一、设计思想

本节课选自鲁科版高中化学必修1第三章第2节《氮的循环》第三课时《硝酸》，本节课依据建构主义学习理论，通过演示实验创建学习探究情景，引导学生通过分组实验自主建构获取知识。结合“离子反应”、“氧化还原反应”等理论提出问题，引导学生分析解释对比浓稀硝酸与铜反应的不同现象得出其性质的异同，并通过启发式问题引导学生分析讨论得出探究硝酸氧化性实质的实验方案并进行实验，使知识得到内化升华。

教材原有反应装置简单便捷，但仍存在可改进的一些不足之处。如：1、无法对实验进行随时控制：2、由于反应前试管中存在的氧气对观察稀硝酸与铜反应产生的NO气体颜色的观察；3、虽然试管口有用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口，但无法处理反应结束后残留在试管中的尾气。为克服此些不足，对实验装置做了简单有效的改进，让实验创新走进化学课堂，照亮学生学习探究之路。

二、实验教学目标

（一）新课程高中化学课程标准的要求：

（1）通过实验了解氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

（2）能够独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流。

（二）结合课程标准以及我校学生特点将本实验教学目标设定如下：

1、知识与技能

（1）通过金属铜与浓、稀硝酸的实验探究，认识硝酸的强氧化性并掌握硝酸与金属反应的一般规律。

（2）能用氧化还原反应知识分析解释硝酸与铜反应的本质。

2、过程与方法

（1）再次体验研究物质性质的基本程序。

（2）加强科学记录分析实验现象、探究问题的能力；

（3）通过分组实验探究，培养观察、实验能力以及合作探究学习的能力。

3、情感、态度、价值观

（1）通过对实验装置的改进，培养勇于探索、敢于创新的精神。

（2）通过对浓、稀硝酸的对比探究，认识控制变量对实验的影响，培养科学严谨的态度。

（3）利用铜与硝酸反应过程中尾气的处理等问题提高环境保护意识。

（三）实验教学重、难点

重点：浓稀硝酸与铜反应过程中对实验现象的观察及分析解释。

难点：利用所提供实验用品分析讨论探究NO3-氧化性的实验方案并合作完成实验。

三、实验内容设计

1、硝酸与金属铜的反应

（1）实验试剂与仪器

试剂：10mol·L-1浓硝酸、1mol·L-1稀硝酸、铜丝、铜片、2mol·L-1NaOH溶液，CaCO3固体。

仪器：双孔塞、试管、导管、烧杯、注射器、三孔塞、酒精灯

 （2）实验装置图： 

NaOH溶液

1mol·L-1稀硝酸

铜丝

空气

NaOH溶液

铜丝

10mol·L-1浓硝酸

图1                                图 2

(3)实验改进优点：

该组实验演示来源于课本但不拘泥于课本，但克服了其中的不足之处，并将其设计为对照演示实验。

①为了达到能随时控制实验的目的，铜丝可以在试管中上下擦拔控制反应的进行。

②为了排除试管中氧气对反应气体观察的干扰，在铜丝插入硝酸中前先加入适量固体碳酸钙产生二氧化碳气体除去试管中的氧气。稀硝酸与铜反应后为验证产生气体为NO利用试管上的注射器注入空气从而根据试管中气体颜色变化进行判断。

③尾气处理问题，一方面利用烧杯中NaOH溶液随时吸收反应过程产生的尾气，另一方面为了处理试管中残留的尾气可通过注射器吸收后注入NaOH溶液中进行处理，达到环境保护效果。

④由于稀硝酸与铜在常温下反应缓慢不利于课堂的直观教学，故可按图2课前准备一套实验装置发生反应，而课堂教学中通水浴加热试管加快反应得到清晰的实验现象，并通过向课前装置的试管中注入空气观察试管中气体颜色变化可以直观验证稀硝酸的氧化性。

2、硝酸氧化性实质探究

（1）分组实验用品清单：

仪器：带双孔橡胶塞试管4支，铜丝，导管、50ml烧杯1个；

试剂：1mol·L-1盐酸、1mol·L-1硝酸钠溶液、1mol·L-1氯化钠溶液、 2mol·L-1NaOH溶液

(2)实验装置图：

铜丝

溶液

盐酸

NaNO3溶液

NaCl溶液

盐酸和NaNO3混合溶液

NaOH溶液

                                   图3                          

（3）实验设计：本实验目的在于探究硝酸氧化性与H+和NO3-的关系，

①盐酸溶液探究H+的氧化性；

②NaNO3溶液探究NO3-在中性溶液中的氧化性；

③NaCl溶液用于探究Na+和Cl-是否对实验用干扰；

④盐酸与NaNO3混合溶液用于探究酸性环境下NO3-的氧化性。

四、实验方法设计

实验过程中采取了对比实验法和控制变量法。

演示实验中通过浓、稀硝酸与铜反应的对比，引导学生对两者实验现象差异的对比如反应剧烈程度、气体颜色等，认识浓、稀硝酸氧化性等方面性质的差异，从而了解物质的氧化性与其浓度的关系，以及化学反应中条件对结果的重要性。

分组探究实验中，通过控制溶液中离子的种类探究硝酸与铜反应的实质，从而将该复杂的反应实质探究简单化。

建构主义认为，知识是学习者在一定的情景下，借助其他的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的方式而获得。这就要求我们在课堂中不能一味的讲授知识，而应多创设情境，引导学生自我建构获取新知识。所以通过演示实验创设探究学习的情景，学生能初步认识硝酸的强氧化性，然后再利用分组探究实验通过提供合适的实验试剂与仪器引导学生的分组实验探究硝酸氧化性实质，能够让学生进一步建构硝酸氧化性知识。

五、教学过程设计

根据实验教学目标以及结合高一学生特点，本实验教学过程设计如下环节

环节1  问题导入

联系学生已学知识，创设如下问题情景：

实验室常用稀硫酸或盐酸制取氢气，并没有选用硝酸，为什么？

再结合学生刚学习的浓硫酸的氧化性激发学生对硝酸性质的讨论。

环节2  演示学习——认识学习硝酸的氧化性

1、实验演示浓、稀硝酸分别与铜反应的实验

在演示实验开始前对学生提出明确的观察目标并要求记录讨论：

（1）反应的剧烈程度；

（2）生成气体的颜色及变化：

（3）反应前后溶液颜色的变化。

实验演示后引导学生分别就观察实验，分析现象，写出反应方程式。

2、分析讨论硝酸与金属反应的规律

通过硝酸与金属铜的反应，师生共同讨论得出硝酸与金属反应的规律：

（1）金属与硝酸反应一般不产生氢气；

（2）浓、稀硝酸都具有强氧化性；

（3）浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。

环节3  分组探究——合作探究硝酸氧化性的实质

【过渡】通过观察实验学生能够初步认识硝酸的强氧化性，为了引发学生的发散性思维，提出讨论从微粒的角度如何通过分组对照实验验证硝酸的氧化性与溶液中H+和NO3-的关系。并通过学生讨论引出备选实验方案。为节约课堂时间可以对小组进行分工完成备选实验方案中的四组对照试验。

【分组展示结果】金属与硝酸反应实质探究

实验实验现象结论

①盐酸与铜反应无明显现象H+、Cl-、均不与Cu反应，H+、和Cl-共存时也不与Cu反应

③硝酸钠与铜反应无明显现象Na+、NO3-、均不与Cu反应，Na+、和NO3-共存时也不与Cu反应

③氯化钠与铜反应无明显现象Na+、Cl-、均不与Cu反应，Na+、和Cl-共存时也不与Cu反应

④盐酸与硝酸钠混合溶液反应有气泡产生，冲入空气迅速变红棕色；

试管中溶液呈蓝绿色H+、与NO3-共存时能与Cu发生氧化还原反应

【投影】结论：铜不能被酸中H+氧化，却能被硝酸氧化，证明硝酸的氧化性大于H+,且NO3-中酸性环境下具有强氧化性。

环节4 归纳总结

【投影】本节课实验获取的结论有哪些？

1、硝酸有强氧化性，且氧化性强于硫酸；

2、硝酸的氧化性与其浓度有关，一般浓度大氧化性强；

3、硝酸与金属反应规律

4、硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性。

环节5 巩固应用

通过如下题目巩固所学知识，深化应用能力

                                        图4

六、教学反思与自我评价

  1、重视实验教学前的准备工作：

（1）实验演示，教师亲自提前反复试验有关实验，得出最优实验条件，确保实验现象的清晰直观，以及应对实验中可能出现的意外情况。

（2）学生准备，布置学生明确的课前预习内容，初步熟悉教学内容，提出学习疑问，提前讨论分组实验方案利于课堂中的交流。

2、加强课堂实验中观察学生实验操作，发现问题，规范学生操作。

3、注重实验后总结，及时测评学生完成情况。

4、不足之处：课堂容量大，教学环节多，在侧重硝酸知识系统性与强化学生自主探究方面仍存在取舍两难之处。

一、设计思想

本节课选自鲁科版高中化学必修1第三章第2节《氮的循环》第三课时《硝酸》，本节课依据建构主义学习理论，通过演示实验创建学习探究情景，引导学生通过分组实验自主建构获取知识。结合“离子反应”、“氧化还原反应”等理论提出问题，引导学生分析解释对比浓稀硝酸与铜反应的不同现象得出其性质的异同，并通过启发式问题引导学生分析讨论得出探究硝酸氧化性实质的实验方案并进行实验，使知识得到内化升华。

教材原有反应装置简单便捷，但仍存在可改进的一些不足之处。如：1、无法对实验进行随时控制：2、由于反应前试管中存在的氧气对观察稀硝酸与铜反应产生的NO气体颜色的观察；3、虽然试管口有用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口，但无法处理反应结束后残留在试管中的尾气。为克服此些不足，对实验装置做了简单有效的改进，让实验创新走进化学课堂，照亮学生学习探究之路。

二、实验教学目标

（一）新课程高中化学课程标准的要求：

（1）通过实验了解氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

（2）能够独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流。

（二）结合课程标准以及我校学生特点将本实验教学目标设定如下：

1、知识与技能

（1）通过金属铜与浓、稀硝酸的实验探究，认识硝酸的强氧化性并掌握硝酸与金属反应的一般规律。

（2）能用氧化还原反应知识分析解释硝酸与铜反应的本质。

2、过程与方法

（1）再次体验研究物质性质的基本程序。

（2）加强科学记录分析实验现象、探究问题的能力；

（3）通过分组实验探究，培养观察、实验能力以及合作探究学习的能力。

3、情感、态度、价值观

（1）通过对实验装置的改进，培养勇于探索、敢于创新的精神。

（2）通过对浓、稀硝酸的对比探究，认识控制变量对实验的影响，培养科学严谨的态度。

（3）利用铜与硝酸反应过程中尾气的处理等问题提高环境保护意识。

（三）实验教学重、难点

重点：浓稀硝酸与铜反应过程中对实验现象的观察及分析解释。

难点：利用所提供实验用品分析讨论探究NO3-氧化性的实验方案并合作完成实验。

三、实验内容设计

1、硝酸与金属铜的反应

（1）实验试剂与仪器

试剂：10mol·L-1浓硝酸、1mol·L-1稀硝酸、铜丝、铜片、2mol·L-1NaOH溶液，CaCO3固体。

仪器：双孔塞、试管、导管、烧杯、注射器、三孔塞、酒精灯

 （2）实验装置图： 

NaOH溶液

1mol·L-1稀硝酸

铜丝

空气

NaOH溶液

铜丝

10mol·L-1浓硝酸

图1                                图 2

(3)实验改进优点：

该组实验演示来源于课本但不拘泥于课本，但克服了其中的不足之处，并将其设计为对照演示实验。

①为了达到能随时控制实验的目的，铜丝可以在试管中上下擦拔控制反应的进行。

②为了排除试管中氧气对反应气体观察的干扰，在铜丝插入硝酸中前先加入适量固体碳酸钙产生二氧化碳气体除去试管中的氧气。稀硝酸与铜反应后为验证产生气体为NO利用试管上的注射器注入空气从而根据试管中气体颜色变化进行判断。

③尾气处理问题，一方面利用烧杯中NaOH溶液随时吸收反应过程产生的尾气，另一方面为了处理试管中残留的尾气可通过注射器吸收后注入NaOH溶液中进行处理，达到环境保护效果。

④由于稀硝酸与铜在常温下反应缓慢不利于课堂的直观教学，故可按图2课前准备一套实验装置发生反应，而课堂教学中通水浴加热试管加快反应得到清晰的实验现象，并通过向课前装置的试管中注入空气观察试管中气体颜色变化可以直观验证稀硝酸的氧化性。

2、硝酸氧化性实质探究

（1）分组实验用品清单：

仪器：带双孔橡胶塞试管4支，铜丝，导管、50ml烧杯1个；

试剂：1mol·L-1盐酸、1mol·L-1硝酸钠溶液、1mol·L-1氯化钠溶液、 2mol·L-1NaOH溶液

(2)实验装置图：

铜丝

溶液

盐酸

NaNO3溶液

NaCl溶液

盐酸和NaNO3混合溶液

NaOH溶液

                                   图3                          

（3）实验设计：本实验目的在于探究硝酸氧化性与H+和NO3-的关系，

①盐酸溶液探究H+的氧化性；

②NaNO3溶液探究NO3-在中性溶液中的氧化性；

③NaCl溶液用于探究Na+和Cl-是否对实验用干扰；

④盐酸与NaNO3混合溶液用于探究酸性环境下NO3-的氧化性。

四、实验方法设计

实验过程中采取了对比实验法和控制变量法。

演示实验中通过浓、稀硝酸与铜反应的对比，引导学生对两者实验现象差异的对比如反应剧烈程度、气体颜色等，认识浓、稀硝酸氧化性等方面性质的差异，从而了解物质的氧化性与其浓度的关系，以及化学反应中条件对结果的重要性。

分组探究实验中，通过控制溶液中离子的种类探究硝酸与铜反应的实质，从而将该复杂的反应实质探究简单化。

建构主义认为，知识是学习者在一定的情景下，借助其他的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的方式而获得。这就要求我们在课堂中不能一味的讲授知识，而应多创设情境，引导学生自我建构获取新知识。所以通过演示实验创设探究学习的情景，学生能初步认识硝酸的强氧化性，然后再利用分组探究实验通过提供合适的实验试剂与仪器引导学生的分组实验探究硝酸氧化性实质，能够让学生进一步建构硝酸氧化性知识。

五、教学过程设计

根据实验教学目标以及结合高一学生特点，本实验教学过程设计如下环节

环节1  问题导入

联系学生已学知识，创设如下问题情景：

实验室常用稀硫酸或盐酸制取氢气，并没有选用硝酸，为什么？

再结合学生刚学习的浓硫酸的氧化性激发学生对硝酸性质的讨论。

环节2  演示学习——认识学习硝酸的氧化性

1、实验演示浓、稀硝酸分别与铜反应的实验

在演示实验开始前对学生提出明确的观察目标并要求记录讨论：

（1）反应的剧烈程度；

（2）生成气体的颜色及变化：

（3）反应前后溶液颜色的变化。

实验演示后引导学生分别就观察实验，分析现象，写出反应方程式。

2、分析讨论硝酸与金属反应的规律

通过硝酸与金属铜的反应，师生共同讨论得出硝酸与金属反应的规律：

（1）金属与硝酸反应一般不产生氢气；

（2）浓、稀硝酸都具有强氧化性；

（3）浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。

环节3  分组探究——合作探究硝酸氧化性的实质

【过渡】通过观察实验学生能够初步认识硝酸的强氧化性，为了引发学生的发散性思维，提出讨论从微粒的角度如何通过分组对照实验验证硝酸的氧化性与溶液中H+和NO3-的关系。并通过学生讨论引出备选实验方案。为节约课堂时间可以对小组进行分工完成备选实验方案中的四组对照试验。

【分组展示结果】金属与硝酸反应实质探究

实验实验现象结论

①盐酸与铜反应无明显现象H+、Cl-、均不与Cu反应，H+、和Cl-共存时也不与Cu反应

③硝酸钠与铜反应无明显现象Na+、NO3-、均不与Cu反应，Na+、和NO3-共存时也不与Cu反应

③氯化钠与铜反应无明显现象Na+、Cl-、均不与Cu反应，Na+、和Cl-共存时也不与Cu反应

④盐酸与硝酸钠混合溶液反应有气泡产生，冲入空气迅速变红棕色；

试管中溶液呈蓝绿色H+、与NO3-共存时能与Cu发生氧化还原反应

【投影】结论：铜不能被酸中H+氧化，却能被硝酸氧化，证明硝酸的氧化性大于H+,且NO3-中酸性环境下具有强氧化性。

环节4 归纳总结

【投影】本节课实验获取的结论有哪些？

1、硝酸有强氧化性，且氧化性强于硫酸；

2、硝酸的氧化性与其浓度有关，一般浓度大氧化性强；

3、硝酸与金属反应规律

4、硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性。

环节5 巩固应用

通过如下题目巩固所学知识，深化应用能力

                                        图4

六、教学反思与自我评价

  1、重视实验教学前的准备工作：

（1）实验演示，教师亲自提前反复试验有关实验，得出最优实验条件，确保实验现象的清晰直观，以及应对实验中可能出现的意外情况。

（2）学生准备，布置学生明确的课前预习内容，初步熟悉教学内容，提出学习疑问，提前讨论分组实验方案利于课堂中的交流。

2、加强课堂实验中观察学生实验操作，发现问题，规范学生操作。

3、注重实验后总结，及时测评学生完成情况。

4、不足之处：课堂容量大，教学环节多，在侧重硝酸知识系统性与强化学生自主探究方面仍存在取舍两难之处。