铁置换铜反应实验演示及教学方法探讨开题报告

1. 研究目的与意义

多年来,人民教育出版社出版的《义务教育教科书·化学·九年级·上册》第五单元中，提出的将铁钉放人硫酸铜溶液中来验证质量守恒定律实验中，不仅希望学生观察到“化学反应前后总质量不变”，同时也希望同学们能看到“溶液由蓝色变为浅绿色，铁钉表面有红色物质”的现象。然而在实际情况中，常会出现铁钉表面未出现红色物质反而出现黑色物质的现象，并且很难在短时间内看到溶液由蓝色变为浅绿色，这些与预期不符的实验现象给教学带来了很大的困扰。同时，在教科版六年级下册科学课本第二单元第6课“化学变化伴随的现象”中也涉及到了本实验，这些错误的实验现象与前面所学的铁锈非常相似，很容易误导学生，使教学内容产生歧义。同时本实验在小学课本上用到的实验材料为玻璃杯与茶杯，很容易给学生造成生活器具可以用以实验的错误观念，且容易造成药品的浪费，用这样的方法在多个班级开设实验存在很大弊端。

不论是小学还是初中课堂中的演示实验，都应该力求现象明显，结果准确，最好附带有一定的趣味性，同时还要注意的是实验的可操作性，实验药品的易得、节约、回收循环利用问题。通过此次研究，希望能找出铁置换铜反应中出现的与预期不符的实验现象的原因，根据发现的问题不断改进药品材料、配方，提出一个最简便精确、绿色环保、符合实验预期现象的实验方案，并将其运用到教学中去。

本次研究的结果既可以解决演示实验中实验现象不准确的问题，同时也能解决实验材料难寻、实验药品浪费的问题。通过此次实验，不仅能对初中化学课堂中的铁置换铜实验有所了解与改进，对小学科学课堂教学也有很大的帮助。同时还能得到一个相对来说更为实用、准确的实验方案。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：（1）实验现象与预期不符的原因（2）如何缩短实验时长（3）如何使实验绿色环保（4）如何将实验结果恰当地运用到实际教学中预期目标： （1）明确错误实验现象产生的原因（2）将实验时长缩短至能立即观察到实验现象的范围（3）实验用材料、药品做到绿色环保，节约（4）制定出完善的实验方法，步骤等，且制定出一套能适用于实际教学中的实验方案（5）找出日常教学中药品回收循环利用的方式

3. 研究的方法与步骤

研究方法：实验法，对比法

步骤：一、找出实验干扰现象产生的原因

查阅相关资料，经过对比总结明确干扰现象产生的原因。 二、确定实验装置 采用显微镜为主的实验装置，以此做到微量实验。 三、选择实验药品 查阅相关资料，首先用硫酸铜溶液、氯化铜溶液、硝酸铜溶液对比哪种溶液的实验效果最好，取用这种溶液改变其比例，调整药品浓度，进行实验，找出最佳比例，选出最适合于本实验的药品配方。 四、结果处理 多次实验，记录实验书记及现象，同时查阅资料，得出实验结果。 五、设计教学方案 设计适用于中小学教学的方案，设计中小学药品回收利用的方法，设计装置改进的方法。

4. 参考文献

[1]于昊泉."制备Fe(OH)2的最佳方实验法".中小学实验与制备.2013,23(6):29-31[2]刘敬华，何志民.铁丝在氧气中燃烧的实验改进[J].化学教育.2007,28（10）：49[3]梁峻峰.Fe² 与KSCN溶液反应的实验改进[J].化学教育.2009，（5）：55 [4]周良，魏海，王会，李德前.以超细钢铁丝绵替代铁改进两个化学实验[J].化学教学.2018，（6）：76-79[5]姜跟华.对铁与硫酸铜溶液反应的实验探究[J].化学教与学.2013,（3）：93-94[6]胡滨.“硫酸铜溶液与铁钉反应”实验的改进[J].实验教学与仪器.2016，（10）：54-57

5. 计划与进度安排

1. 2022年11月12日－2022年3月19日：接受毕业论文任务书，查阅参考文献，完成开题报告。.制定实验方案，做好实验所需仪器设备和化学试剂等各项准备工作,进入实验室。

2. 2022年3月22日－4月29日：实验室进行实验，完成实验量的50％左右，接受中期检查。

3. 2022年5月2日－5月27日考察各因素对实验的影响，找到最优化反应条件，完成实验，整理归纳实验数据，进行结果分析与讨论，完成毕业论文。