化学试验研究与创新课件.ppt
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- 化学 试验 研究 创新 课件
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1、 高中新课程培训高中新课程培训高一化学培训:北京教育学院 何彩霞化学实验研究与创新 为什么研究?(为什么研究?(WhyWhy) 研究什么?(研究什么?(WhatWhat) 如何研究?(如何研究?(HowHow)思思 考考 课程改革的要求; 化学学科的特点; 新教材、新思路、新内容; “改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。” 基础教育课程改革纲要(试行)为什么研究?为什么研究? 新教材中增加或改进的内容; 实施新教材中碰到的问题;研究什么?研究什么?
2、 如何研究?如何研究? 多角度地进行; 增加或改进的实验是研究的对象; 实验也是研究的手段; 一、新教材更加重视化学实验一、新教材更加重视化学实验 二、树立新的实验教学理念二、树立新的实验教学理念 三、化学实验研究的基本思路三、化学实验研究的基本思路 四、对部分实验的分析与研究四、对部分实验的分析与研究内容内容1、注意使实验贯穿于教学的各个环节;2、吸收好的经验, 注意改进实验方法;3、在学生实验内容方面,增加了学生动手 实验、实践和联系生活实际的机会;4、在学生的课外活动方面,编排了学生的 家庭小实验;5、教材注意实验中的环境保护问题;6、在实验的表述方式方面,以图示的方法 简明直观地表述实
3、验过程或实验步骤;一、新教材更加重视化学实验一、新教材更加重视化学实验1 化学实验教学的价值取向 提高提高21世纪公民的科学素养;世纪公民的科学素养; 实验内容的选择注重联系实际; 实验基本操作训练突出培养科学方法、科学作风和科学习惯; 二、树立新的实验教学理念二、树立新的实验教学理念 知识与技能知识与技能 获取知识,形成观念,学习实验操作; 过程与方法过程与方法 学习科学方法,提高科学探究能力; 情感态度与价值观情感态度与价值观 激发学习兴趣,培养科学态度;2、拓展实验的教学功能(1) 强调多动手实验例如: “金属钠很软,可以用刀切割。” 但金属钠到底有多软,不亲但金属钠到底有多软,不亲手用
4、小刀切割是无法体会到的。手用小刀切割是无法体会到的。 3 重视实验的探究过程(2) 注重实验过程 例1:卤离子的检验 NaCl、NaBr、KI 溶液与AgNO3溶液反应一定会生成卤化银沉淀吗?怎样描述发生的现象? 例2:二氧化硫的漂白性 “向品红溶液中通入SO2气体后,品红溶液的颜色逐渐褪去。当给试管加热时,溶液又变成红色。” “逐渐褪去”, 褪去到什么程度? “加热”到什么程度呢? 品红溶液的质量分数0.01% -0.001%。例3:溴置换碘 旧教材: 把少量溴水注入盛着碘化钾溶液的试管里,用力振荡,观察溶液颜色的变化。 存在的问题: 因溴水呈橙色,反应后溶液也近于橙色,反应前后溶液颜色深浅
5、变化不大。 现象不够明显,证据不够充分。例4:实验4-9 “将少量新制的饱和氯水注入盛有KI溶液的试管中,用力振荡后,再注入少量四氯化碳,振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。”“少量”是多少? 如果氯水过量,生成的I2被进一步氧化生成HIO3,四氯化碳层呈无色而使实验失败。I2 + 5Cl2 + 6H2O 12H+ + 10Cl- + 2IO3- 如何再提出问题:如何再提出问题: 实验过程中发现的问题;实验过程中发现的问题;分析实验结论的不确定性;分析实验结论的不确定性; 对实验结论进行检验和改进对实验结论进行检验和改进。(3)强调实验的探究性实验研究的基本内容有两个方面 : 关于化学实验教
6、与学方法的研究; 对化学实验的研究与改进。 三、化学实验研究的基本思路三、化学实验研究的基本思路 例1: 实验4-10 溴置换碘 “将少量溴水注入盛有KI溶液的试管中,用力振荡后,再注入少量四氯化碳。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。”问题: 碘在不同溶剂中为什么会呈现不同的颜色?(一)(一) 实验现象和本质的研究实验现象和本质的研究例1:探讨碘在不同溶剂中的颜色探讨碘在不同溶剂中的颜色研究思路:研究思路:(1)将碘分别溶于不同溶剂,颜色?(2)同一溶剂不同浓度,碘溶液的颜色?(3)有两种溶剂存在时,碘溶液颜色如 何变化?(4)测不同溶剂的碘溶液的紫外光谱。实验结果: 碘在不同溶剂中形成的溶液颜
7、色正己烷、CCl4 紫色CH2Cl2、苯 紫红色乙醇、乙醚 棕色或棕红色乙酸乙酯、醋酸 棕色或棕红色 丙酮 褐色 加乙醚加乙醇I2苯I2正己烷I2CCl4I2CH2Cl2加H2O加CCl4I2乙酸乙酯I2乙醚I2丙酮I2乙醇两种溶剂存在时碘溶液颜色 紫外光谱测定结果 电荷迁移作用(Sov I2) 当碘溶解在溶剂(Sov)中,溶剂可以看作是可以提供电子对的Lewis碱,即电子对的给予体,如苯,可给予电子,醇类、醚类和胺类,是电子对给予体;而I2具有空的反键5p轨道,可以作为电子接受体。 这样I2与溶剂之间发生电荷迁移作用,可表示为: Sov I2 碘在有机溶剂中所形成的溶液的颜色,随溶剂的不同有
8、明显的差异,这主要与溶剂的性质及溶剂化作用有关。 Sov I2电荷迁移作用分析 对于饱和碳氢化合物或它们的氯代衍生物,由于给电子对的能力较弱,致使Sov I2 相互作用较弱,对碘的影响很小,因此碘分子保留了其蒸气的颜色,呈紫色。 强溶剂分子与碘连接形成Sov I2 给予接受配合物,I2的空的反键5p轨道作为电子接受体消弱了II键,结果轨道分裂能量增加,5p5p跃迁能量升高,因此这些溶液在可见光区的吸收峰向短波移动。 例2:二氧化硫的漂白性问题: 品红? 为什么SO2能使品红溶液褪色? 加热后为什么又能恢复原色?品红 品红的结构里有一个生色团,该生色团遇到亚硫酸后,生成不稳定的无色化合物,改变了
9、生色团的结构。这种无色化合物不稳定,遇热时,又分解为生色团。所以SO2能使品红褪色,加热时又能恢复成原色。品红与二氧化硫的反应: 试剂的品种 试剂的纯度、浓度与用量 固体试剂的颗粒度 其它条件(温度、压力、催化剂等) 实验操作程序(二)(二)实验条件的研究实验条件的研究例1:实验室制取二氧化碳: 用稀盐酸与大理石反应; 不用稀硫酸;问题: 因盐酸的挥发性,制得的CO2不够纯净。要制得较为纯净的CO2 ,怎么办? 用稀硫酸与碳酸钙粉末反应,反应速度?1 试剂的品种例2:Cl2的制取MnO2 + 4HCl MnCl2 + 2H2O + Cl2 用KClO3和浓HCl制Cl2 当盐酸浓度过低或KCl
10、O3过量时,产生黄红色气体ClO2 ,沸点283K,极易爆炸,应注意安全。 用固体食盐、高锰酸钾与浓硫酸共热Cl2 会产生氧化性很强的Mn2O7,发生爆炸。 有些试剂暴露在空气中容易变质,使用变质的试剂会影响实验结果,导致实验失败。如:过氧化钠2 试剂的纯度 例:锌与稀硫酸的反应 用稀硫酸与化学纯的锌粒反应,结果氢气难以从锌粒表面逸出,反应缓慢。 选用纯度低的粗锌粒,或在稀硫酸中加入几滴硫酸铜溶液,反应速率加快。问题: 在相同浓度的稀硫酸溶液中,含杂质的锌一定比纯锌反应快吗?实验内容: 取两支试管,分别加入5mL浓度为4mol/L的稀硫酸,向一支试管中投入纯锌粒,同时向另一支试管中加入表面形成
11、ZnHg齐的锌粒。对比两试管中放出氢气的快慢。实验结果: 在相同浓度的稀硫酸溶液中,含汞的锌比纯锌反应慢。 例:钠与氧气的反应 钠在高温下与足量氧气反应生成淡黄色的Na2O2,而在低温、氧气量不足时生成白色的Na2O: 2Na + O2(足量) Na2O2 4Na + O2(不足量) 2Na2O3 试剂的浓度与用量 “钠可以用来制取过氧化钠等化合物” 工业上制备过氧化钠的方法是将钠加热至熔化,通入一定量的除去二氧化碳的干燥空气,维持温度在453473K之间,钠即被氧化为Na2O,进而增加空气流量并迅速提高温度在573673K,即可制得Na2O2。 例1:“在通常情况下,干燥的Cl2不能与铁发生
12、反应,因此,可以用钢瓶储运液氯。”问题: 若有水蒸气存在时,Cl2可与许多金属剧烈反应。如: H2O 2Fe + 3Cl2 2Fe Cl34、催化剂问题: 其他金属能否发生类似反应? 含结晶水的化合物能否催化上述反应?例2: 趣味实验“滴水生烟” H2O Zn + I2 ZnI2 水是碘和金属反应的催化剂水是碘和金属反应的催化剂 不仅游离水有催化作用,即使存在于结晶水化物中的结合水,甚至那些容易分解生成水的物质,也有催化作用。 化学上常通过这些结晶水盐催化碘跟金属反应的难易,来粗略判断这些结晶水在结晶水盐中的相对稳定性。 虽然就热力学观点看,反应向左进行似乎有利,但Na在底部蒸发并对熔融的KC
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