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基于化学仿真实验室的操作设计与应用的案例

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 基于化学仿真实验室的操作设计与应用的案 例 作者:吴柯军 来源:《文理导航》2015 年第 17 期 【摘 要】化学仿真实验室是集方便、快捷、可视、直观、环保与数据统计等特点于一身 的实验软件。它既是化学课堂的教学平台,也是教师制作课件的平台,又是教师与学生交互式 学习,促进教学相长的平台,它的出现为教学注入了新的活力。平台能充分利用自身特点提升 化学实验反应的成功率,使学生对化学实验由感性认识上升为理性认识,改变学生只对化学表 面现象的浅性认识,促进学生化学思维的进一步提升。下面笔者介绍在教学实践中设计并应用 于课堂教学的实验案例一则。 【关键词】教学实践;滴定操作;仿真实验 一、教材分析 在工农业生产及生活中,对溶液酸碱度控制十分重要。因此,有必要使学生掌握测定酸碱 度的技术,而酸碱中和滴定恰好是最基本的测定方法。 在教材中,重点讨论了酸碱中和滴定原理中的三个内容:(1)滴定实质(2)滴定计算依 据及方法(3)滴定终点判断方法。接着教材以 HCl 标准液滴定 NaOH 未知液为例,详细介绍 了滴定过程所用仪器、操作步骤、注意点。根据滴定中 PH 值、HCl 溶液体积记录画出“PH 值 —V(酸)”的曲线图,进而详细讨论曲线变化规律,突变范围出现原因。教材结束虽然没有 提出误差分析,但该知识点在高考中有一定参考价值,故老师加入该部分教学内容。 本节课就是利用仿真实验室让学生模拟滴定过程,数据记录、统计、处理、绘制曲线并误 差分析。不仅提高学生学习兴趣,而且增强了学生统计分析能力和自主获取知识能力,培养了 学生严肃认真的实验态度和科学素养。 二、教学目标 1.知识与技能:(1)掌握酸碱中和滴定的原理及操作步骤,学习各种仪器的使用方法。 (2)理解滴定过程中 PH 值随标准液加入变化的曲线关系,会初步选用合适的指示剂。 2.过程与方法:用仿真实验法、网络搜索法来培养同学们用“用已知测未知”的实验思想。 3.情感态度与价值观:运用网络、多媒体情景调动学习情绪和激发学习兴趣,培养同学们 环保意识和自主获取知识的能力。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 三、教学重点与难点 1.滴定操作中原理、操作步骤及各仪器的使用方法。 2.滴定过程中 PH 值随标准液加入变化的曲线关系。 四、教学过程 环节一:【幻灯】引起水质污染的四张图片(工业、农业、生活、酸雨) 【师】 有这样一句顺口溜反映了近几十年来我国河流的水污染日趋严重。“七十年代,淘 米洗菜;八十年代,浇花灌溉;九十年代,鱼虾绝代。”提高环保意识,防止环境污染是每一个公 民的责任。 【过渡】当然,随着生活水平提高,人类越来越认识到水质对人类生存的重要性,国家也 出台了水质检查常见项目的标准。 【幻灯】科学全面地评价水质的优劣需要检测许多项目:水温、酸碱度(PH 值)、固体 悬浮物等。 【师】水温很容易检测,那溶液的酸碱浓度如何检测呢?这节课我们就来解决这方面的问 题。 设计意图:“让学生在生动具体的情景中学习”是化学新课程倡导的理念之一。本环节正是 从现实环境中的水质污染来源与国家水质检测标准出发创造有效的学习情景,不仅使枯燥无味 的滴定实验变的生动具体、饶有兴趣,而且使学生主动学习课堂知识,掌握课堂技能。不仅使 教学内容充满丰富的情感,而且增强了学生的环保意识。 环节二:【师】问题 1:中和反应的实质是什么?当酸碱刚好完全反应时,H+与 OH-物质 的量的关系是什么? 问题 2: 有 C1mol/L 的 NaOH 溶液 V1L,需加入 C2mol/L 的 HCl 溶液 V2L 才能完全中 和,则有:C1= ;C2= 【生】回答问题,得出酸碱中和滴定启示。 【过渡】我这有一瓶未知浓度的 NaOH 溶液,我们就来滴定它浓度是多少? 【幻灯】实验目的、实验方法、实验方案、实验仪器、信息提示(指示剂变色范围) 【师】介绍酸碱滴定管 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 【生】网络搜索 酸碱中和滴定视频观看。 设计意图:本环节以网络资源为平台进行教学。鉴于仿真实验平台有一定的局限性(见下 文教学反思),故让学生利用网络搜索滴定视频,学习滴定操作过程,以完善课堂教学内容。 当然这一过程不仅培养了学生勇于探索,积极进取的精神,而且使学生的学习从课堂内延伸到 课堂外,也为学生的终生学习打下坚实的基础。 环节三:【师】开启酸碱中和滴定仿真实验界面,讲解相应仪器属性内容。 【生】进行滴定操作过程及数据处理过程。 [注:v(加 HCl 酸)、v(加 NaOH 碱)、v(溶液)、PH 值都为可变数据] 【师】PH 值—加 HCl 酸体积的曲线变化规律是什么? 【生】画出 PH 值—加 HCl 酸体积的曲线变化。 【师】改用甲基橙作为指示剂,其变化曲线与 C(NaOH)又是怎样的? 【生】 锥形瓶属性中改用甲基橙指示剂进行仿真实验操作。 【幻灯】 ;问题 4: 酸碱中和滴定 PH 值变化曲线规律是什么? 问题 5:已知未知液 C(NaOH)为 0.008mol/L,酸碱中和滴定选用甲基橙或酚酞作指示 剂,但它们在滴定终点的变色点并不是 PH=7,这样对中和滴定终点的判断有没有影响?如何 选用合适的指示剂?(用数据说明) 【生】回答,老师点评总结 设计意图:学生利用仿真实验平台虚拟学习滴定过程,直观显示 V(酸)、V(碱)、PH 值的变化,绘制并分析了 PH—V(酸)的曲线变化过程,学会选用合适的指示剂。此环节不 但显示仿真实验室的优越性,而且充分激发学生学习主动性,培养学生学习化学的兴趣。 环节四【生】反思总结操作过程、计算过程中疑惑点,网络搜索质疑点。 【幻灯】提供搜索参考内容。 搜索:关键词 ; [酸碱中和滴定 错误操作 酸碱浓度 测定办法] 设计意图:利用网络知识完善滴定操作知识,如误差分析,酸碱测定其它办法等等。整个 过程不仅激发学生独立思考的积极性,而且培养了学

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