《硝酸》探究式教学设计
徐占文
一、探究性学习理论
探究性学习是以建构主义学习理论为指导的一种学习方式。

该理论认为，每个学生的学习都是在一定的情境即社会文化背景下，借助教师和同学的帮助，利用必要的学习资料，通过人际间的协作活动，依据已有的知识和经验主动的加以意义建构。

建构主义学习理论指出，学生知识的发展就是认知结构的发展，是通过同化和顺应而不断发展的。

学习者遇到新的情境时总是试图利用原有的认知结构去同化环境的刺激，若学习者无法用原有的认知结构去同化环境的刺激，学习者便会作出顺应，从而调整原有的认知结构或重建新的认知结构，最终达到认知上的新平衡。

同化与顺应的不断发展，促进学习者认知结构的不断发展。

教师作为教学的主导，其任务就是调动学生的学习积极性，让学生根据一定的情境主动的发现问题，提出问题，分析问题，解决问题，充分发挥学生认知活动的主体性，让学生真正成为学习的主人。

教师在设计教学的过程和组织学生的学习活动时，要根据知识本身的逻辑发展顺序和学生认知的心理特点，努力创设生动活泼的学习情境，激发学生学习的愿望，并借助一定的教学媒体，引导学生进行自主的探究。

二、教材分析
初中教材曾经介绍过硝酸具有酸的通性。

本节是在初中化学的基础上进一步介绍硝酸的一些性质。

教材从硝酸与金属反应不生成氢气引入，介绍硝酸的两种特性——强氧化性和不稳定性。

硝酸的氧化性是本节的重点，也是本节的难点。

教材通过实验的方式让学生认识到铜与浓硝酸、稀硝酸反应时的不同现象，加深对硝酸氧化性的认识及对反应产物的记忆，并且教材从反应中氮元素电子的得失和化合价的变化，来简单分析硝酸与金属反应的实质，以加深学生的理解。

三、学生的基础知识分析
从学生的认知发展来看，学生已学习过酸的通性，氧化还原反应的实质以及浓硫酸等物质具有强氧化性的特征，从而为学生探究硝酸的强氧化性奠定了一定的理论基础和实验依据，有助于学生通过现象探讨、总结出硝酸的特性，使学生的认知结构得以合理的重构。

四、探究教学的基本策略
1、问题情境的创设
学生在初中化学已学习过酸的通性，知道活泼金属与酸反应放出氢气，不活泼金属不能与酸反应，酸能使指示剂显色，酸能与某些盐类发生复分解反应。

教师利用学生这一已有的知识结构，给学生提供蓝色石蕊试纸、铝片、锌片、铜片、
石灰石、碳酸钠粉末、浓硝酸、稀硝酸等试剂和必要的化学仪器，让学生根据所给化学试剂和仪器分组后分别做蓝色石蕊试纸、铝片、锌片、铜片、石灰石、碳酸钠粉末与浓硝酸、稀硝酸反应的实验，然后各小组间互相展示各自的实验结果。

学生通过各小组所观察到的实验现象的交流，发现有的现象与自己已有的认知结构产生了冲突，从而引发学生的认知需要。

2、问题探究的过程
根据探究式学习的一般规则，结合学生已有的知识经验，应用一定的化学原理，分析观察到的实验现象，引导学生提出有关硝酸性质的猜想，让学生根据自己的猜想设计合理的实验方案，进行实验验证，通过观察、分析蓝色石蕊试纸、铝片、锌片、铜片、石灰石、碳酸钠粉末等试剂分别与浓硝酸、稀硝酸反应的实验现象，进而得出合理的结论。

五、教学过程的组织
1、情境创设
首先让学生复习有关酸的通性，然后让学生根据酸的通性推断蓝色石蕊试纸、铝片、锌片、铜片、石灰石、碳酸钠粉末等试剂与浓硝酸、稀硝酸反应的实验现象，分组让学生设计相应的实验方案，并根据自己的实验方案进行实验验证。

经过自主实验和各小组间的交流，学生发现，有的实验现象与自己的推断相同，而有的实验现象与自己的推断相去甚远，如蓝色石蕊试纸与浓硝酸反应的实验现象是先变红后褪色，锌片与浓、稀硝酸反应产生的气体是红棕色的，铝片居然不与浓硝酸反应，铜与浓硝酸、稀硝酸都能反应，也产生红棕色气体。

由于这些异常现象的出现，学生的好奇心得到了极大的调动，学习的兴趣极高，急于想搞明白其中的原因。

2、问题探究
面对实验过程中出现的异常现象，学生会提出各种各样的问题。

为了培养学生的探究能力，教师此时不宜直接告诉学生硝酸的强氧化性，而应根据探究式学习的基本规律，让学生主动经历知识的建构过程。

探究一：让学生再做蓝色石蕊试纸与浓硝酸反应的变色过程，提示学生思考曾经学过的哪一种物质有过类似的现象呢？表现了该物质的什么性质？学生通过实验现象的回忆和学生间的相互讨论，很快会想起氯气通入紫色石蕊试液先变红后褪色的现象，从而表现了次氯酸的强氧化性这一特点，学生会想到硝酸可能也具有强氧化性。

探究二：教师进一步提问，如何证明硝酸具有强氧化性呢？指导学生复习活泼金属与酸反应的规律，熟悉排在氢元素之后的金属一般不与酸发生反应产生氢气。

提示学生重做铜与浓硫酸反应的实验，并和铜与浓硝酸、稀硝酸反应的现象进行对比，学生已知道铜与浓硫酸在加热的条件下能反应，但不生成氢气，而是气体，表现了浓硫酸的强氧化性。

对比硝酸的实验，反应的产物也不是氢气，SO
2
学生可根据所得气体的颜色及反应物元素组成的特征，分析得出产生的红棕色气
体是NO
2，反应过程中氮元素的化合价由HNO
3
中的+5价降到NO
2
中的+4价，氮元
素化合价降低，HNO
3
表现了氧化性，而铜的性质不活泼，进而说明硝酸具有比较
强的氧化性。

至此，学生通过对比实验探究出了硝酸的强氧化性的特点。

那么，浓硝酸的氧化性与稀硝酸的氧化性有没有差别呢？在做铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验过程中，细心的同学会发现，虽然二者都产生了红棕色气体，但装稀硝酸的试管中底部并没有产生红棕色气体，而是在试管口部位才出现红棕色气体，而装浓硝酸的试管中则充满了红棕色的气体。

对比两实验中放出气体速率的快慢发现，装浓硝酸的试管中放出的气体的速率比装稀硝酸的试管中放出的气体的速率快，为什么会出现这样的差异呢？
探究三：让学生分别将浓硝酸、稀硝酸滴加到蓝色石蕊试纸上，看到浓硝酸使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，而稀硝酸只能使蓝色石蕊试纸变红。

学生分组讨论，分析产生这一差异的原因。

教师再提示铜与浓硝酸、稀硝酸反应放出气体速率的快慢的现象差异，分析其原因。

教师与学生共同探讨得出：浓硝酸的氧化性
比稀硝酸的强，浓硝酸与铜反应生成NO
2
，而稀硝酸与铜反应生成NO，然后NO
被试管口的氧气氧化成NO
2。

经过这一过程，学生的疑问经探究得到了很好的解决，培养了学生的思维能力和动手能力。

探究四：铜与稀硝酸反应生成NO气体，如何通过实验证明呢？请学生自己设计一个实验方案证明NO的生成。

由于时间关系，此实验的具体操作过程可留给学生课后进行。

在学生探究完硝酸的强氧化性之后，教师可提出冷的、浓的硝酸遇到铁、铝等金属时易发生钝化，一般不易与这些金属单质发生反应，同时指导学生自学硝酸的不稳定性和硝酸的物理性质。

3、课堂评价小结
经过学生的探究，学生对硝酸的强氧化性有了明确的认识，让学生自己总结硝酸的特性，教师可做简要的分析并指出，硝酸由于具有强氧化性，除了能与大多数金属反应生成相应的产物外，还可以与非金属单质碳等物质发生反应。