术中的科学[M]. 北京： 电子工业出版社， 2017： 106.

作者：王振 严业安 胡志刚 凌一洲