“银树镀铜”微科技项目的设计与教学-《化学教学》(2018年11期).docx

龙源版权所有 “银树镀铜”微科技项目的设计与教学作者：凌一洲 陈静 陈鹏文 程鹏来源：《化学教学》2018年第11期 摘要： 江苏省微科技课程基地开展的创新实践项目，具有小切口、低成本、易开发、有价值的特点，指向化学核心素养的培育，适合更普遍的中学生。在“银树镀铜”项目探究中，以“银树镀铜”现象为选题，多次提出假设并设计实验验证，确定了生成物的成分，解释了异常现象产生的原因，构建了反应的原电池模型，化解了认知冲突。 关键词： 核心素养; 微科技项目; 原电池; 银树镀铜; 实验探究 文章编号： 1005-6629（2018）11-0070-03中图分类号： G633.8文献标识码： B 2013年，江苏省南菁高级中学开始微科技课程的探索实践;2017年，学校被省教育厅命名为江苏省微科技课程基地。依托基地开展的微科技项目，是指在教师指导下，由学生完成的小切口、低成本、易开发、有价值的创新实践项目。 化学微科技项目主要以实验为选题，指向化学学科核心素养的培育。项目不照搬陈旧的选题，而是从现实中直接发现和提出;没有现成的实验方案，要根据探究目的自行设计并优化;无法提前预知结论，要学生提出可能的假设，在实验中收集证据、解释证据。笔者以“银树镀铜”实验项目为例，原汁原味地展示微科技项目层层深入的探究过程。 1 项目选题 以下是一个趣味实验： 在浸有硫酸铜溶液的滤纸上放一片锌片，可发生置换反应，生成向四周扩散的树枝状的铜单质（铜树）[1]。 笔者用类似的方法制作银树： 在浸有0.5mol/L硝酸银溶液的滤纸上放一片铜片，再在滤纸表面覆盖一层塑料膜（防止溶液蒸发）并避光保存。反应几分钟后，滤纸上生成银白色树枝状物质（银树），且银树周围溶液变蓝。 实验结束后，笔者将反应装置留下，过了两三天再来处理，却有了意外发现： 见图1，铜片上生长出的银树从银白色变成了红色（图1左图），在显微镜放大下更为明显（图1右图）。 这与笔者的预期不符，是个异常现象。笔者重做了实验，发现现象可以重复，而非偶然。虽然检索了文献，但未发现相关报道。出于好奇，笔者将其作为微科技项目的选题，做了如下探究。 2 项目探究一 2.1 探究目的 探究滤纸上生成的红色树枝状物质的成分。 2.2 探究过程 分析： 由颜色判断，树枝状物质表面是铜，但内部物质无法确定。 猜测： （1）树枝状物质可能是实心铜树;（2）树枝状物质可能是银树镀铜。 验证： 树枝状物质内部成分决定了整体形状，因此笔者分别在滤纸上制作了铜树和银树，然后在显微镜下观察形状，并与未知树枝状物质对比。 结果： 未知树枝状物质的形状与银树一致。 2.3 探究结论 滤纸上生成的红色树枝状物质的成分是银树镀铜。 3 项目探究二 3.1 探究目的 探究银树上生成铜镀层的原因。 3.2 探究过程 分析： 按照常规的理解，铜与硝酸银反应只生成银和硝酸铜，生成的银单质表面不会再生成铜。这个异常现象可能是受杂质干扰造成的。 猜测： 铜片含有铁等（更活泼的金属）杂质，与硝酸铜反应生成铜单质。 验证： 剪下一小块铜片和铁片，用胶带粘连，放入硝酸银溶液中，观察现象。 结果： 铜片和铁片上同时生成银单质，且铁片上生成银单质的速率快。 3.3 探究结论 即使铜片含有铁等杂质，也应该是杂质先与硝酸银反应，不会形成银树镀铜的现象，故猜测不成立。探究目的没有达到。 4 项目探究三 4.1 探究目的 改变猜想，重新验证，继续探究银树上生成铜镀层的原因。 4.2 探究过程 分析： 原反应体系中存在铜、银、硝酸铜、硝酸银等物质，但不一定都参与了镀铜的反应。如果能排除多余条件的干扰，就更容易探究反应的本质。 猜测： 只有铜、银、硝酸···试读结束