1、第五届全国高中化学实验创新说课大赛说课稿DIY-自制一枚铜质勋章江苏省横林高级中学一、使用教材：苏教版高中化学必修1专题3第二单元第2课时铁、铜及其化合物的应用二、实验器材：学生实验器材：自制一枚铜质勋章学生微型实验盒 0.1M FeCl3溶液1支，30%酸化FeCl3溶液2支；2M NaOH1支；1M CuSO41支；1M H2SO41支；无水乙醇1支；水2支；硫氰化钾1支；铁氰化钾1支；铜丝2根（1个胶囊）；铁粉（1个胶囊）；硫酸亚铁固体（1个胶囊）；5%过氧化氢1支；2cm2cm的铜质勋章1个；5cm小塑料杯2个；镊子1个、药匙1个、棉签2个；6孔塑料点滴板2个；面巾纸1张；指甲刀1个（
2、用于剪开塑料滴瓶）。教师实验器材：30%酸化FeCl3溶液；无水乙醇；棉签；2M NaOH；30% NaOH；PBC勋章；锌粉；镊子；酒精灯；火柴；坩埚钳；洗瓶；烧杯；蒸发皿；石棉网；三脚架。三、实验创新要点/改进要点：本案例在实验教学硬件和软件上都有创新。实验硬件上开发了适合学生自主实验或分组实验的微型实验盒（含实验器材），具有以下特点：集约价廉，一盒一实验活动、整合了一个实验所需的所有实验用品，实验低成本；便携安全，体积小巧、携带方便、安全可控、实验探究不受场地限制；实验高效，亲手体验、操作简单、方案灵活、实验迅速、现象鲜明；微型绿色，试剂微量、大部分可回收利用，节约环保。实验软件上开发了
3、遵循课标、源于教材又具有时代特色、利于培养学生核心素养的体验性实验课程设计，强化实验为学习化学双基的有效载体，以任务驱动增强化学实验教学的趣味性，实验设计方便学生理解电子信息工业中印刷电路板的生产技术原理、废液回收的原理与意义，增强节能意识与环保意识，通过实验设计传递化学对生产、生活的重大学科价值。四、实验原理/实验设计思路实验原理：Fe3+具有氧化性，可以氧化Fe、Cu，2Fe3+Fe=3Fe2+、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；Fe2+具有还原性，可以被Cl2、H2O2氧化，2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-、2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O；Fe3+可用硫氰化钾检验，
4、生成硫氰化铁，产生溶液变红现象，Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3；Fe2+可用铁氰化钾溶液检验，生成铁氰化亚铁，产生蓝色沉淀现象，3Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62实验设计思路：蚀刻铜中氧化剂的选择；蚀刻铜的反应；废液成分检测、回收再生利用。五、实验教学目标（一）知识与技能：通过实验教学学生学会鉴别铁离子、亚铁离子，掌握铁离子的氧化性、亚铁离子的还原性及其相互转化；了解铁离子、亚铁离子之间的相互转化在生产生活中的具体应用；在动手、观察、描述、思维、探究方面的能力有所提高。（二）过程与方法：通过实验探索活动，初步认识实验方案设计在化学学习与工业生产中的应用；体验科学探究的
5、过程和方法，培养分析问题、解决问题的能力，提高综合运用知识的能力；从化合价的角度分析微粒的氧化性、还原性及相互转化的条件，能根据观察到的实验现象分析其中化学原理，对工业腐蚀印刷电路板过程有更直接和清楚的体验，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法，培养证据推理与模型认知能力。（三）情感态度价值观：通过自制一枚铜质勋章任务驱动型实验活动，激发学生学习的能动性与潜在能力兴趣，渗透化学学科在社会生活生产中的重要价值，在化学学科观念和学科素养方面都有所提升，培养学生社会责任担当意识和自主探究、合作学习的科学研究精神。六、实验教学内容（一）制作铜质勋章原理与实践DIY；（二）印刷电路板工业废液成分检测、回
6、收、再生；（三）铜牌大变身。七、实验教学过程【引入】：展示勋章活动一：如何制作一枚铜质勋章【思考】：借助资料想一想应该如何制作一枚铜质勋章？ 写下并交流自己的idea。活动二：如何刻蚀金属铜？【交流讨论】：思考如何刻蚀金属铜，并书写你的刻蚀方案。活动三：腐蚀Cu初体验实验用品：铜丝2根（1个胶囊）；1M H2SO41支；0.1M FeCl3溶液1支；铁氰化钾1支；镊子；6孔塑料点滴板1个；指甲刀（用于剪开塑料滴瓶）。探究实验用品实验步骤实验现象和结论1. Cu丝与稀H2SO4的反应点滴板、铜丝、H2SO4（1M）取1根铜丝放在点滴板中，向其中滴入3滴H2SO4溶液，观察并记录实验现象。2. C
7、u丝与稀FeCl3溶液的反应点滴板、铜丝、FeCl3（0.1M）、铁氰化钾取另1根铜丝放在点滴板中，向其中滴入3滴FeCl3溶液，振荡均匀，再向其中滴入1滴铁氰化钾溶液，观察并记录实验现象。活动四：自制铜质勋章实验用品：30%酸化FeCl3溶液2支；2M NaOH1支；无水乙醇1支；水2支；PBC勋章1个；小塑料杯；镊子；棉签2支；面巾纸1张；指甲刀。实验步骤：1.将勋章放入小塑料杯中，并向塑料杯中挤入1支半FeCl3溶液，混合均匀，用手不断振荡小塑料杯（注意要轻轻振荡，以免溶液洒出）。2.振荡的过程中可用镊子夹起勋章，观察并记录勋章表面的变化，并思考何时刻蚀完成。3.刻蚀完成后，用清水清洗勋
8、章的表面，擦干；4.用棉签蘸取稀NaOH溶液或无水乙醇，擦洗勋章表面蓝色部位，至蓝色油墨全部去除。得到铜制勋章。活动五：分析并回收废液成分分析讨论：反应后的废液中含有哪些成分？如何回收每种原料？用流程图表示出每步所加试剂及反应后的产物。活动六：废液处理初体验 （模拟回收金属铜和FeCl3）实验用品：0.1M FeCl3溶液1支；1M H2SO41支；1M CuSO41支；硫氰化钾1支；铁氰化钾1支；铁粉（1个胶囊）；硫酸亚铁固体（1个胶囊）；5%过氧化氢1支；镊子；6孔塑料点滴板1个，药匙；指甲刀。探究实验用品实验步骤实验现象和结论1.铁粉+ CuSO4+铁氰化钾铁粉、CuSO4溶液、铁氰化钾
9、溶液、药匙、点滴板向点滴板中加入1药匙铁粉，并向其中挤入3d CuSO4溶液，用药匙的另一端不断搅拌，观察现象；向其中滴入1d铁氰化钾溶液，记录实验现象。并书写反应的离子方程式。2. FeCl3+硫氰化钾+铁粉0.1M FeCl3溶液、硫氰化钾溶液、铁粉、药匙、点滴板向点滴板中中挤入3d 0.1M FeCl3,向其中加入1d硫氰化钾溶液，观察现象；再向其中加入1药匙铁粉，搅拌，观察记录实验现象。3.硫酸亚铁固体+稀硫酸+ H2O2+硫氰化钾硫酸亚铁固体、稀硫酸、H2O2、硫氰化钾、药匙、点滴板取半药匙硫酸亚铁固体于点滴板中，向其中加入5d稀硫酸，不断搅拌至固体溶解，再向其中加入3d 5% H2
10、O2溶液，加1d硫氰化钾溶液，观察记录实验现象。活动七：铜质勋章大变身（教师演示实验）实验用品：铜质勋章；锌粉；30%NaOH；蒸发皿；洗瓶；烧杯；三脚架；石棉网；酒精灯；镊子；药匙；火柴。实验步骤：1.铜质勋章变身银色勋章在三脚架上放好蒸发皿，将锌粉、铜质勋章放入蒸发皿中，加入30%NaOH溶液没过固体，点燃酒精灯加热至溶液沸腾，待勋章变为银色，熄灭酒精灯，冷却，用镊子取出银色勋章，在烧杯中用水冲洗干净，得到银色勋章。2.银质勋章变身金色勋章。在三脚架上放好石棉网，取银色勋章放置在石棉网上，点燃酒精灯加热至勋章变为金色，熄灭酒精灯，冷却，得到银色勋章，用镊子取出金色勋章做展示。3.铜牌大变身
11、原理解密。银色勋章为铜质勋章表面附着了一层银白色的金属锌；金色勋章为锌和铜通过加热相互融合形成了黄铜合金。八、实验教学评价通过实验教学实践，学生对铁铜知识的学习经历了从浅显到深入、从局部到全面、从现象到本质的过程；认知经历了从学科课本知识到工业生产应用、从化学走向社会的提升。教师在实验设计、实验装置、实验价值上的创新体现了化学实验的情境性、体验性、设计性、实证性、协作性、趣味性、艺术性。创新的教学设计和实验设计落实了学科知识的整合、生活经验的整合、学习者中心的整合，体现了化学课程的知识属性、社会属性、人本属性的学科价值取向。本实验盒设计及实验课程已在江苏省横林高级中学、常州市北郊高中、常州市第
12、一中学、北京四中、人大附中、北师大附中、北京十二中、北京六十五中、兰州中学等二十多所学校试用、效果良好。研究论文铁及其化合物性质的微型实验设计从自制铜质勋章到印刷电路板（作者董新伟、郭晓丽、魏锐）已发表在教育装备研究2017年第4期上。特别感谢北师大魏锐博士、北京十二中王丽老师等的辛勤付出与大力支持。作者：董新伟单位：江苏省横林高级中学联系电话：13861182323电子邮箱：445100425附录：【图文实验】自制一枚铜质勋章实验设计：董新伟实验拍摄：张杨，赵雅萍【实验用品】自制铜质勋章实验盒【实验一】腐蚀Cu初体验取2根铜丝放入点滴板中的孔中，向孔中滴入3滴H2SO4溶液，无明显现象，说明
13、铜不易被稀酸腐蚀；向孔中滴入3滴0.1M FeCl3溶液，再向其中滴入1滴铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀。说明有Fe2+生成，FeCl3可以腐蚀铜；向孔中滴入1滴铁氰化钾溶液，出现绿褐色沉淀。【实验二】自制铜质勋章1刻蚀刻蚀开始刻蚀过程中刻蚀结束将勋章放入小塑料杯中，挤入1支半FeCl3溶液，不断振荡，实验过程中可用镊子夹起勋章，观察表面变化，约7分钟刻蚀完成（裸露的铜全部消失，复合基板露出），对比剩余FeCl3溶液和反应后溶液的颜色变化。2.水洗用清水冲洗刻蚀好的勋章。3.除油用棉签蘸取稀NaOH溶液或乙醇溶液，擦去勋章表面的蓝色油墨，得到铜制勋章。【实验三】废液处理初体验1. Fe置换Cu向另
14、一个点滴板的孔中分别滴入3滴CuSO4溶液，再向孔中加入少量铁粉，用细棒搅拌，孔不做处理用作对比。可观察到孔中铁粉表面析出红色固体，溶液蓝色变浅至近乎无色，说明铁与CuSO4溶液反应生成了Cu；向孔中滴入2滴K3Fe(CN)6溶液，出现蓝色沉淀，说明反应生成了Fe2+。2.Fe还原Fe3+向点滴板的孔中分别滴入4滴0.1mol/L的FeCl3溶液，再分别滴入3滴KSCN溶液，溶液变红，再向孔中加入少量铁粉，孔不做处理用作对比，用细棒搅拌孔中的溶液，可观察到红色变浅，说明铁粉与FeCl3溶液发生反应。3. H2O2氧化Fe2+向点滴板的孔中分别加入少量FeSO4固体，再分别滴加5滴稀H2SO4，搅拌使其溶解；向孔中分别滴加3滴KSCN溶液，溶液无色；向孔中滴加4滴5%的H2O2溶液，溶液变红，孔中的溶液用作对比。【实验拓展】：1.实验盒中可能增加了新配制试剂氯水、Vc，可以增加哪些平行实验？试着进行实验。2.画出Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系图，并小结转化的条件，书写化学反应方程式。
