基于真实问题解决的复习课设计策略——以金属的性质复习为例

夏中伟

(江苏省昆山市娄江实验学校 215300)

一、教学设计初衷

金属的性质，在教材中属于比较重要的内容.在教学中广大老师也会进行实验教学.但是通常是书本上的一些规定实验.有些实验甚至是错误的.在平时教学中，会遇到黄铜中铜元素质量分数的测定.按照一贯的做法，就是将黄铜取样后与足量的稀盐酸反应，充分反应后经过洗涤、烘干，再次称量剩余固体的质量即为金属铜的质量.实际操作中，笔者发现，这种操作根本不可能完成实验.黄铜是铜锌两种金属的合金，它们在合金中均匀的分散在一起.实际操作中，很难靠这种办法，将活泼的锌全部反应掉，留下不活泼的铜.因为表面的锌反应完了，表面留下的铜，会将内部的黄铜包裹起来，产生一种“屏蔽效应”，阻止了内部的锌继续反应.因此在教学中，笔者将实验的设计换了新的思路.为了避免在实验室灼烧过程中产生空气污染物，笔者在金属和酸反应的实验过程中，加入氧化剂双氧水，既能将金属反应掉，也避免了空气污染，更好地完成了实验.

二、课堂实录

[引入]教师首先展示一张白象牌干电池的照片

[问]你知道干电池的正极用的什么金属材料吗？(注：不同品牌的电池，所用的金属材料不同.此实验仅以白象电池为例.南孚等电池多数用铁.)

[生]可能是铁，因为颜色是银白色的.

[问]你还知道其他哪些金属的颜色呢？

[生]铝、镁、铁等大多数常见金属都是银白色，但也有一些金属不是银白色.比如铜是红色，黄金是金黄色.但同时，金属的颜色和它状态也有关系，铁粉、银粉就是黑色的.

[师]那么干电池正极所用金属中有没有铜呢？

[资料] 焰色反应：某些金属或它们的化合物，在无色火焰中灼烧时，使火焰呈现特殊颜色的反应.

[演示实验] 将铜帽在砂纸上打磨掉外面镀层.在酒精灯上灼烧片刻，再放入稀盐酸中浸泡，再次放在酒精灯上灼烧，观察焰色反应.(注：直接灼烧铜通常很难看到焰色反应.经过上述操作，形成铜的氯化物后，灼烧时焰色反应的现象比较明显.)

[生]看到了绿色火焰，证明白象电池的正极金属中确实含有铜.

[问]同学们，你知道电池工厂在生产的时候，为什么要在金属帽的表面镀一层银白色金属吗？

[生]可能是为了防锈并且镀的这种金属颜色更美观.

[问]铜的价值是比较高的，而且铜是我们国家的紧缺资源，同学们没有办法根据所学的知识回收其中的铜呢？

[生]我觉得可以试一试用盐酸将表面的镀层金属反应掉.

[师]那我们就来试一试，刚才同学说的方法行不行.

[学生实验]取一个金属帽，放入试管中，加入适量稀盐酸.对试管加热至沸腾后撤去酒精灯，并观察现象.

[现象]能看到金属帽表面在加热时有少量气泡，但是不加热现象很不明显.

[总结]看样子表面的这种金属是一种能和稀盐酸反应的金属.但是反应比较慢.不加热几乎没反应.我们换个角度来想一想，既然它能够在空气中保持不生锈，说明它的耐腐蚀性是比较强的.这种方法可行，但效果显然不好.

[师]所以我们还要想点别的办法.请大家向刚才的试管中逐滴加入6%的过氧化氢溶液.并记录实验现象.

[现象] 剧烈反应，有气泡产生.金属帽表面的银白色物质消失，金属帽露出红色固体.过氧化氢溶液滴加过量会有蓝色溶液产生.

[问]产生的气泡是什么气体呢？

[生]可能是氢气或者氧气

[师]那我们用带火星的木条检验一下.

[现象]带火星的小木条复燃

[总结]加入的过氧化氢产生了氧气，帮助了酸和表面的银白色金属反应.剩下的红色固体是内部的铜.

[问]产生了蓝色溶液说明了说明呢？

[生]可能有氯化铜生成

[师]反应过程中，我们需要控制滴加过氧化氢的量，否则就会有铜被反应，生成氯化铜而损失.我们有没有办法将氯化铜提炼出来呢？

[生]可以用价格便宜的活泼金属比如铁，将其置换出来

[师]请大家动手试一试能不能置换得到铜

[学生实验]另取一支试管，倒入少量得到的蓝色溶液.并在试管中插入一根打磨过的铁丝，观察实验现象.

[现象]铁丝表面有红色固体产生.

[问]大家从回收效率，反应速率，效益等方面，思考一下用这个方法回收铜好不好？

[生]反应速率较快，但是不容易控制，稍有不慎会损失部分铜.反而增加了回收步骤.

[师]老师也做了这个实验，如果精确控制加入的各种试剂的量，确实能回收其中的铜.回收得到的粗通产率为91.3%.

[学生实验]我们更进一步研究得到的固体的成分.将试管中的金属倒出，洗净，擦干，用砂纸轻轻的打磨表面，请观察颜色变化.

[师]同学们有没有观察到，经过打磨后，其实并不是红色，有点发黄.实际上金属帽用的是黄铜.黄铜是铜锌两种金属的合金，它们在合金中均匀的分散在一起.实际操作中，我们很难将活泼的锌反应掉，留下不活泼的铜.因为表面的锌反应完了，表面剩余的铜会将金属帽包裹起来，产生一种“屏蔽效应”，阻止了内部的锌继续反应.如果我们要回收得到纯铜，还需要进一步提炼.那么工业上是如何大规模提纯，分离各种金属成分的呢.我们来看看其中一种流程(如图1所示).

图1

[资料]见表1

表1

资料：你认为工业制法的优点是____

[总结]日常生活中，我们所用的金属通常为各种合金，很少会用到纯金属.工业上在回收金属时所遇到的问题会更复杂.如何高效，全面的回收各种金属，将效益最大化，是工厂追求的目标.因此采取的办法也比实验室更加复杂，要求也比实验室高的多.为适应大规模的生产，通常会用到各种专业机械和设备，这也是我们实验室提炼和工厂大规模生产的不同.在理论转化为实践的过程中，我们会遇到各种实验室没有的问题，就需要我们发挥聪明才智，调动我们的各种技能，希望同学们多掌握各种知识，做一个复合型人才.

[教学反思]本节课选取了生活中常见的物品，将原本枯燥的理论复习，转变成了有趣的实验.将复习课建立在实际问题的解决上.将学生学到的知识重新构建，再将所学的知识和能力在实际问题的解决中得到提升.这样就不会让学生觉得我们的化学课就是实验室瓶瓶罐罐，就是练习本上的刷题，就是一些书本上的理论知识.复习课也不再是令人反感的炒冷饭.这种基于就地取材的真是情境能让学生关注课堂，喜欢课堂.