第七章第四节创新实验：葡萄糖银镜反应实验的改进设计 教学设计 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版高中化学必修二第七章第四节创新实验：葡萄糖银镜反应实验的改进设计 一、使用教材：人民教育出版社 高一年级 化学必修第二册 第七章第四节基本营养物质 二、实验药品与仪器：2% AgNO3溶液、2%氨水、10%葡萄糖溶液、10%NaOH溶液、试管、试管架、胶头滴管、量筒 三、实验创新要点： 教材中使用水浴加热，水浴加热装置复杂，需要用到铁架台、三角架、陶土网、烧杯、试管夹、酒精灯、火柴等多种仪器。此外水浴加热时间长，约5分钟才会出现明显现象。 改进实验后，银镜反应可在常温下快速发生，实验装置达到最简化，只需试管、试管架、胶头滴管、量筒；操作简单化；反应时间大大缩短，只需30s。 四、实验原理 在碱性溶液中，醛及某些含醛基的化合物能把银氨溶液中正一价银还原成零价银。细小的单质银颗粒均匀附着在试管内壁，形成光亮的银镜。溶液碱性增加，醛基还原性增强，无需水浴加热，该反应也能发生，通过振荡加快了化学反应速率。 （一）银氨溶液的配制 AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3 AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O （二）银镜反应原理 CH2OH（CHOH）4CHO+2Ag(NH3)2OH→CH2OH（CHOH）4COONH4+2Ag↓+3NH3↑+H2O 五、实验教学目标 （一）掌握葡萄糖所含官能团、了解醛基的检验方法，理解结构决定性质，培养学实验创新设计意识和探究意识。 （二）通过实验探究增强学生对银镜反应原理的了解，并在对实验条件的改进中，培养学生学习化学的兴趣，体验科学探究的过程。 六、实验教学内容 （一）结合影响化学反应速率的因素和碱性环境下醛基还原性增强的原理，增加溶液碱性有可能加快银镜反应的速率。但氨水浓度如果太大，会产生易爆炸的氮化银,会产生危险，因此选择加入氢氧化钠溶液。 七、实验教学过程 【导入】 糖尿病人尿液中含有葡萄糖，那么如何检测葡萄糖呢？ 【从实验中发现问题】 在人教版必修2中，介绍了葡萄糖的两种检验方法，关于银镜反应是这样描述的：在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3,溶液，然后一边振荡试管，一边逐滴加入2%氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止，得到银氨溶液。再加入1 mL10%葡萄糖溶液，振荡，然后放在水浴中加热，观察现象，记录现象出现的时间。 【提出问题】 学生在小组实验中提出问题，水浴加热时间太长，用到的实验仪器太多，能否让银镜反应在常温下，快速发生？ 【提出猜想】 针对学生的疑问，我带领回忆影响化学反应的外界因素知识点结合银镜反应的原理，带领大家积极讨论如何在常温下让银镜反应快速发生。最终有同学提出猜想：增加溶液的碱性，可能会让银镜反应在常温下快速发生。 【验证猜想】 为了验证该猜想，运用控制变量法进行了实验验证：在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3,溶液，边振荡试管，边逐滴加入2% 氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解，得到银氨溶液。再加入1 mL10%葡萄糖溶液，振荡后加入1 mL 10% NaOH溶液，持续振荡，观察现象，记录现象出现的时间。 两组实验对比结果如下： 表1 葡萄糖银镜反应 实验组 2% AgNO3 2% 氨水 10%葡萄糖 溶液 10% NaOH溶液 反应条件 银镜出现 时间 1 1 mL 恰好溶解 1 mL 0 水浴加热 5 min 2 1 mL 恰好溶解 1 mL 一定量 常温振荡 30 s 由数据可知，加入一定量的NaOH溶液，银镜反应能在常温下快速发生。 【提出问题】 接着有学生提出能否减少氢氧化钠的用量？基于这个提问部分学生设计了如下方案探究氢氧化钠的最佳用量。 【验证猜想】 在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3,溶液，边振荡试管，边逐滴加入2%氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解，得到银氨溶液。再加入1 mL10%葡萄糖溶液，振荡后分别加入5滴、15滴、25滴 10% NaOH溶液，持续振荡，观察现象。 【实验结论】 加入15滴10%NaOH溶液能让银镜反应在常温下快速发生。改进后的实验方法其优势在于：第一、反应时间更短；第二、实验装置更简单；第三、操作更简单。 【实验反思】 学生在发现问题、分析问题、解决问题的过程中获得了成就感，并体会到知识就是力量；作为一名老师，教会同学们获取知识的途径也是我的收获；当然，该实验还存在一定的不足例如，没有研究NaOH溶液的最佳质量分数。欢迎各位老师批评指正。 八、实验效果评价 （一）成功之处： 加入一定量的NaOH溶液，反应时间更短；实验装置最简化；操作更简单。 （二）不足之处： 没有研究NaOH溶液的最佳质量分数。 学科网（北京）股份有限公司 $$