课件43张PPT。 宁波市普通高中化学新课程教师培训
苏教版《实验化学(选修)》
专题1:物质的分离与提纯
课题1:海带中碘元素的分离及检验
课题2:用纸层析法分离铁离子和铜离子
课题3:硝酸钾晶体的制备宁波二中 于淑儿 专题一
课题1:海带中碘元素的分离及检验实验
课题2:用纸层析法分离铁离子和铜离子
课题3:硝酸钾晶体的制备
三个课题及相关的拓展课题,介绍了萃取、纸层析、重结晶等物质分离和提纯的基本方法,使学生在认识这些方法的同时,能够对这些方法的使用对象和选择思路有更进一步的认识,专题一的作用与地位:研究一种物质,首先要考虑的是怎样从混合物中将此物质分离出来并进行提纯,然后根据实际需要对该物质进行分析、检验或研究它的结构、组成及应用等。所以,物质的分离与提纯是化学实验的重要组成部分,也是化学实验的重要基础内容。将物质的分离与提纯作为本书的第一专题进行介绍,既为了体现分离、提纯知识在化学实验中的重要性,也为了使学生能够在后续的课题学习中进一步加强物质在分离与提纯过程中涉及的基础实验技能。 本专题的教学目标:
1. 了解物质的分离和提纯的基本方法,初步学会使用萃取、纸层析、重结晶等方法进行物质的分离与提纯。
2.了解从植物中分离、提纯某些元素的基本方法,熟悉其操作流程,对于整个实验过程有较深刻的体会。
3.学会查阅资料初步认识物质的性质,并能根据物质的性质确定分离和提纯该物质的方法。
4.根据已有知识,学会设计有关物质分离与提纯的实验方案,并能通过实验对实验方案进行评价和改进。
5.通过实验过程的体验,加强对实验价值的认识,并培养实事求是、严谨细致的科学态度。 课题1. 海带中碘元素的分离及检验
一.课程标准、学科指导意见及相关要求
1.基本要求:
知道物质分离和提纯的常用方法,能根据常见物质的
性质设计分离和提纯物质的方案,并初步掌握其操作技能。
2.本课题学习目标:
①理解从海带中分离和检验碘元素的原理
②熟悉从海带中分离和检验碘元素的操作流程
③掌握灼烧、溶解、过滤、萃取等基本操作
④理解萃取的原理及萃取方法的适用范围
⑤培养学生对化学实验的兴趣,养成实事求是、严谨细致的科学态度。 课题1. 海带中碘元素的分离及检验
一.课程标准、学科指导意见及相关要求
3.发展要求:
了解物质分离、提纯方法选择的一般思路,初步形成用化学实验解决问题的能力。
4.说明:
1.茶叶中含有哪些具体的物质和元素不要求学生加以记忆,但茶叶中的Ca2+,Al3+,Fe3+三种元素的检出方法中分离溶液中Ca2+,Al3+,Fe3+的方法原理可作为溶解平衡移动原理的一个实例
2.学生知道铝试剂是检验溶液中Al3+的一种较方便,灵敏的方法,但不要求记忆铝试剂是化学式和商品名.二.教学建议
1.实验前,熟悉从海带中提取碘元素的基本原理、基本流程和注意事项
(1)实验基本原理
海带等海藻植物中含有碘元素,将样品灼烧成灰粉,在灰粉中加水,碘元素便以I-的形式进入溶液,用适量的氯气或双氧水(H2O2)等氧化剂氧化I-,生成单质碘。然后检验I2的存在,并分离I2。有关反应的离子方程式为:
2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O
2I- + Cl2 = 2Cl- + I2
可使用淀粉溶液检验I2,用CCl4萃取并分液来分离出I2 (2)实验流程
①取5g干燥的海带,放入坩埚中
②在通风处加热灼烧干海带,待海带完全灰化后,冷却,再将灰分转移到小烧杯中
③向小烧杯中加入约30ml蒸馏水,煮沸2-3min,过滤,得滤液。
④在滤液中加入1-2ml 2mol/LH2SO4溶液,再加入3-5ml6%的H2O2溶液,或在滤液中加入1mL新制饱和氯水。取出少许混合液,用淀粉溶液检验碘。再向余液中加入2mLCCl4,萃取其中的碘。2.注重实验细节,提高实验的成功率
①应在通风处加热灼烧,或使用通风设备驱除白烟和难闻的气味(没有通风系统,为避免学生灼烧海带时造成空气污染,教师可以事先将一定量的海带灼烧好发给学生,再让学生进行实验。
②强调坩埚使用的注意事项:应边加热边搅拌,用坩埚钳夹持坩埚,用玻璃棒小心搅拌,使海带均匀受热,加快灰化的速度;移动坩埚必须使用坩埚钳,避免烫伤;灼烧完毕,应将坩埚放在石棉网上冷却,不可直接放在冷的实验台上,防止温度很高的坩埚骤冷而破裂
③试剂的浓度和用量对实验现象往往会有较明显的影响,因此,本实验应严格控制试剂的用量,尤其是氯水。过多会使I-氧化成IO3-,过少则降低产率。
④强调分液漏斗使用的注意事项:应选择小一点的分液漏斗,还要注意控制加入CCl4的量,2mL即可。
⑤强调萃取的细节: 课题2 用纸层析法分离铁离子和铜离子一、课程标准、学科教学指导意见相关要求
●基本要求 ①了解纸层析法(又称纸色谱法)的基本原理。
②理解利用氨水使Fe3+、Cu2+显色的原理。
③熟悉用纸层析法分离溶液中Fe3+和Cu2+的操作方法和步骤。课题2 用纸层析法分离铁离子和铜离子
二、实验原理和实验目的
●实验原理:将含有Cu2+和 Fe3+的溶液涂在滤纸一端,并在这一端用丙酮作展开剂,在滤纸的毛细作用下,展开剂携带待分离的物质沿滤纸纤维向上移动。由于Cu2+和 Fe3+的移动速度不同,一段时间后,Cu2+和 Fe3+距起点的距离会不同,从而达到分离的目的。Cu2+和 Fe3+可用氨熏显色。
( Fe(OH)3红棕色 Cu(NH3)42+深蓝色溶液)
课题2 用纸层析法分离铁离子和铜离子
(2)实验流程
(1)裁纸:以层析专用滤纸为好。若无层析滤纸,也可选取质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替。将滤纸裁成约 1.5cm×20cm的长方形。
取一支大试管,配一个合适的橡皮塞。在橡皮塞是下部用小刀切开一条缝,插入回形针以夹持纸条。
(也可将滤纸粘在表面皿上,将表面皿覆盖在烧杯上)(2)实验流程
(2)点样:点层析试样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。将饱和FeCl3和CuSO4混合液按1:1的体积比配成溶液(建议也可用FeCl3和CuCl2混合溶液)。用毛细管吸取样品溶液,在离滤纸条底端2cm处点一直径为0.3~0.5mm的斑点。注意斑点尽可能小。如果色斑颜色很浅,待溶剂挥发后,在原处重复点样。重复点样3~5次后晾干备用。(也可在离滤纸条底端2cm处用毛细管画一粗为0.3~0.5mm直线)
可用电吹风吹干滤纸或试样(2)实验流程
(3)配置展开剂
在小烧杯中加入适量的丙酮、浓盐酸、水(体积比1:3:2)混合均匀,作为展开剂
备用。(4)层析操作:在一支试管或小烧杯中加入适量的展开剂。将点过样的滤纸条平整地悬挂表面皿下,不可触及烧杯的内壁;滤纸条下端浸入展开剂中约1cm?,试样斑点必须在展开剂液面之上。展开剂借助毛细作用逐渐向上移动,样品中各组分因向上移动速度不同而随之展开。若大试管太长,(2)实验流程
(5)显色反应:用镊子取下滤纸条,放在盛有氨水的烧杯上方,进行氨熏课题3.硝酸钾晶体的制备课程标准,学科教学指导意见相关要求:
1.基本要求
(1)理解实验室中利用NaNO3和KCl制取KNO3的
原理
(2)学会利用结晶或重结晶的方法提纯固态物质
(3)学习减压过滤,了解热过滤。
(4)能设计粗盐提纯的实验方案
(5)进一步掌握并能熟练运用溶解、过滤、加热蒸
发、结晶等常用实验操作。
(6)加深对制备实验的认识,初步体会科学研究的
过程。课程标准,学科教学指导意见相关要求:二、实验原理
制备KNO3是利用不同物质的溶解度随温度改变而发生不同变化的原理。在NaNO3和KCl的混合溶液中,同时存在Na+、K+、Cl+和NO3-四种离子。升高温度,NaCl的溶解度几乎没有多大改变,而KNO3的溶解度却增大得很快。在高温下,蒸发溶剂,达到饱和的NaCl先结晶热过滤除去NaCl。然后,冷却降温,KNO3达到饱和而大量析出晶体,NaCl只有少量析出,从而得到KNO3粗产品。
初次结晶得到的晶体中常会混有些可溶性杂质。将所得晶体溶于少量溶剂中,然后进行蒸发(或冷却)、结晶、过滤,如此反复的操作称为重结晶。用重结晶法来提高KNO3的纯度。3.实验流程(1)固体溶解
称取20g NaNO3和17g KCl放入100 mL小烧杯中,加35mLH2O(此时溶液体积约为50mL)。加热溶解 (2)蒸发、热过滤
继续加热蒸发至原溶液体积一半(建议改为约40mL)。这时烧杯中有晶体析出(NaCl晶体),趁热用热滤漏斗过滤。滤液盛于预置2mL蒸馏水(防止NaCl析出)的小烧杯中自然冷却、结晶 3.实验流程(3)冷却、减压过滤
待滤液冷却至室温,进行减压过滤,尽量抽干得到较干燥的KNO3粗产品。称重。计算理论产量和产率。 3.实验流程
(4)提纯KNO3(重结晶)
除保留少量粗产品供纯度检验外,按粗产品:水=2:1(质量比)的比例,将粗产品溶于蒸馏水中。加热、搅拌、待晶体全部溶解后停止加热。(若溶液沸腾时,晶体还未全部溶解,可再加极少量蒸馏水使其溶解。)待溶液冷却至室温后抽干。得到纯度较高的KNO3晶体。(6)检验纯度
分别取0.1g粗产品和重结晶后的KNO3晶体放入小试管中,各加2mL蒸馏水配成溶液,各加2滴稀HNO3酸化,再加2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液,观察现象。(从溶液的浑浊程度判断Cl-含量的高低)4.实验注意事项
水蒸发量对KNO3产率的影响:控制好水的蒸发量是决定产率和产品质量的主要因素,当溶液蒸发至40mL时,NaCl能最大限度的结晶析出,同时KNO3不结晶。若溶液蒸发至教材指定蒸发量,大量KNO3与NaCl一起析出。若将溶剂蒸发过少时,在溶液的沸腾温度下KNO3远未达到饱和,第二步冷却的量会远小于饱和状态下析出的量,两者都会严重影响产率.
由于实验所用的各种原料量均很少,反应体系的热容小,热的溶液在空气中降温很快,因此当第一步加热蒸发完毕后,必须迅速进行热过滤,以防止由于溶液温度下降造成KNO3析出混于NaCl晶体中,使产物不纯或产率降低.再见课件120张PPT。《实验化学》专题2 物质性质的探究 宁波市鄞州中学
廖旭杲课题1 铝及其化合物的性质 实验一、铝与氧气反应的实验探究
将铝片剪成长5~8cm宽0.2~0.3cm的铝条,绕成螺旋状,一端绕紧一根火柴。实验时,用坩埚钳夹紧铝条的另一端,点燃铝条上的火柴,待火柴快要燃烧完时,将铝条伸入盛有氧气的集气瓶(瓶底盛有少量水)中,观察现象。高锰酸钾热分解法制氧气,用排水法收集铝条铝条没燃烧,实验失败改用铝箔取中间的一层这样裹着火柴再来烧一次!燃烧太剧烈了,我的相机自动拍成了这样……实验二:铝表面氧化膜的实验探究 (1)取三小块铝片,将其中两块铝片分别用砂纸擦去表面的氧化膜。
(2)将一块擦去氧化膜的铝片放入20mL
0.5 mol·L-1CuSO4溶液中,观察铝片表面的现象。
(3)将一块未擦去氧化膜的铝片放入20mL
0.5mol·L-1CuSO4溶液中,观察铝片表面的现象。
(4)取步骤(3)中的铝片,用水冲洗后,放入盛有3mL6.0mol·L-1NaOH溶液的试管中,观察铝片表面的现象。1~2min后取出铝片,洗净,再放入盛有20mL
0.5mol·L-1CuSO4溶液的试管中,观察铝片表面的现象。 实验三: 铝配合物的生成 取两支试管,分别加入1mL1.0mol·L-1AlCl3溶液。
(1)在一支试管中逐滴加入6.0 mol·L-1NaOH溶液,边滴边振荡试管,观察实验现象。
(2)在另一支试管中滴加2mL10%NH4F溶液,再滴加1mL3.0mol·L-1NH3·H2O溶液,边滴加边振荡试管,观察实验现象。有毒,对人体有害氯化铝溶液,无色透明氯化铝溶液中加入氟化铵溶液后,出现了浑浊,
始料未及!氟铝酸铵( (NH4)3AlF6) 氟化铝铵 分子量 195.00 ,
性状 白色或浅灰色粉末,微溶于水。 再滴加氨水后!改用氟化钠溶液,配离子生成时没有出现沉淀,但再滴加氨水后,仍旧……!?AlCl3中+NaOH+NH4F+NaF+NH3·H2O+NH3·H2O静置一段时间后的沉淀,呈粉末状六氟铝酸铵沉淀,颗粒较小,呈粉末状氢氧化铝絮状沉淀,颗粒较大 能否确定该白色就是氢氧化铝呢? 再看一个对比实验。实验四:培养明矾晶体 (1)向250mL烧杯中加入120mL比室温高10~20℃的水,分批加入明矾晶体,用玻璃棒搅拌,至晶体不再溶解为止。待溶液自然冷却到比室温高3~5℃时,将溶液倒入另一只烧杯中,用硬纸板盖好,静置过夜。
(2)从烧杯中选取2粒形状规则的小晶体作为晶核,将所选的晶核用细线轻轻系好。
(3)把步骤(1)中配制的明矾溶液倒入另一只烧杯中,注意不要将已结晶出来的明矾倒出,再向溶液中加入适量明矾,加热使其成为比室温高10~20℃的饱和溶液。待溶液开始自然冷却时,将小晶体悬挂在烧杯的中央,用硬纸板盖好烧杯,静置过夜。
(4)每天把细线系着的明矾晶体取出,重复步骤(3)的操作,直到晶体长到一定的大小。实验四的注意事项:①配制的明矾溶液一定要饱和,每次把母液配成30~40℃的溶液,有利于晶核的快速长大,不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶核会被溶解。②选取形状完整的小晶体作为晶核。③溶液饱和度太大产生不规则小晶体附在原晶核之上,晶体不透明;饱和度太低,成长缓慢或溶解。 拓展课题2-1 铝热反应1.将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,在其中一只纸漏斗的底部剪一个小孔,用水润湿,再与另一个纸漏斗套在一起,有孔纸漏斗置于内层(使纸漏斗每边都有4层),架在铁架台的铁圈上,其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。
2.将5g干燥的氧化铁粉末、2g铝粉均匀混合后放在纸漏斗里,在混合物的上面加少量氯酸钾,再在混合物中间插一根镁条。点燃镁条,观察实验现象。
3.设计实验,检验从纸漏斗下端落下的金属是否为铁。整装待发用铁皮做的酒精灯灯罩(内衬一个纸漏斗)做容器镁条的pose有讲究先放镁条,再放铝热剂像栽树不?加点氯酸钾挪到走廊上来做!点燃镁条,你怕吗?用这样的火炬,你还怕吗?点火课题2 乙醇和苯酚的性质 实验一、乙醇、苯酚与金属钠的反应
在两支干燥的试管里各加入2mL乙醚,向其中一支试管中加入1mL乙醇,向另一支试管中加入约1.5g苯酚,振荡。再向上述两支试管中各加入一小块(绿豆大小)吸干煤油的金属钠,观察、比较实验现象。今天雨夹雪,好冷哟!,我用热水给苯酚热热身实际时间是2008年1月21日(相机日期有问题)记得打开瓶盖哦!天太冷,为控制变量,准备开水煲!新拆封的钠准备三小块钠,做对比实验实验1:室温下,以乙醚为溶剂,做乙醇和苯酚的对照实验钠在乙醚中,纹丝不动用乙醚作溶剂时,钠均沉在底部乙
醇苯酚乙醇快!实验2:室温下,做无水乙醇和熔融苯酚的对照实验仍是乙醇快!无水乙醇熔融苯酚开水浴实验3:用沸水浴控制温度,做无水乙醇和熔融苯酚的对照实验钠块均浮在上面游动,在乙醇中产生的气泡快分别滴加两滴酚酞后用pH试纸来测无水酒精和熔融苯酚的酸碱度乙醇 苯酚 用pH试纸来测酒精溶液和苯酚溶液的酸碱度乙醇 苯酚 实验二、乙醇的氧化反应 取一支试管,向其中加入1mL2mol/LH2SO4溶液,再滴加3~5滴5%K2Cr2O7溶液,然后滴入乙醇,振荡,观察实验现象。 实验三、乙醇的脱水反应 在如下附图一装置中加入15mL浓硫酸与乙醇(体积比3:1)的混合溶液,加入少量沸石,在洗气瓶中加入2mol/LNaOH溶液,迅速加热到170℃
①将生成的气体通入2mL溴水中
②将生成的气体通2mL0.1mol/LKMnO4(H+)溶液中观察现象 (1)将浓硫酸与乙醇按比例预先混合可以节省时间,同时使实验更加安全
(2)加热时最好使用排灯,可以使温度更加迅速升高到170℃ 实验四、苯酚的物理性质(1)观察苯酚的颜色、状态,小心闻苯酚的气味。
(2)在试管中加入2mL蒸馏水,逐渐加入少量苯酚晶体,边加边振荡,直至试管中出现明显浑浊,静置片刻。
将上述试管放在80℃以上的热水浴中加热一段时间,观察实验现象。实验五、苯酚的化学性质(1)通过实验观察苯酚水溶液分别与三氯化铁溶液、溴水的反应。
(2)设计并进行实验,比较盐酸、碳酸、苯酚的酸性强弱。苯酚与溴水的取代反应实验
苯酚溶液要稀一些,溴水的浓度尽量大一些,最好用饱和溴水。当出现白色沉淀时,即停止滴入溴水。
问题1:根据反应式,“过量溴水”应理解为溴水中溴的物质的量达到或略超过苯酚的三倍。那么,溴水不足量时,是否会生成白色沉淀?
问题2:根据取代反应的规律,由苯酚到三溴苯酚,应是一个在羟基的邻、对位逐步取代的过程。那么,溴水不足量时,中间溴代产物主要是什么?它们是否也会沉淀出来?能否认为在稀苯酚溶液中加浓溴水,出现的白色沉淀一定是三溴苯酚?参考文献:《化学教学》2001年第8期P7:
苯酚与溴水取代反应的研究(秦丙昌等)
溴水不足量时,也可生成白色沉淀,此时产物的总体组成为复杂混合物,白色沉淀在多数情况下也是混合物;溴水足量时,产物为三溴苯酚白色沉淀。
在盛有少量稀苯酚溶液的试管中逐滴加入浓溴水,边加边摇,直至反应混合物刚由白色变为浅黄色为止(溴水稍过量),然后滴入少许NaHSO3溶液,使浅黄色褪去,此时观察到的白色沉淀就是三溴苯酚。
拓展课题2-2 苯酚与甲醛的反应1.合成线型酚醛树脂:取一支试管,加入2.5g苯酚、2.5mL40%甲醛溶液,再加入2mL浓盐酸,振荡、混匀,塞上带玻璃导管的橡胶塞,置于沸水浴中,加热58min。将试管从水浴中取出,并把生成物倒入培养皿中,观察生成物的颜色和状态。
2.合成体型酚醛树脂:取一支试管,加入2.5g苯酚、3.5mL40%甲醛溶液,再加入2mL浓氨水,振荡、混匀,塞上带玻璃导管的橡胶塞,置于沸水浴中,加热5~8min。将试管从水浴中取出,并把生成物倒入培养皿中,观察生成物的颜色和状态。
3.实验完毕应及时清洗试管。如果不易洗涤,可以加入少量乙醇,浸泡几分钟,然后清洗。课件46张PPT。专题4 化学反应条件的控制 宁波市第四中学 虞君实验化学一、课程标准的要求 认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用,初步掌握控制反应条件的一些方法。 二、本专题设置的目的 “化学反应条件控制”的设置不仅是为了帮助学生获取知识,训练其实验技能,更重要的是为了帮助学生学习一些重要的科学方法,形成严谨的科学态度,并能通过对反应条件的选择及控制来体验探究问题、解决问题的过程,从而培养学生的综合能力。 三、本专题的教学目标 1、初步探究浓度、温度、压强、催化剂等因素对化学反应速率和化学平衡的影响。
2、初步认识实验方法的选择对于提高实验效率的重要性,体会反应条件的控制在化学实验中的重要性。
3、尝试用实验比较法来寻找实验的最佳条件,认识实验比较法的价值。
4、通过实验,提高处理实验数据和分析实验结果的能力。课题1 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素一、学科指导意见的相关教学要求 二、本实验基本原理及其在实验化学中的地位 实验的依据及基本原理在知识预备中予以体现,向硫代硫酸钠溶液中加入稀硫酸,生成不溶于水的硫,溶液变浑浊
S2O32- +2H+=SO2↑+S↓+H2O
溶液混合后出现浑浊的快慢,实际上反映了反应速率的大小。通过实验可以发现,同一温度下,不同浓度的硫代硫酸钠溶液与硫酸溶液反应,出现浑浊的快慢不同;反应温度不同时,相同浓度的硫代硫酸钠溶液与硫酸反应,溶液出现浑浊的快慢也不同。因此,可以通过控制硫代硫酸钠溶液和硫酸溶液的浓度,反应的温度来研究反应速率和这些因素的关系。 在当前的中学化学实验研究中,有关实验装置的选择或改进比较受人关注,而对于反应条件的探索则往往不受重视,而某些反应条件的选择,往往是决定实验成败的决定因素。本课题中硫代硫酸钠与酸反应的反应速率的快慢主要受反应物的浓度、溶液的温度以及PH等因素的影响。通过探究这些问题,使学生能够对这些反应条件的重要性有切身的体会和认识,并且能够通过对实验条件的探究掌握科学的实验研究方法。 三、实验方案、实验操作要点及主要实验现象 (一)探究浓度对反应速率的影响具体操作:
1、取两张白纸,用黑色记号笔在合适的位置画上粗细、深浅一致的“+”字。
2、取两个50 ml的锥形瓶,编号为1、2号,向1号锥形瓶中加入10ml 0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液,向2号锥形瓶中加入5ml 0.1mol·L-1的Na2S2O3溶液和5 ml蒸馏水,然后把两个锥形瓶放在划有“+”字的白纸上。
3、另取两支试管,各加入10ml 0.1mol·L-1 H2SO4溶液,然后同时将该溶液分别倒入1、2号锥形瓶,开始计时,到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“+”完全遮盖时,记录所需的时间,并及时填至表格中。表1说明:1、本组实验在室内温度为10℃时进行。
2、把硫酸全部倒入锥形瓶之后开始计时。
3、从锥形瓶的上方向下观察“+”字被遮盖。
4、最后锥形瓶内液体呈乳白色。表2(二)探究温度对反应速率的影响 具体操作:
1、取一个50 ml锥形瓶,编号为4号,向其中加入10ml 0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液,向一支试管中加入10ml 0.1mol·L-1 H2SO4溶液,同时放入盛有热水的烧杯中。
2、一段时间后取出锥形瓶放在划有“+”的白纸上,将H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中,计时,等“+”字完全被遮盖时,记录所需时间,并记录于表格中。表3实验说明:同表一 由于2号锥形瓶计时为12秒58分,实验时间太长,而1号与4号相比较,时间相差也比较多,因此,又做如下几个对比实验。 增加的几个对比实验。 表4表5四、实验注意事项及教学建议 1、如果室内温度过低,建议采用0.2mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.2mol·L-1 H2SO4溶液,除室温外另选温度最好不要超过25℃;如室内温度偏高,可以采用0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1mol·L-1 H2SO4溶液,除室温外,另选温度不用超过40℃。
2、“+”字不必划得太深,太粗,否则实验时间太长, 0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1mol·L-1 H2SO4溶液反应后的液体呈乳白色, 0.2mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.2mol·L-1 H2SO4溶液反应后的液体呈浅黄色。 3、本课题涉及的化学理论知识已在“化学反应原理”模块中学习,所以在学习中要突出研究影响化学反应速率条件的实验方法。因此实验活动显得尤其重要,重在过程与方法。
4、考虑到“实验化学”教学具体落实有许多困难,课题可以与“化学反应原理”模块中的相关内容进行整合教学,这样既有利于理论知识的具体应用,又减轻了任课教师、实验员的工作压力。
5、教材主编说实验化学不应成为一本“照方配药”的实验册,在每一个的课题研究中,希望学生积极思考,精心设计,大胆实践,以提高自身的科学探究能力,所以教材中虽然已提供了实验的方案设计内容,但教师还可提出与实验相关的问题,促使学生自行考虑和设计实验方案、实验步骤、绘制表格,以及数据记录及处理、课题反思等。 拓展课题:蓝瓶子实验
1、增大葡萄糖的加入量,则溶液褪色快,但加入量太多,褪色太快,看不到溶液颜色慢慢变浅的过程。
2、增大氢氧化钠的加入量,溶液褪色快,但从安全性考虑,氢氧化钠浓度不应过大。
3、增大亚甲基蓝的滴加量,则溶液颜色变化周期短。
4、升温可使溶液变蓝色的时间短,若室温过低,可把葡萄糖溶液先微热至25℃左右。
5、通过对比实验得出,在25℃左右,100毫升的水中,加入2克葡萄糖,1克氢氧化钠,再滴入几滴2%的亚甲基蓝试液,溶液褪色及振荡后显色时间合理,适合做演示实验之用。 课题2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 一、学科指导意见的相关教学要求二、本实验基本原理及其在实验化学中的地位 催化剂能使反应的活化能降低,使活化分子所占的百分比增大,从而使化学反应速率增大。本课题主要是通过比较不同催化剂对过氧化氢分解速率的影响的差异,找到过氧化氢分解的最佳催化剂。判断双氧水分解速率的大小,可以通过测定单位时间内双氧水分解放出氧气的体积或者生成一定量氧气所需的时间进行比较,从中认识到催化剂的种类、用量及其性状的选择对实验效果的影响。同时通过对实验现象的观察、对比和分析,加深学生对化学反应条件控制的重要性的认识,完善反应条件对化学反应速率的影响的知识体系,从而引起学生的探究意识,提高学生的观察、思维等能力。 三、实验方案、实验操作要点及主要实验现象 实际操作中遇到的问题:
①收集到的气体不多
②导气管中导出的气泡不连续、不稳定
③读数困难 1、不同用量的同种催化剂对双氧水分解反应速率的影响 具体操作:
在250 ml锥形瓶中加入0.1g(0.2g) MnO2 ,用滴定管加入5 ml 10%的双氧水溶液,计时,反应进行中保持量气管两端液面相平,记录不同时刻气体的体积,并填入相应的表格中。 表一2、不同的催化剂种类对双氧水分解反应速率的影响 实验操作步骤:
在250 ml锥形瓶中加入0.2g催化剂,用滴定管加入5 ml 10%的双氧水溶液,计时,反应进行中保持量气管两端液面相平,记录不同时刻气体的体积,并填入相应的表格中 表二实验说明:
①本实验是在室内温度5℃时进行,从双氧水浸没催化剂开始计时。
②每组数据都应减去5 ml,才是这段时间内得到的O2体积。
③MnO2为粉末状(颗粒状MnO2缺),CuO为自制(碱式碳酸铜分解)。实验室提供的CuO和Fe2O3经实验无明显催化作用。
④MnO2、CuO催化速率比较均匀,活性炭、FeCl3的催化效果是先慢后快,而CuCl2是先快后慢。用MnO2作催化剂性状无明显变化,活性炭要漂浮,FeCl3溶液颜色会有点变化。
⑤经实验,沙子也有催化双氧水分解的作用。四、实验注意事项及教学建议 1、当O2产生量较少时,可用量程小的仪器计量。按照教材提供的装置,5 ml双氧水体积应在测量结果中扣除,或者比较催化剂催化效果时,可从15秒以后得到的气体体积进行比较。
2、双氧水分解的催化剂种类很多,不应局限在教材中提供的范围之内,应让学生自主寻找可能催化双氧水分解的催化剂,教师要引导学生去寻找可能的催化剂(如过渡元素化合物),不要轻易下结论确定哪种催化剂对双氧水分解的催化效果最好,以学生实验结果分析,自行得出结论为准。
3、实验开始前,应明确告知学生本实验应注意的事项和细节,保证实验顺利进行,预先拟定具体的研究方法,操作步骤及绘制好相关表格,在实验中及时把有关的实验现象和数据填在表格中,实验之后进行结果分析,并书写实验报告。
4、本实验至少需两位同学合作进行,可利用此课题培养学生的合作精神,事先应指导学生明确分工,合作完成。
5、本课题可以与化学反应原理模块中的相关内容进行整合教学。 拓展课题:蔗糖的燃烧 1、用活性炭做催化剂实验效果不是非常理想,如提高混合物的量,则仍可以生成“黑蛇”。
2、用香烟灰、砻糠灰做催化剂,实验效果非常好。
3、蔗糖与碳酸氢钠的混合物堆成锥状,则游出的是细长的“黑蛇”。若把混合物平摊,也能引起蔗糖的燃烧,得到的“黑蛇”粗而短。
4、蔗糖需干燥,与碳酸氢钠8:1混合,在研钵中研磨一下,不需太细。若蔗糖比例大(如16:1),仍有“黑蛇”生成,只是蛇身细短了些。若碳酸氢钠比例太高(如1:1),则生不成“黑蛇”。
5、在实验中,若得到的“黑蛇”比较短,则可适当增大蔗糖与碳酸氢钠混合物的量。 课题3 反应条件对化学平衡的影响 一、学科指导意见的相关教学要求二、本课题基本原理及其在实验化学中的地位 1、在氯化钴溶液中,存在着如下平衡: 将溶液稀释时,平衡向正方向移动,溶液的颜色由蓝色逐渐变为粉红色,增大Cl-的浓度,会使平衡向逆方向移动,溶液逐渐变为蓝色。2、二氯化钴的水合物在加热时会逐渐失水,呈现不同的颜色,因为存在下列平衡,温度改变,平衡发生移动。3、乙酸乙酯的水解: 中性时,即使加热,水解速率也很慢,而酸或碱对它有催化作用。酸可加速此反应达到平衡,而碱不仅起到催化作用,还可中和产物中的酸,使平衡向正方向移动。因此,用碱作催化剂水解效果更好。 本课题主要研究浓度、温度、压强、酸度等因素对化学平衡移动的影响。“氯化钴溶液颜色的变化”和“乙酸乙酯水解条件的比较”这两个基础课题涉及的原理都比较简单,完全在学生的认知范围内,且实验用品简单易得,实验现象也非常明显,便于学生操作和进行实验探究,而且这两个实验在有关化学平衡移动的实验中较为典型。 三、实验方案、实验操作要点及主要实验现象
1、氯化钴溶液颜色的变化
⑴观察稀释酸性CoCl2溶液时颜色的变化
具体操作:
在一支试管中加入约3ml 0.5mol·L-1 CoCl2的溶液,再慢慢滴加约6ml浓盐酸,观察现象。将上述试管中的溶液一分为二,置于两支试管中,向其中一支试管中加入约3ml蒸馏水,与另一支试管对照,观察现象。 实验现象:
向红色的CoCl2溶液中滴加浓盐酸,溶液先变紫色,最后变蓝色。向其中一支试管中加入3ml水之后,溶液先变紫色最后变成粉红色。 实验说明:
①若加入6ml浓盐酸之后,溶液仍显紫色,可再加入适量浓盐酸,直至溶液变蓝色。
②教材中,0.5mol·L-1 CoCl2溶液及浓盐酸的使用符合实验的实际情况,若氯化钴溶液太稀,或盐酸浓度较小,则颜色变化有困难。 ⑵观察受热时CoCl2溶液颜色的变化
具体操作:
取一支试管,加入3ml 95%乙醇溶液和少量(2-3小粒)的氯化钴晶体(CoCl2·6H2O),振荡使其溶解,再逐滴滴加蒸馏水,至溶液恰好呈粉红色,然后用酒精灯加热该试管片刻。观察上述实验中溶液颜色的变化。
实验现象:加热时溶液由粉红色变蓝色。粉红色紫色蓝紫色蓝紫色
蓝色
实验说明:
①加2-3小粒氯化钴晶体溶液颜色太浅,可适当提高加入量。
②若95%乙醇溶液中加入适量氯化钴晶体已显粉红色,则不必再滴加蒸馏水,若加入水太多,则加热后看不到明显的颜色变化。
③可采取在3ml无水酒精中加入少量氯化钴晶体(呈蓝色),然后再逐滴滴加蒸馏水,使溶液恰好呈粉红色(蓝色→紫色→粉红色)。
④若直接加热,颜色变化太快,紫色和蓝紫色可能难以观察到,如采取水浴加热,则能明显观察到溶液由粉红色→紫色→蓝紫色→蓝色的过程。(如果加入氯化钴晶体量多,则发生颜色变化的温度会低些)2、乙酸乙酯水解条件的比较 具体操作:
⑴取三支试管,编为1、2、3号,分别注入4ml蒸馏水、4ml 2mol·L-1的H2SO4溶液、4ml 4mol·L-1的NaOH溶液。在试管1、2中,各注入2滴甲基橙指示剂,试管3中滴加2滴石蕊试液,使三支试管中溶液的颜色分别为橙色、红色和蓝色。
⑵在三支试管中,各加入2ml乙酸乙酯,用直尺量出三支试管中乙酸乙酯层的高度,振荡后,再一次量乙酸乙酯层的高度,把两次结果填入表格中。
⑶将三支试管同时放入热水浴中(65℃左右),加热约五、六分钟后(加热过程中不振荡),观察现象,用直尺量出三支试管中乙酸乙酯层的高度,振荡后,第二次量取乙酸乙酯层的高度,最后等溶液冷却后再量乙酸乙酯层的高度,把结果填入表格中。 实验结果:实验说明:
⑴按照教材进行实验,且最后不振荡,乙酸乙酯的体积无明显变化。
⑵本实验需在60℃以上进行,否则效果不明显,但一般不超过70℃。本实验温度控制在65℃左右。
⑶加热后,由于液体受热,体积增大,所以下层液体高度都有所上升,难以比较实验结果。因此本实验采用直尺量乙酸乙酯的高度变化进行比较,即使试管的规格有差异,也可以通过高度差换算出乙酸乙酯体积的减小量。(如本实验高度为1毫米的液体相当于0.125ml)
⑷加有氢氧化钠溶液的试管在加热后,下层液体颜色褪去。
⑸经过对比实验可知,适当增大H2SO4和NaOH浓度,则实验效果会更明显。为增大液体间的接触面,试管的口径可以适当大一些。 四、教学建议 1、教学中要善于引导学生自主设计实验方案,认真观察实验现象,并组织开展问题的讨论。如在“氯化钴溶液的颜色变化”教学中,可以提出如下问题,引导学生进行讨论、思考:能否利用氯化钴试剂的含水量、改变温度等因素都会导致其颜色发生变化,设计一个变色温度计?在“乙酸乙酯水解条件的比较”的教学中,可提出如下问题,引导学生讨论思考:是否可以试着将乙酸乙酯层进行染色,使水解现象更明显?
2、预先拟定具体的研究方法、操作步骤,在实验中及时把有关的实验现象和数据填在表格中,实验之后进行结果分析,并书写实验报告。
3、本课题可以与化学反应原理模块中的相关内容进行整合教学。 1、在淀粉溶液中,加入一定量的稀硫酸酸化,滴加碘水之后加热至60℃左右,溶液褪色慢。
2、温度越高,蓝色褪去越快,恢复原溶液的蓝色所需时间越长。
3、在淀粉溶液中加入一定量的氢氧化钠溶液,加碘水,不显蓝色。
4、本实验的淀粉浓度不宜太小,一般要求2%以上。做对比实验时的水温最好在60℃以上。 拓展课题:淀粉与碘显色现象的探究不当之处,请多多指正!
谢谢!课件41张PPT。专题6 物质的定量分析浙江省北仑中学 於开阳实验内容特点注重自主探究注重与理论联系注重学生的生活经验一、实验内容的特点二、新课程化学实验教学的策略3、积极引导学生质疑探究,培养探究精神和实验能力。1、了解教材内容的前后联系,把握教学的阶段性。2、着力培养对实验现象的观察和分析能力。二、新课程化学实验教学的策略1、了解教材内容的前后联系,把握教学的阶段性。实验内容的编排方式分散集中化学1化学2有机化学基础化学反应原理物质结构与性质化学与生活化学与技术实验化学本专题在实验化学中的地位和作用 在化学研究中,我们不仅需要知道化学物质的组成元素、组成成分,而且需要知道某物质组成元素、组成成分的含量,这就需要用定量分析的方法来测定。定量分析在科学研究中的重要性是不言而喻的。
本专题以融生活和化学知识于一体的两个课题为主线,介绍定量分析的一般过程、定量分析实验方案的设计方法、常用定量分析仪器的使用方法,以及如何记录和处理实验数据等内容。
课 题1
食醋总酸含量的测定酸碱中和滴定在各模块中的呈现化学反应原理化学反应原理化学反应原理实验化学一、本课题的教学目标实验新特点1.移液管的使用
2.指示剂的选择
3.相对平均偏差的计算
4.涉及滴定曲线
5.运用中和滴定原理设计实验方案解决实际问题(与旧人教版比较)实验原理 1.化学反应原理:
CH3COOH+NaOH = CH3COONa + H2O
HnA(有机酸)+nNaOH = NanA + nH2O3.实验数据的处理:
m(CH3COOH) = c(NaOH)·V(NaOH)·M(CH3COOH)
100mL食醋中所含醋酸的质量为:
m′(CH3COOH) = c(NaOH)·V(NaOH)·
M(CH3COOH)× ×
根据3次接近的平行测定值,可计算食醋中总酸含量的平均值。平均相对偏差的计算绝对偏差(di)表示测定值(xi)与平均值(x)之差:
di=xi-x, x=
平均偏差(d)为各个单个偏差的平均值:
d= =
相对平均偏差:Rd = ×100% x1+ x2+x3+…+xnnd1+ d2+d3+…+dnn|x1-x|+|x2-x|+|x3-x|+…+|xn-x|nnd实验准备实验方案实验方案 仪器的洗涤溶液的装配★NaOH标准溶液配制记录与结论1.白醋:效果较好
2.香醋:稀释10倍
3.陈醋: 颜色很深,影响终点判断注意事项 (1)移液管尖嘴残留液体的处理
(2)滴定前后碱式滴定管中不能有气泡
(3)滴定管使用前要用待盛放的溶液润洗
锥形瓶不能用待测液润洗
(4)滴定终点的判断
(5)读数时是否平视几个关健
实验操作
交流与讨论 可结合教学参考102页的说明。 拓展课题6-1 配制并标定氢氧化钠溶液
(1)配制NaOH饱和溶液,放置一段时间后,吸取上 层清液,稀释到约0.1mol/L,即可得NaOH标准溶液。
(2)用邻苯二甲酸氢钾(HOOCC6H4COOK)作为基准物质,以酚酞作为指示剂,标定上述NaOH标准溶液。 m/M = c(NaOH)×V(NaOH) 记录与结论实验几点说明1.邻苯二甲酸氢钾的质量的称量可以用分析天平。
2.氢氧化钠溶液的稀释应用新煮沸而又迅速冷却的蒸馏水。
3.邻苯二甲酸氢钾的溶解应小心振荡,需要一定的时间。
4.从相对平均偏差来看,实验结果在误差范围之内,建议教师氢氧化钠标准溶液的浓度采用0.1000mol/L。
5.教师应对学生说明有效数字的运算方法。
教学建议1.课时分配
第一课时:食酸的分类,食醋总酸含量的测定原理,
滴定过程中pH的变化以及实验数据的处
理方法。
第二课时:通过氢氧化钠标准溶液的配制和标定,复习滴定管的使用和中和滴定操作,练习移液管的使用。
第三课时:课题方案的设计与论证。完成食酸总酸含量测定的实验与评价。分组公布实验方案,
说出各自的困惑各组对各种方案
进行质疑与评价学生设计实验方案实验与评价初步实施实验方案 细化实验方案 432561食酸总酸
含量的测定2.教学设计思路(课题方案设计教学)课 题 2镀锌铁皮锌镀层厚度的测定
知识与技能
⑴学会用电子天平称量物质的质量。
⑵学会用化学方法测定镀锌铁皮的锌镀层厚度。
⑶了解测定过程中产生误差的原因,并能对实验中的数据进行处理。
⑷学会书写定量测定与分析实验报告。
过程与方法
通过实验使学生进一步掌握定量分析的一般方法。
情感、态度、价值观
提高学生的实验兴趣,培养学生勤与创新、敢与实践的科学 品质。教学目标 在“知识预备”部分的教学中,教师首先要引导学生复习和探究锌、铁的性质,复习原电池反应、电镀的工作原理,使学生不仅掌握教材上介绍的测定原理和测定方法,而且让学生尝试自己设计多种实验方案,并进行预备实验,找出较好的测定方法。
在数据记录与处理的教学中,建议教师提醒学生注意数据的记录、误差和有效数字的运算规则。教学建议h =△m/(2ρS)实验原理△m:①用____________________测量反应前后的质量
② 用________________来溶解铁皮表面的锌镀层电子天平(0.001g)6 mol/LHCl引导学生设计方案镀锌铁片在HCl中产生H2的速率由快迅速转慢实验现象说明: 1、该现象非常明显,学生很容易做出判断
2、不宜用硫酸替代盐酸做该实验
3、耗时短,大约2分钟即可完成1、镀锌铁片反应前后质量的精确测量与读数。
2、锌在酸中完全溶解后,产生氢气显著变慢,准确判断锌完全反应是本实验最重要的一环。若判断过早则会使锌未完全溶解;若过迟会使铁部分溶解,都会增加实验误差。
3、数据的准确记录与处理及误差分析。操作要点记录与结论一些思考 在本课题中,用到了精度达0.001g的电子天平。由于在以前的化学实验中并不需要该仪器,所以一般来讲相当学校目前可能并不具有该实验仪器,再加上该仪器价格不菲及相关领导可能没有及时给予重视,则很可能造成经费不宽裕的地区或学校放弃对该仪器的配备。如果是这样,该实验则无法开展,就会迫使实验成为“纸上谈兵”。我尝试了省新课程培训时介绍的方法:方法是用螺旋测微器直接测量铁片反应前后的厚度,则厚度差的1/2即为镀锌铁皮的锌镀层厚度 (h)。具体比较见下表。用螺旋测微器测铁片的厚度注:测定厚度为四次测定(铁皮上均匀取四个点)的平均值数据与结论附:教参提供其它实验方案方案1:将镀锌铁片投入足量的6mol/L的盐酸中,使其完全溶解,通过测量生成氢气的体积,计算出铁片上锌的质量。
评价:实验耗时长
方案2:将镀锌铁片投入足量的3 mol/L一硫酸亚铁溶液中,过一段时间后,取出铁片,用水冲、洗烘干后,再称量。
评价:几乎不反应
方案3:将镀锌铁片投入足量的6mol/L盐酸中,使其完全溶解,再在所得溶液中加入过量的NaOH溶液,将沉淀过滤,待滤渣烘干、灼烧后,再称量。
评价:操作麻烦,实验精确度不高
方案4:将镀锌铁片投入足量的6 mol·L-1NaOH溶液中,待充分反应后,取出铁片,用水冲洗、烘干后,再称量。
评价:操作简单,原理科学,但反应速率太小
方案5:将镀锌铁片与另一块纯铁片用一根导线连接起来,放入盛有3mol·L-1硫酸亚铁溶液的烧杯中,过一段时间后,取出铁片,用水冲洗、烘干后,再称量。
评价:设计合理,但终点不好判断
方案6:将镀锌铁片与石墨用一根导线连接起来,放入盛有6mol·L-1NaOH溶液中,当石墨棒过一段时间后,取出铁片,用水冲洗、烘干后,再称量。
评价:操作简单,但耗时长拓展课题6-2 水果中维生素C含量的测定1、维生素C标准溶液的配制
将5片100mg的维生素C药片投入到盛有50ml蒸馏水的烧杯中,当Vc药品全部溶解后,转移到250ml容量瓶中,并稀释到刻度。
2、橙汁的准备
取鲜橙若干,榨汁,过滤备用。
3、Vc药片中Vc含量的测定
移取20ml Vc 标准液注入250ml锥形瓶中,加入1ml0.1mol/L盐酸,再加入1-2ml淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定,直至溶液显蓝色且半分钟不褪色,记录消耗碘水体积。重复两次,取平均值。
4、橙汁中Vc含量的测定
移取20ml 橙汁注入250ml锥形瓶中,加入1ml0.1mol/L盐酸,再加入1-2ml淀粉溶液,用0.010mol/L碘水滴定,直至溶液显蓝色且半分钟不褪色,记录消耗碘水体积。重复两次,取平均值。
记录与结论橙汁中维生素C的含量=398.0mg/L几点说明:1、维生素C 药片的全部溶解需一定时间,要耐心,可能还会有少量的悬浮细粒。
2、建议不要用橙汁饮料做该实验,原因是其中维生素C含量比较低。
3、滴定终点不容易判断,需提醒学生注意。
4、建议可以选择多种水果和蔬菜的原汁做实验,以提高学生的兴趣,并了解各种蔬菜水果的 Vc含量的高低。
5、碘和维生素C的反应方程式不宜拓展。课件21张PPT。专题7:物质的制备和合成
课题1:硫酸亚铁铵的制备
课题2:阿司匹林的合成主讲:浙江省镇海中学
顾松挺
tel:0574-86294015
e-mail:gst854@sina.com宁波市普通高中化学新课程教师培训
苏教版《实验化学(选修)》制备实验课题的地位和意义
1、制备实验综合性、应用性强,贴近实际生产,突出了前面所学有关化学实验各方面知识、技能的应用提高,放在最后专题学习,意义重大。
2、硫酸亚铁铵性质较为稳定,应用范围较广,是一种重要的化工原料。阿司匹林属重要的常用的镇痛药,用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等。近年来,又证明它具有抑制血小板凝聚的作用,其治疗范围又进一步扩大到预防血栓形成,治疗心血管疾患,医药史上占重要地位。
3、两个实验原理简单、取材方便、可行性较强、实验成功率较高等特点,包括了大部分中学化学实验的基本操作,可以作为学生实验,训练一系列化学基本操作,增强学生的综合实验能力。
4、选择以废铁屑为原料制备硫酸亚铁铵,具有代表性和实际意义,属于变废为宝、再生利用资源,有利环保,符合绿色化学理念。
5、本专题实验具有多方面功能。既能使学生对制备条件进行探究和应用,又能使学生了解复盐的制备原理和方法,初步掌握有机物制备的一般原理和方法,真实体验实验全过程,形成实验安全、环保、 “变废为宝”等科学意识和思想;有利于落实“课标”中多个要求、压缩课时和教材内容。 ● 《普通高中化学课程标准(实验)》
对本专题的要求和内容标准P29-30主题1 化学实验基础【内容标准】
1、认识化学实验在学习和研究化学中的作用。
2、具有安全意识,能顺利地完成实验。
3、树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
4、知道物质分离和提纯的常用方法,能根据常见物质的性质设计分离和提纯物质的方案,并初步掌握其技能。
……
6、初步掌握天平、……等仪器的使用方法,……。
7、认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用,初步掌握控制反应条件的一些方法。
8、了解常见物质的制备和合成方法。
【活动与探究建议】实验探究:制备硫酸亚铁的条件《普通高中化学课程标准(实验)》 P29-30主题2 化学实验探究
【内容标准】
1、能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题,并进行实验探究。
2、能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案,并予以评价和优化。
3、能通过化学实验收集有关数据,并科学地加以处理。
4、……
【活动与探究建议】
设计实验:硫酸亚铁铵的制备及纯度测定。《浙江省普通高中新课程实验化学学科指导意见》课题1 硫酸亚铁铵的制备《浙江省普通高中新课程实验化学学科指导意见》课题2 阿司匹林的合成对本专题的课时安排建议《浙江省普通高中新课程实验化学学科指导意见》硫酸亚铁铵的制备实验基本原理硫酸亚铁铵(商品名:摩尔盐):
(1)在水中的溶解度比FeSO4或(NH4)2SO4都小。(2)将含有FeSO4和(NH4)2SO4的混合溶液蒸发浓缩,冷却后可得硫酸亚铁铵晶体。
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O=(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓ 课题1 硫酸亚铁铵的制备硫酸亚铁铵的制备实验操作要点 浸泡→倾析法分离→洗涤→晾干
(煮沸) (烘干) 加热→振荡→补充水→加H2SO4 →趁热过滤
(水浴) (抽滤)
→洗涤瓶、渣→转移至蒸发皿
(热水)加硫酸饱和溶液→蒸发、浓缩→冷却结晶→抽滤
(出现晶膜)
→酒精洗涤晶体用滤纸吸干→称量→计算硫酸亚铁铵的制备实验主要现象硫酸亚铁铵的制备实验注意事项1.铁屑的选择。
(1)为缩短反应时间,应设法增大铁的表面积,最好选用刨花车间加工的生铁碎铁屑(丝),或选用细弹簧弯曲状废铁;废旧铁丝纱窗也可,但净化处理、烘干后要剪成小段。
(2)避免使用锈蚀程度过大的铁屑,因其表面Fe2O3过多无法被铁完全还原,会导致Fe3+留在溶液中而影响产品的质量。
(3)市售的清洁用钢丝球不适合作为原料,因为钢丝球中金属铬、镍含量较高,最终会导致铬、镍化合物进入产品而显墨绿色。
(4)铁屑颗粒不宜太细,与酸反应时容易被反应产生的泡沫冲上浮在液面或粘在锥形瓶壁而脱离溶液;小段细铁丝也有类似情况。2.硫酸的浓度不宜太大或太小。浓度小,反应慢;浓度太大,易产生Fe3+、SO2,使溶液出现黄色,或形成块状黑色物。3.Fe稍过量时,产品质量较好。4.反应基本结束后,为防止水解,加lmL H2SO4溶液;为防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失,采用趁热过滤。5.酸溶过程中有最好进行尾气处理,且及时振荡使铁屑回落进入酸液。
6.注意分次补充少量水,可防止FeSO4析出,也可控制硫酸浓度不过大。
7.实验耗时太长,而且后阶段反应越来越慢,实验时可稍多加铁屑,溶解大部分铁屑即可,不必将所有铁屑溶解完。 8.计算(NH4)2SO4的用量,略小于铁屑的物质的量,基本保持(NH4)2SO4和FeSO4的物质的量1︰1,溶解前按溶解度计算蒸馏水的用量并煮沸。在室温20℃下,(NH4)2SO4的溶解度为75.4g,9.5g(NH4)2SO4配成饱和溶液应需蒸馏水约12.5mL。 9.蒸发浓缩初期要搅拌,发现晶膜出现后停止搅拌,冷却结晶得到颗粒较大或块状的晶体,便于分离产率高、质量好。(注意观察角度) 10.为防止因时间过长,导致FeSO4被空气氧化,建议前后两次均采用抽滤(滤纸要压实)。但第一次需要滤液,应预先洗净抽滤瓶,且抽滤结束后应立即将滤液转移到蒸发皿,防止硫酸亚铁析出。 11.得到的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体,用无水酒精洗涤2~3次,不能用蒸馏水或母液洗晶体。 12.由于9.5g(NH4)2SO4略少,也可按(NH4)2SO4计算产率。 药物成分的结构和性质水杨酸乙酰水杨酸
(阿司匹林)乙酸酐课题2 阿司匹林的合成阿斯匹林合成原理1、酯化反应的概念应有所拓展2、合成阿斯匹林所需要的条件的理解
(1)浓硫酸(作催化剂)
(2)有效控制副反应:
加热(85℃-90 ℃ ,水浴加热法)阿斯匹林分离和提纯的原理冷却至室温(结晶)→加水(水洗)、冰水浴→抽滤、滤液洗涤、风干→晶体溶于NaHCO3溶液→过滤、蒸馏水洗涤→滤液中加盐酸、冰水浴冷却→再抽滤(抽干)。操作过程注意方法的应用,细节原理的理解具体可参考省培训材料
《关于阿司匹林的合成实验研究》谢谢!
欢迎大家多提批评意见!顾松挺
浙江省镇海中学化学组
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e-mail:gst854@sina.com浙江省普通高中新课程骨干教师培训高中化学之实验化学(选修)课件54张PPT。选修模块《实验化学》高中化学学科教学指导意见 慈溪中学 邵守灿 ssccx@163.com
0574-63022906实验化学: 学生通过实验学习化学、理解化学和领悟化学。将化学知识的学习融合在以实验为主的课题当中,使学生在掌握实验技能和实验方法的同时,理解课题中蕴涵的化学知识。不但使学生认识到化学实验的实用价值,而且可以培养学生较强的实验能力,锻炼他们的思维,开阔他们的视野,提高他们的科学素养。一、课程目标解释二、教材体系分析三、指导意见解读★课程目标
1.认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径和方法;
2.掌握基本的化学实验方法和技能,了解现代仪器 在物质的组成、结构和性质研究中的应用;
3.了解化学实验研究的一般过程,初步形成运用化 学实验解决问题的能力;
4.形成实事求是、严谨细致的科学态度,具有批判 精神和创新意识;
5.形成绿色化学的观念,强化实验安全意识。 知识与技能过程与方法情感态度价值观一、课程目标解释 主题1 化学实验基础
1.认识化学实验在学习和研究化学中的作用。2.具有安全意识,能顺利地完成化学实验。3.树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。4.知道物质分离和提纯的常用方法,能根据常 见物质的性质设计分离和提纯物质的方案,并初步掌握其操作技能。情感、态度目标知识、技能目标——分离、提纯★内容标准5.初步了解常见物质的组成和结构的检测方法,知道质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪等现代仪器在测定物质结构中的作用。
6.初步掌握天平、酸度计等仪器的使用方法,能根据误差分析的原理对实验数据进行分析,认识定量分析在化学研究中的重要性。7.认识反应条件控制在化学研究中的意义和作 用,初步掌握控制反应条件的一些方法。8.了解常见物质的制备和合成方法。 知识、技能目标——检测、分析知识、技能目标——条件控制、物质制备和合成 主题2 化学实验探究
1.能发现学习和生产、生活中有意义的化学问 题,并进行实验探究。?2.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方 案,并予以评价和优化。?3.能通过化学实验收集有关数据,并科学地加 以处理。?4.能对实验现象做出合理的解释,运用比较、 归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。 综合应用过程与方法目标— 探究、评价、综合二、教材体系分析--教材结构1、物质的分离与提纯3、物质的检验与鉴别4、化学反应条件的控制5、电化学问题研究6、物质的定量分析7、物质的制备与合成掌握实验的基
本知识和技能 学习化学核心知识 训练科学探究方法 培养科学态度、环保意识 7个专题--16个课题、20个拓展课题二、教材体系分析--专题结构基本结构:专题 课题1课题2…….知识预备方案设计 实验准备记录结论交流讨论拓展课题整理与归纳专题作业与专题内容相关的典型实验完成实验必须的知识与方法更好领会:基本原理、设计思路
进一步掌握:研究方法与技能 1、与必修化学模块衔接紧密
物质的分离、检验、制备与反应规律等原理知识与实验操作在必修化学模块中都已有涉及,在《实验化学》模块教学时,需要考虑如何与必修化学模块相关内容衔接,把所学的化学基础知识和基本技能提升到运用于探究物质及其变化的层次上。
2、重视探究意识和探究能力的培养
教学中要注意在实验课题的方案设计学习中,提高学生对实验方案的比较、分析和评价能力 二、教材体系分析--教材特点 3、把掌握化学实验操作技能与理解相关的化学原 理有机结合起来 各实验课题的“知识准备”小节和“知识支持”“检索咨询”栏目中,简明扼要地介绍了与该实验有关的化学原理,帮助学生扫清知识障碍,更好地理解或考虑实验方案,把握实验操作要求。 4、趣味性、可读性强 教材选择的实验课题大多是学生感兴趣的或与生活实际贴近、与社会热点问题联系紧密的问题。如“海带(紫菜)中碘的分离”“白铁皮镀锌层厚度的测定”“阿司匹林有效成分的测定(合成)” ……三、指导意见解读专题1--课题1 海带中碘元素的分离及检验专题1--课题1 海带中碘元素的分离及检验专题1--课题2 用纸上层析法分离铁离子和铜离子 专题1--课题3 硝酸晶体的制备教学方法建议--专题11、注重物质的分离和提纯思路的形成和培养
分离和提纯的主要方法:
沉淀、结晶、萃取、蒸馏、离子交换、纸上层析等
思路(以沉淀法为例):
分析混合物组成-选择合适沉淀剂-安排沉淀剂加入顺序-考虑过量沉淀剂除去-确定实验步骤教学方法建议--专题12、扫清学生的知识障碍 3、实验前必须让学生熟悉实验的基本原理、基本流程和注意事项 专题2--课题1 铝及其化合物的性质 专题2--课题2 乙醇和苯酚的性质教学方法建议--专题21、协调与其它模块的关系
本专题的教学要充分利用学生已有的元素化合物知识 开展教学,淡化对知识的讲解,突出学生的自主活动和相应的实验活动。
2、突出研究物质性质及反应规律的思路和方法
本专题的重点是获得研究物质性质的实验方法,其次是物质的性质,同时用理论(如物质结构理论)来指导对物质性质的研究。
如:钠与苯酚的反应实验,重点是研究如何设计此实验的方法,而不是为了证明钠是否与苯酚反应。为何考虑到钠与苯酚的反应,是从醇、水等的羟基化合物共性来思考。专题3--课题1牙膏和火柴头中某些成分的检验 专题3--课题2 亚硝酸钠和食盐的鉴别 教学方法建议--专题31、介绍牙膏、火柴头的主要成分,然后运用已学知识设计实验方案
2、亚硝酸钠的性质要作较为系统的介绍
3、引导学生设计多种检验方案,并作出分析对比
4、注重学生对物质检验、鉴别的一般思路的形成
教学方法建议--专题3 物质检验、鉴别的一般思路: 了解物质及组成成分的特性依据物质特性和实验条件确定实验方案制定实验步骤和具体操作方法选择、准备实验仪器(装置)和试剂进行实验,记录实验现象分析现象,推理、判断,得出结论 专题4--课题1 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素 专题4--课题2 催化剂对过氧化氢分解速率影响的因素 ..专题4--课题3 反应条件对化学平衡的影响 ..教学方法建议--专题41、对化学反应速率和化学平衡原理进行系统的整理
本专题涉及到的化学核心知识已在“化学反应原理”的模块中学习,因此在教学时可以把这部分内容与“化学反应原理”模块中的内容进行资源整合,同时突出研究化学反应速率、化学平衡规律的实验方法。
2、引导学生积极进行探究活动
教师要在教材提供的实验方案的基础上引导学生积极开展探究活动,如:硫代硫酸钠与酸的反应,可以引导学生进一步探究还有哪些因素影响反应速率?还有什么方法测定反应速率?还有没有比教材更科学、更方便的的方案的。对于过氧化氢制氧气,探究如何设计寻找最佳的实验条件。乙 酸乙酯水解实验中,思考加入甲基橙的作用,如何使水解的现象更明显等。
专题5--课题1 原电池 ..专题5--课题2 电解与电镀 ..教学方法建议--专题51、对电化学知识进行较为系统的整理和回顾
对本专题涉及到的原电池、金属的腐蚀、电解、电镀等电化学知识进行系统的回顾和整理,使学生理解原电池、电解池反应的本质原因。
2、引导学生仔细观察电极上发生的各种现象
实验过程中,不仅要让学生观察到明显的光、声色现象,更要让学生仔细观察电极上发生的细微变化。
3、通过实验探究让学生了解水溶液中阳离子的放电顺序
4、利用拓展课题,提高学生的理论水平
通过对铜电极电解饱和食盐水的实验,培养学生观察和思考能力,收集资料对结论进行科学解释的能力,使学生能够通过对问题的解决加深学以致用的体会。专题6--课题1 食醋总酸含量的测定 ..专题6--课题2 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 ..教学方法建议--专题61、注意培养学生形成定量实验的意识和能力
误差分析的意识,数据记录和处理的能力。
2、注重定量仪器的操作技能训练
移液管、滴定管的操作
3、帮助学生学会滴定分析的基本方法和形成基本思路
4、从多种不同角度设计“镀锌铁皮锌镀层厚度的测定”方案
专题7--课题1 硫酸亚铁铵的制备 ..专题7--课题2 阿司匹林的合成 ..教学方法建议--专题71、向学生说明本专题所制备的物质的实际意义
2、在教学中突出实验室制取物质要考虑的一些基本问题和基本思路
3、关注实验室制备物质和实际生产的区别与联系
4、重在制备实验的经历和体验
5、根据学校实际实验条件,灵活选择学生的实验内容
6、要重视产品纯度分析,介绍多种除杂、验纯的方法
1、课内和课外相结合,教室和实验室相交替
课外:实验知识预备、相关资料查找
教室:实验原理分析、讨论,实验方案设
计、评价,实验数据处理、分析,
实验成果展示、交流 教学方法建议--模块 可以穿插在“有机化学基础”中的有:专题2中的“乙醇和苯酚的性质”、“苯酚与甲醛的反应”。
可以穿插在“化学反应原理” 中的有:专题4中“硫代硫酸钠与酸的反应速率的影响因素”、“蓝瓶子实验”、“催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响”、“过氧化氢酶的催化作用”、“蔗糖的燃烧”、“反应条件对化学平衡的影响”、“淀粉与碘显色现象的探究”、“压强对化学平衡的影响”,专题5中“原电池”、“干 电池模拟实验”、“电解与电镀”、“阿佛加德罗常数测定”共14个实验。 2、将部分实验研究专题穿插在其它选修模块中进行 教学方法建议--模块 3、部分实验研究专题可和高三总复习有机结合 专题3“物质的检验与鉴别”中的五个实验,要求学生有丰富的元素化合物知识,有较强的逻辑推理能力,专题7“物质的制备与合成”中的四个实验要求学生有较强的实验综合能力,这些实验均适合在高三复习课中进行。同是也是对高三化学总复习形式的丰富。 4、处理好实验课题和拓展课题的关系 拓展课题主要为对所在课题的深入研究和强化巩固而设,在拓展课题中常会介绍一些新的化学知识和实验方法,但这些知识和方法往往不是要求全体同学共同掌握的,因此这类拓展课题一般不作为教学的基本要求内容,也不列入考试和测试的知识范围。教师可以将拓展课题作为对部分学生课外活动或研究性学习的选题,或选用拓展课题中的某些内容作为扩大学生化学知识领域、培养学生化学学习兴趣、提高学生实验研究能力的素材。教材分析和使用建议1。〈实验化学〉教材有“三新” (2)新的编写形式 (3)新的实验内容(1)新的课程取向教材分析和使用建议2。〈实验化学〉有“四异” (2)学习内容的编排方式不同 (3)学习内容的深广度不同 (1)学习的内容和要求上有所不同 (4)学习方式和教学方式有所不同 教材分析和使用建议3. 〈实验化学〉教学实施有“五不到位” (2)教学时空不到位 (3)教师实验能力不到位(1)教学理念不到位 (4)实验硬件设施不到位 (5)教辅资料不到位 谢谢!
人教版《实验化学》模块教材的体系结构《实验化学》模块教材的体系结构《实验化学》模块教材的体系结构《实验化学》模块教材的体系结构课题1 课题2 鲁科版课题1 课题2 课题1 课题2 课题1 课题2 课件36张PPT。浙江省衢州二中 郑志信
zhengzx7015@163.com关于阿司匹林的合成浙江省普通高中新课程骨干教师培训高中化学之实验化学(选修)课标基本要求:1.了解阿司匹林制备的反应原理和实验方法。
2.通过阿司匹林制备实验,初步熟悉有机化合物的分离、提纯等方法。
3.巩固称量、溶解、加热、结晶、洗涤、重结晶等基本操作。
课标发展要求:能根据水杨酸分子结构中含有的官能团,分析水杨酸可能具有的化学性质。
能根据乙酰水杨酸分子结构中含有的官能团,分析乙酰水杨酸可能具有的化学性质。让学生
领略有机合成的无穷魅力!切不可让学生 “照方抓药” 1、明确阿司匹林的合成原理及方案:
如何对参考的合成路线进行理解?
为什么要选择这条路线?
这条路线的优缺点有哪些?
还有哪些反应可以达到制备目标?
哪种路线更好? 2、指导学生对反应条件进行讨论。
3、要重视产品纯度分析,介绍除杂、验纯的方法 。
4、重在制备实验的经历和体验
使学生经历和体验制备实验方案的设计以及实验实施的过程,形成解决制备问题的一般思路,以及从哪些角度考虑要注意的问题。 课题2阿司匹林的合成课时建议:2课时(或2小时)第一课时:合成方案的设计及问题讨论。
第二课时:学生根据方案认真完成实验。第一课时: 合成方案的设计及问题讨论。 【创设情景】:展示几幅唯美的柳树图片,引出有关“阿司匹林”古老的故事。【化学史话】:阿斯匹林的发展史及其药理作用 1800年,人们才从柳树皮中提炼出了具有解热镇痛作用的有效成分――水杨酸
酸的通性酚的性质,如:与氯化铁溶液的显色、与羧酸(酸酐)的酯化等。1898年,德国化学家霍夫曼用水杨酸与醋酐反应,合成了乙酰水杨酸
1899年,德国拜仁药厂正式生产这种药品,取商品名为Aspirin
阿斯匹林的药理作用阿司匹林为解镇痛药,用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等。近年来,又证明它具有抑制血小板凝聚的作用,其治疗范围又进一步扩大到预防血栓形成,治疗心血管疾患。【展示样品】: 阿司匹林肠溶片使用说明书(部分)
[药品名称]通用名称:阿司匹林肠溶片汉语拼音:Asipilin Changrong Pian英文名称:Aspirin Enteric-coated Tablets结构式:
分子式:C9H8O4分子量:180.16 [药物组成]本品每片含主要成分阿司匹林0.3克。辅料为 。[性状]本品为 色肠溶包衣片,除去包衣后显白色。[作用类别]、[药理作用]、[适应症] 同片剂。[用法与用量] 整片吞服 成人 一次1片,若发热或疼痛持续不缓解,间隔4-6小时重复用药一次。24小时内不超过4片。儿童用量请咨询医师或药师。[注意事项]、[药物相互作用]同片剂。[不良反应]认识阿斯匹林的组成与结构: 阿司匹林的分子式、官能团名称。 C9H8O4 羧基、酯基分析阿斯匹林的重要化学性质: 分析合成阿斯匹林的原料:
水杨酸(来源于天然植物)、
乙酸(提示:实验中实际是用乙酸酐代
替乙酸)
水解酸性分析合成阿斯匹林所需要的条件:
浓硫酸(作催化剂)
加热(85℃-90 ℃ ,水浴加热法)设计合成阿斯匹林的方案:1.主反应是:2.副反应是 3.乙酰水杨酸微溶于冷水,如何获得粗产品?
(冰水溶解、过滤。)
4.粗产品中主要含有哪些杂质?
(水杨酸聚合物、水杨酸)5.副产物聚合物能溶于NaHCO3溶液吗?
(不能)
能用NaHCO3溶液除去副产物聚合物吗?
(可以。因为乙酰水杨酸中含羧基,能与NaHCO3 溶液反应生成可溶性盐。)
如何操作?
(加NaHCO3 溶液、搅拌、过滤、洗涤;滤液中加足量盐酸、冷却结晶、过滤、洗涤。)
6.水杨酸可以在各步纯化过程和产物的重结晶过程中被除去,如何检验水杨酸已被除尽?
(取乙酰水杨酸晶体少许,溶解,向其中滴加两滴1%的氯化铁溶液,观察颜色。)具体方案及步骤:
1)2g水杨酸+5mL乙酸酐+5滴浓硫酸,振摇
溶解
2)85~90 ℃水浴加热5~10min,冷却
3)加水50mL析出晶体,抽滤,洗涤得粗品。
4)粗品加25mL饱和碳酸氢钠,搅拌至无CO2
放出
5)布氏漏斗过滤,用水冲洗
6) 15mL4mol·L-1 +10mLH2O+滤液,冰水浴,
析出晶体
7)吸滤,冷水洗2次,干燥,得精品。
8)几粒结晶+5mL水+1%的FeCl3溶液。
9)干燥、称量,计算产率。本课题实际实施过程中可能存在的问题:1、乙酸酐的贮备。
2、仪器:抽滤设备没有或数量不足。
电子天平没有。
3、耗时太长。第二课时 学生根据方案认真完成实验实际操作:
1)2g水杨酸+5mL乙酸酐+5滴浓硫酸,振摇
溶解0.5mL左右实际操作:
2)85~90 ℃水浴加热5~10min,冷却十分钟或更长些如果冷却后发现底部是一层红棕色油状物,此实验即已失败。整个实验这一步最难。
而正常的应该是乳白色悬浊液。实际操作:
3)加水50mL析出
晶体,抽滤,洗涤
得粗品。
(如果无抽滤设备,
就用简易抽滤法吧)实际操作:
4)粗品加25mL饱和碳酸氢钠溶液,搅拌至无CO2放出
5)布氏漏斗过滤,用水冲洗
实际操作:
6)15mL4mol·L-1盐酸+滤液,冰水浴,析出晶体
实际操作:
7)抽滤,冷水洗2次,干燥,得精品。实际操作:
8)几粒结晶+5mL水+1%的FeCl3溶液。
9)干燥、称量,计算产率。
(理论产量2.6g,实际产量1.1g,
产率42.31%)注意事项:
1、要按照书上的顺序加样。否则,如果先加水杨酸和浓硫酸,水杨酸就会被氧化。
2、本实验的几次结晶都比较困难,要有耐心。在冰水冷却下,用玻棒充分磨擦器皿壁,才能结晶出来。
3、由于产品微溶于水,所以水洗时,要用少量冷水洗涤,用水不能太多。
4、第一次的粗产品不用干燥,即可进行下步纯化。
5、开始实验时,仪器药品要干燥。 谢谢大家工作顺心生活开心课件63张PPT。《实验化学》专题3实验研究宁波市鄞州中学 汪纪苗
nbwjm@sina.com2008年宁波市化学新课程培训1、课程模块的目标 通过“实验化学”课程模块的学习,学生应主要在以下几个方面得到发展:
1.认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径和方法。
2.掌握基本的化学实验方法和技能,了解现代仪器在物质的组成、结构和性质研究中的应用。
3.了解化学实验研究的一般过程,初步形成运用化学实验解决问题的能力。
4.形成实事求是、严谨细致的科学态度,具有批判精神和创新意识。
5.形成绿色化学的观念,强化实验安全意识。2、本课题在模块中的地位本专题以牙膏和火柴、亚硝酸钠和食盐为对象进行实验研究,使学生了解物质检验方法,并能根据物质的性质设计鉴别实验的方案,以提高学生解决问题的能力。
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类。它们都是依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中明显现象进行判断、推理。
物质检验方法的学习,一方面有助于学生加深对物质性质的认识,更重要的是使学生学会通过认识物质的性质,找到物质与物质间的性质差异,并通过这种差异来设计物质鉴别的实验方法,以培养他们解决问题的能力。
通过实验探究活动,掌握基本的化学实验技能和方法,进一步体验实验探究的基本过程,认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用,提高化学实验能力。
----《化学课程标准》《高中化学课程标准》把《实验化学》分为二个主题:《主题1 化学实验基础》、《主题2? 化学实验探究》,本课题的实验内容与这二主题都有关联,要求初步掌握实验基本方法和技能,能对实验方案进行设计,并进行实验探究。通过本课题,掌握基本实验方法技能,提高学生的实验探究能力和方案设计能力,为后面实验课题的学习做好辅垫工作。主题1 化学实验基础1. 认识化学实验在学习和研究化学中的作用。
2. 具有安全意识,能顺利地完成化学实验。
3. 树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
4. 知道物质分离和提纯的常用方法,能根据常见物质的性质设计分离和提纯物质的方案,并初步掌握其操作技能。
5. 初步了解常见物质的组成和结构的检测方法,知道可用质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪等现代仪器测定物质的组成和结构。
6. 初步掌握天平、酸度计等仪器的使用方法,能根据误差分析的原理对实验数据进行分析,认识定量分析在化学研究中的重要性。
7. 认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用,初步掌握控制反应条件的一些方法。
8.了解常见物质的制备和合成方法。主题2? 化学实验探究1. 能发现学习和生产生活中有意义的化学问题,并进行实验探究。
2. 能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案,并予以评价和优化。
3. 能通过化学实验收集有关数据,并科学地加以处理。
4. 能对实验现象做出合理的解释,运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。3、本课题的教学目标(1)了解牙膏、火柴头的主要成分,认识这些成分的化学组成,并能通过所学知识设计检验这些物质的实验方案。
(2)认识亚硝酸钠和食盐的性质上的差异,并能利用某些明显的性质差异进行二者的鉴别。
(3)学会通过查阅资料的方式加深对物质其他性质的认识,并能提出新的实验方案进行物质的鉴别或检验。
(4)提高分析和解决问题的能力。对科学探究的过程有进一步的认识。课题1:牙膏和火柴头中某些成分的检验《省学科指导意见》教学要求(一)牙膏中某些成分的检测牙膏的成分牙膏是由粉状摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、粘合剂、香料、甜味剂及其它特殊成分构成的。
牙膏作用
(1)增加刷牙的去污作用。
(2)帮助消除口臭。
(3)提高刷牙的兴趣。
(4)具有抑菌灭菌能力。
(5)美观作用。 ①碳酸钙(CaCO3):碳酸钙有重质和轻质两种,重质碳酸钙是将岩石中的石灰岩和方解石粉碎、研磨、精制而成。轻质碳酸钙是将钙盐溶于盐酸中,再通入二氧化碳,得到碳酸钙沉淀。轻质碳酸钙颗粒细,比重轻,可用于牙膏。
②磷酸氢钙(磷酸氢钙二水盐CaHPO4·2H2O和磷酸氢钙无水盐CaHPO4):磷酸氢钙分为二分子水的二水盐和无水盐两种。二水盐和其他成分有良好的混合性,但由于无水盐硬度高,摩擦力强,因此在特制除烟迹的牙膏中,可在二水盐中混入5%~10%无水盐。 ③焦磷酸钙(Ca2P2O7):焦磷酸钙是将磷酸氢钙高温处理而得到的。由于它不和含氟化合物发生反应,故可用作含氟牙膏的基料。
④水合硅酸(SiO2·nH2O):水合硅酸是非常细的白色微粒,可用于透明牙膏中。另外,由于其比容大,可作牙膏的增量剂和增粘剂使用。 ⑤氢氧化铝[A1(OH)3]:氢氧化铝的颗粒较粗,但不会损伤珐琅质,且能增加牙膏的光亮度,并具有优良的洁齿力。 含氟牙膏 氟可与牙齿表面形成磷灰石,更能抵抗酸性,增加牙釉质对酸性溶解质之抵抗力.当进食时所摄取醣类会形成乳酸,使pH值下降,而导致牙齿矿物质溶解,氟化物能使矿物质再沈淀,形成牙釉质表面再矿质化,不易蛀洞.氟对醣类代谢的酵素与醣解作用有抑制作用,致细菌之细胞无法释放能量而死亡,让细菌难以附著在牙齿表面,干扰牙菌斑的形成,产生抗菌的作用.氟可增进出牙后牙齿成熟度的速率,萌牙虽不牵涉牙齿形成,但氟在唾液中,可增加对牙齿的保健.氟可改进牙齿的形态,使咬合面沟与裂隙不致过多过深。
微量的氟对牙齿绝对有益,但过量的氟则会产生中毒,包括急性中毒与慢性中毒;若以20kg的小孩为例,其PTD为100mg,当使用1000ppm的含氟牙膏时,需200克的牙膏(即一整条家庭号的牙膏)完全吞食才会达到急性中毒的剂量.因此目前使用的氟化物不需过虑其安全性。 牙膏的二甘醇事件2007年07月质检总局:禁止用二甘醇作为牙膏原料。
黑妹牙膏、黑妹钙牙膏和美加净氟化物牙膏、田七特效中药牙膏和三七高级药物牙膏有0.8%至3.9%不等的二甘醇。
一缩二乙二醇又称二甘醇、二乙二醇醚。无色透明具有吸湿性的粘稠液体,有辛辣气味。无腐蚀性,易燃,低毒。结构简式: HOCH2CH2OCH2CH2OH 早期国内牙膏生产企业使用甘油作为牙膏中的保湿剂,后来由于国内甘油供应不足,开始用二甘醇和甘油的混合体作为牙膏保湿剂。
二甘醇属于低毒类化学物质,进入人体后由于代谢排出迅速,无明显蓄积性,迄今未发现有致癌、致畸和诱变作用的证据,但大剂量摄入会损害肾脏。在牙膏生产中,二甘醇能够使牙膏中的成分遇水后迅速溶化,提高牙膏品质。目前的牙膏国家标准,对于二甘醇含量没有明确的规定。而在美国等一些国家,却明令禁止牙膏中使用二甘醇。从上世纪80年代开始,由于考虑到二甘醇可能给人体带来的不确定伤害,很多国家尤其是欧洲国家逐渐不再使用这个原料。 1、pH测定取少量牙膏样品于小烧杯中,加蒸馏水、搅拌,静置,蘸取上层清液滴在pH试纸中部,与标准比色卡比较读出pH值。2、甘油的检测取少量牙膏样品于小烧杯中,加蒸馏水、搅拌,静置,取上层清液滴入新制的Cu(OH)2悬浊液中,观察实验现象。
Cu(OH)2悬浊液溶液出现絳蓝色黑妹冰凉薄荷牙膏佳洁士清爽薄荷(含氟)3、摩擦剂的检测倒去上层清液后,再洗涤几次未溶解的固体。取适量固体于试管中,加入适量的稀盐酸。(二)火柴中某些成分的检测火柴的简史19世纪,人们发明了各种各样的火柴,例如有种火柴,就是用蔗糖与氯酸钾做成药头,粘在小木棍的前端,使用的时候,把药头放到硫酸里点一下,倾刻,火柴梗便可燃烧进来。这种原始火柴虽不用磨擦,但硫酸是强腐蚀性液体,携带很不方便。
1831年法国人查尔斯索利亚用磷和硫做药头做成了磨擦火柴,这种火柴不论在什么地方擦一下,即可燃火。虽然使用方便,但很不安全,并且有毒。
1844年,瑞典斯德哥尔出现摩擦火柴,这种火柴不论什么地方擦一下,即可燃火,它用硫磺作药头,用红磷作划火柴的“摩擦石”。
1852年,经瑞典延彻平市的约汉、伦浓斯特伦姆进一步改进,便产生了安全火柴。并建立了世界上第一个露天火柴作坊进行大量生产,这件事情轰动了当时的世界。瑞典火柴便成了安全火柴的代称,延彻平市被人们称为火柴城。现在在延彻平市的中心区仍保持了当时的作坊,并建立了火柴历史博物馆。 现在的火柴已经通过人们的不断改进,具有轻擦即燃、安全可靠、燃烧旺盛、丢去自熄等特点。
安全火柴的优点在于把红磷与氧化剂分开,不仅较为安全,而且所用化学物质无毒性。所以也被称为安全火柴。
火柴的成分火柴头是火柴的主要部分,大致是由氯酸钾、硫磺、二氧化锰、玻璃粉、牛皮胶、重铬酸钾、氧化锌、松烟(红头火柴用玫瑰红)等组成。头药中的氯酸钾主要是起氧化剂作用;硫磺属易燃剂;二氧化锰起催化剂作用,促使氯酸钾分解;玻璃粉起摩擦和填充作用;牛皮胶的作用是把各种药料粘合起来;重铬酸钾起抗潮剂作用;氧化锌是填充剂;松烟主要起染色作用。
火柴盒的药面,是火柴必不可少的组成部分,它的作用是提供摩擦面和发火剂。药面的主要成分是发火剂红磷(用量占40%以上)、助燃剂三硫化锑、粘合剂牛皮胶、摩擦剂石英砂、抗潮剂重铬酸钾等混合成药浆。
火柴梗一般是用杨木或桦木制成。火柴梗,既要能引起燃烧,延长燃烧时间,又要能及时熄灭,以保安全。因此火柴梗一般要经磷酸浸泡并上引梗剂。上引梗剂,就是把经过磷酸浸泡后的火柴梗经过烘热之后,便蘸头药的一端,浸入熔点为48℃--60℃的石蜡溶液中上蜡. 火柴着火的主要过程:火柴着火的主要过程是:
(l)火柴头在火柴盒上划动时,产生的热量使磷燃烧;(2)磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解;(3)氯酸钾分解放出的氧气与硫反应;(4)硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡,最终使火柴杆着火。1、SO2的检验(1)闻气味
(2)酸性高锰酸钾溶液方案1取两只洁净的大小烧杯,在小烧杯中加入10ml0.01mol·L-1KMnO4酸性溶液。将两根火柴伸入大烧杯里,再用一根燃着的火柴点燃火柴头(如图1所示),待火柴头燃尽,即将火柴移出,迅速将大烧杯倒扣在小烧杯上,轻轻振荡大烧杯,观察实验现象。 3次用了6根火柴,溶液褪色,但未至无色。方案2与方案1相似,但大小烧杯互换。 3次用了5根火柴,溶液褪色,效果比方案1要好。在方案2中换成更稀的高锰酸钾溶液。溶液褪色。 1次用了2根火柴,溶液褪色,效果明显。方案3在蒸发皿中放入十几根火柴头,在上方罩一个烧杯,引燃后,迅速把罩着的烧杯放入盛高锰酸钾溶液的烧杯,振荡。约20s后溶液褪至无色。方案4将4支火柴在集气瓶中引燃后,然后向集气瓶中滴入高锰酸钾溶液。点燃加高锰酸钾振荡滴了15滴管仍然褪为无色。2、氯元素的检验(1)燃烧后的火柴头中Cl-的检验燃烧后的火柴头加适量水(1)燃烧后的火柴头中Cl-的检验将燃尽的火柴头浸泡在少量水(蒸馏水)中,片刻后取少量溶液于试管中,滴加AgNO3和稀硝酸,观察实验现象 现象非常明显,沉淀量多。(2)火柴头中ClO3-的检验将3-4根火柴头摘下浸于水(蒸馏水)中,片刻后取少量溶液于试管中,加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液,观察实验现象。 现象非常明显,沉淀量多。
还可能观察到气泡的产生。刚放入火柴头时,浮在水面上,一段时间后可沉下。实验中用过的部分火柴梗。这些可是平时一年也用不完的!课题2:鉴别工业盐和食盐的方法《省学科指导意见》教学要求一、亚硝酸钠的性质亚硝酸钠为白色至淡黄色粉末或颗粒状,味微咸,易溶于水。外观及滋味都与食盐相似,并在工业、建筑业中广为使用,肉类制品中也允许作为发色剂限量使用。
二、中毒原因亚硝酸盐中毒是指由于食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜及变质的蔬菜可引起中毒,或者误将工业用亚硝酸钠作为食盐食用而引起,也可见于饮用含有硝酸盐或亚硝酸盐苦井水、蒸锅水后,亚硝酸盐能使血液中正常携氧的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,因而失去携氧能力而引起组织缺氧。
由亚硝酸钠引起食物中毒的机率较高。食入0.3~0.5克的亚硝酸钠即可引起中毒甚至死亡。食盐的市场价是2000元左右一吨,工业盐约是230元一吨 三、亚硝酸钠中毒症状1.头痛、头晕、无力、胸闷、气短、心悸、恶心、呕吐、腹痛、腹泻及口唇、指甲、全身皮肤、粘膜紫绀等
2.全身皮肤及粘膜呈现不同程度青紫色(高铁血红蛋白血症引起的紫绀)。
3.严重者出现烦燥不安、精神萎靡、反应迟钝、意识丧失、惊厥、昏迷、呼吸衰竭甚至死亡。四、部分食品中亚硝酸盐的限量标准(以NaNO2计) 亚硝酸盐快速检测管 1. 食盐中亚硝酸盐的快速检测及食盐与亚硝酸盐的快速鉴别:用袋内附带小勺取食盐1平勺,加入到检测管中,加入蒸馏水或纯净水至1ml刻度处,盖上盖,将固体部分摇溶,10分钟后与标准色板对比,该色板上的数值乘上10即为食盐中亚硝酸盐的含量mg/ kg,(国标规定食盐(精盐)中亚硝酸盐的限量卫生标准应≤2 mg/kg)。当样品出现血红色且有沉淀产生或很快退色变成黄色时,可判定亚硝酸盐含量相当高,或样品本身就是亚硝酸盐。
2. 液体样品检测:直接取澄清液体样品1mL加入到检测管中,盖上盖,将试剂摇溶,10分钟后与标准色板对比,找出与检测管中溶液颜色相同的色阶,该色阶上的数值即为样品中亚硝酸盐的含量mg/L(以NaNO2计)。(牛乳及豆浆也可直接检测,结果不得超过0.25mg/L ,有颜色的液体样品可加入一些活性炭脱色过滤后测定)。
3. 固体或半固体样品检测:取粉碎均匀的样品1.0g或1.0ml至10ml比色管中,加蒸馏水或去离子水(纯净水)至刻度,充分震摇后放置,取上清液(或过滤或离心得到的上清液)1.0ml加入到检测管中,盖上盖,将试剂摇溶,10分钟后与标准色板对比,该色板上的数值乘上10即为样品中亚硝酸盐的含量mg/ kg,L(以NaNO2计)。如果测试结果超出色板上的最高值,可定量稀释后测定,并在计算结果时乘上稀释倍数(如从10ml比色管中取出1.0mL转入另一支10ml比色管中,加水至刻度,从中取1.0mL加入到检测管中测定,测试结果乘上100(倍稀释)即为样品中亚硝酸盐的含量。五、亚硝酸盐中毒的抢救1.口头医嘱:对于急性中毒事件,应先口头医嘱作常规处理,如吸氧、留取静脉通道、送检等,然后再了解病史、检查病人,建立病历,以赢得抢救时间。切忌按常规顺序慢慢问病史、书写病历,确诊后才开始作处理往往会延误时间。
2.吸氧:食用腌制蔬菜、熟剩菜等易产生亚硝酸盐,有不法分子从工业用盐中提取的散装食盐更是亚硝酸盐的一大来源,亚硝酸盐是一种氧化剂,可使正常低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,失去输氧能力而使组织缺氧。观察所见病人面色发青,口唇紫绀,静脉血呈蓝紫色都是缺氧的表现,因此立即给予吸氧处理。
3.美蓝(亚甲蓝)的应用:是亚硝酸盐中毒的特效解毒剂,能还原高铁血红蛋白,恢复正常输氧功能。用量以每公斤体重1~2mg计算。同时高渗葡萄糖可提高血液渗透压,能增加解毒功能并有短暂利尿作用。
4.对症处理:对于有心肺功能受影响的患者还应对症处理,如用呼吸兴奋剂,纠正心律失常药等。
5.营养支持:病情平稳后,给予能量合剂、维C等支持疗法。
6.洗胃:如果中毒时间短,还应及时予以洗胃处理。 食盐:白色晶体工业盐:略带浅黄色的白色固体1、观色法氯化钠是立方晶体,或是细小的结晶粉末,呈白色;而亚硝酸钠则是斜方晶体,略带有浅黄色,通过两者外观上的差异可对它们进行初步鉴别。2、酸性高锰酸钾法在两支试管中均加入2mL0.1 mol·L-1KMnO4溶液,分别滴加1-2滴管0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,摇匀。
再分别在2支试管中滴入2滴稀硫酸溶液,摇匀。实验其它现象:滴入硫酸后,有大量气泡生成,试管上方可看到红棕色气体生成。
实验条件控制:若不酸化,则褪色很慢。 3、加酸法在两支试管中均加入2mL0.1mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,再加入1滴管的食用醋酸(或稀硫酸)。
现象:盛亚硝酸钠溶液的那支试管一开始没现象,30s后有气泡生成。4、KI-淀粉试纸法用玻璃棒蘸取NaNO2溶液点在KI-淀粉试纸法中,没有看到颜色的变化,再用玻璃棒蘸取稀硫酸点在试纸上,马上看到试纸变蓝。用硫酸点过没用硫酸点过5、AgNO3 法在两支试管中分别中入0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,并向其中滴加几滴0.1 mol·L-1硝酸银溶液。
再向试管中滴加几滴稀硝酸并振荡,一支试管中的沉淀溶解,有气泡产生,溶液上方出现出红棕色气体,此为亚硝酸钠的试管;另一支试管中沉淀不消失,为氯化钠的试管。 6、硫酸亚铁法在两支试管中均加入适量硫酸亚铁溶液,溶液呈淡绿色,再分别加入亚硝酸钠溶液和NaCl溶液 。
再分别滴入KSCN溶液。
再分别滴入1滴稀硫酸。硫酸亚铁溶液配置时加还原铁粉和稀硫酸,放置一段时间,至用KSCN溶液检验不显色。 FeSO4溶液FeSO4溶液中加入NaNO2溶液,再加入KSCN溶液滴入1滴稀H2SO4溶液7、酚酞法在两支试管中均加入2mL0.1mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,再加入几滴1%酚酞溶液,将二支试管加热至沸,盛亚硝酸钠的那支试管呈浅红色。8、加热熔融法氯化钠的熔点为801℃,亚硝酸钠的熔点为271℃。把亚硝酸钠和氯化钠分别置于试管中,用酒精灯加热,熔化的是亚硝酸钠;不熔化的是氯化钠。拓展课题:真假碘盐的鉴别
取适量的食盐固体溶于水,用玻璃棒蘸取点于KI淀粉试纸上,再用玻璃棒蘸取稀硫酸点在刚才点过的试纸部位。教学建议1、教学设计的思路:查阅资料→讨论设计方案→实验操作→记录现象→得到结论。教学中要注重调动学生学习的积极性,通过查阅资料的方式先了解掌握物质的性质,再根据性质的不同设计鉴别的方案。由学生设计的方案进行学生实验,最后进行汇总讨论,确定最好的方法。忌教师一言堂的教学形式。教学建议2、实验内容忌照方抓药,或者口头实验。而要通过实验让学生掌握一些化学知识,训练一些科学思维方法,使他们形成积极的情感、科学态度和正确的价值观。实验方案的设计要进行评价,评价时除可行性、简约性、科学性、安全性原则外,还要以解决生活中实际问题为原则。
如工业盐和食盐的鉴别的最好方法应该是醋酸法,其次是高锰酸钾法,再次是加热法。
欢迎交流!鉴别NaNO2和NaCl的方法
1.稀AgNO3和稀硝酸
利用Cl-及NO2-和Ag+反应生成白色沉淀是否溶于稀HNO3
Ag++Cl-=AgCl↓ Ag++ NO2-=AgNO2↓ AgNO2+HNO3=AgNO3+HNO2
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
AgNO3溶液和稀硝酸
在两支试管中分别中入0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,并向其中滴加几滴0.1 mol·L-1硝酸银溶液
两支试管中均产生白色沉淀;再向试管中滴加几滴2 mol·L-1硝酸并振荡,一支试管中的沉淀溶解,有气泡产生,溶液上方出现出红棕色气体,此为亚硝酸钠的试管;另一支试管中沉淀不消失,为氯化钠的试管。
2.酚酞溶液或pH试纸
利用NaNO2溶液水解呈碱性,能使酚酞变浅红,而NaCl溶液呈中性。用pH试纸检验溶液的pH值也可以。NO2-+H2O≒HNO2+OH-
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
注意事项
1%酚酞溶液
分别往0.1mol·L-1未知(亚硝酸钠或氯化钠)溶液中加入几滴1%酚酞溶液。
变浅红色为亚硝酸钠溶液
需要微热
pH试纸
分别用pH试纸测定0.1 mol·L-1未知(亚硝酸钠或氯化钠)溶液的pH值。
一种溶液的pH值为5-6,为氯化钠溶液;另一种溶液的pH值为8-9,为亚硝酸钠。
实验中氯化钠溶液由于溶入了空气中的二氧化碳,导致溶液呈弱酸性,而并非氯化钠本身显酸性。要避免这一问题的产生,可以使用新煮沸的蒸馏水及时配制氯化钠溶液,且不宜久置。
3.2 mol·L-1H2SO4溶液
利用NO2-和H+反应生成HNO2不稳定会生成红棕色NO2气体。实验中涉及的反应方程式为:NaNO2+H2SO4 = NaHSO4+HNO2 , 2HNO2 =NO↑+NO2↑+H2O
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
实验注意事项
2 mol·L-1 H2SO4溶液
取1-2g亚硝酸钠晶体于小试管中,加1-2mL水溶解。趁此低温条件,沿试管壁逐滴滴加2 mol·L-1硫酸
溶液呈浅蓝色;放置一会后,试管内液面上方有红棕色气体产生,且能嗅到刺激性气味。若是氯化钠晶体则不会产生此现象。
说明:液面下生成的亚硝酸(HNO2)不稳定,会分解成蓝色的三氧化二氮(N2O3),液面上的N2O3会分解生成红棕色气体NO2。反应需酒精灯微热,若冬天室内温故而温度较低,可以用手捂一下小试管。
4.0.01 mol·L-1 KMnO4溶液(酸性溶液)
利用NO2-的还原性5 NO2-+2MnO4-+6H+=5 NO3- +2Mn2++3H2O
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
实验注意事项
0.01mol·L-1 KMnO4溶液
在两支试管中均加入0.01 mol·L-1KMnO4溶液和2滴2 mol·L-11的硫酸溶液,再在两支试管中分别滴加0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,摇匀。
加入亚硝酸钠溶液后,KMnO4溶液由紫色褪去,加入氯化钠的溶液,KMnO4溶液紫色不变色。
?若不酸化,则褪色很慢。
5.0.1mol·L-1KI淀粉
利用NO2-的氧化性2 NO2-+2I-+4H+=2NO+I2+2H2O
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
实验注意事项
0.1mol·L-1 KI淀粉
分别取1mL 0.1mol·L-1亚硝酸钠溶液和氯化钠溶液于两支试管中,向试管中加入0.5mL0.1 mol·L-1碘化钾溶液,观察溶液颜色变化。再滴加2滴2 mol·L-1硫酸和2滴2%淀粉溶液,溶液颜色变化
加入0.5mL 0.1 mol·L-1碘化钾溶液,溶液由无色变成棕黄色或更深;再滴加2滴2 mol·L-1硫酸和2滴2%淀粉溶液,溶液由棕黄色变为蓝黑色,此为亚硝酸钠溶液;氯化钠溶液没有明显现象。
实验中不用淀粉溶液的话可以在试管中加入四氯化碳,振荡试管后,四氯化碳层呈紫色。这个实验以及其它几个实验,如亚硝酸钠与硫酸亚铁铵反应、与重铬酸钾反应等,作为学生实验可以考虑改为微型实验。将所使用的溶液装在10mL的眼药水滴瓶中,做实验时,将滴瓶中的试液滴1-2滴在点滴板上,没有点滴板的学校,可以用表面皿或玻璃纸代替。这样可以在看到明显的反应现象同时,减少试剂用量,且亚硝酸钠及氮氧化物的排放也少,对环境也好。
6.加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液
利用NaNO2的氧化性 NO2-+Fe2++2H+=NO+Fe3++H2O
加入试剂
实验操作要点
主要实验现象
实验注意事项
加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液
在两支试管中均匀加入1mL0.1mol·L-1硫酸亚铁铵溶液,溶液呈淡绿色;再加入亚硝酸钠溶液
若加入先后无明显现象,则加入的是氯化钠。溶液呈黄色则加入为亚硝酸钠溶液
说明:由于蒸馏水中会溶有少量氧气,所以配制硫酸亚铁铵溶液应用煮沸的蒸馏水现配现用,防止Fe2+被氧化为Fe3+影响实现效果。
其他方法:
1、从两者物理性质的差异鉴别
1.1外观
氯化钠是立方晶体,或是细小的结晶粉末,呈白色;而亚硝酸钠是则斜方晶体,略带有浅黄色,通过两者外观上的差异可对它们进行初步鉴别。
1.2熔点
氯化钠的熔点为801℃,亚硝酸钠的熔点为271℃。把亚硝酸钠和氯化钠置于同一小块金属片上,用酒精灯对金属片加热,先熔化的是亚硝酸钠;用酒精灯加热不熔化的是氯化钠。
1.3溶解情况
氯化钠和亚硝酸钠虽然都溶解于水,但是两者溶解度却大不相同。温度对氯化钠溶解的影响很小;而亚硝酸钠极易溶于水,且溶解时吸热,其在热水中溶解得更快。在室温时,称取1g等量的亚硝酸钠和氯化钠分别置于小试管中,加2mL水使其溶解。由于亚硝酸钠溶解时吸热,一支试管中的溶液温度显著下降(5℃左右),且固体逐渐溶解,此为亚硝酸钠的试管;另一支试管为氯化钠的试管。
2、从两者化学性质的差异鉴别
2.1 盐的氧化性
2.1.1与硫化钠反应
亚硝酸钠可与具有还原性的硫化钠反应,生成单质硫;氯化钠不与硫化钠反应。
2NaNO2+Na2S+2H2SO4 = 2Na2SO4+2NO+S↓+2H2O
在试管中分别加入0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,加入1mL0.1 mol·L-1硫化钠溶液,试管中均无明显现象;滴加稀硫酸酸化后,一支试管中析出乳黄色的硫,为亚硝酸钠溶液;另一支试管中无明显现象,为氯化钠溶液。
2.1.2与铜丝反应
铜丝在亚硝酸钠的存在下,能与盐酸发生反应;但铜丝在有氯化钠存在的情况下却不与盐酸反应。铜丝、亚硝酸钠与盐酸的反应为:
Cu+2NaNO2+4HCl = 2NaCl+CuCl2+2H2O+2NO↑
2NO+O2(空气)=2NO2(红棕色)
将光亮的铜丝插入装有2 mol·L-1盐酸的试管中,无明显现象;在试管中加入1-2mL0.1 mol·L-1亚硝酸钠后,铜丝缓慢溶解,铜丝表面有大量气泡;溶液逐渐变成深绿色,液面上方有红棕色气体逸出,能嗅到刺激性气味。若使用了氯化钠溶液则不会产生此现象。
2.1.3与木条反应
熔融的亚硝酸钠具有一定的氧化性,能与碳或木条反应;而氯化钠熔点较高,且不与碳发生反应。
在试管里装入1-2g NaNO2晶体,待加热溶化后把木条(或火柴梗)伸入熔体,木条迅速猛烈燃烧,闪烁出红色的火光,试管壁发黑。待试试冷却后加水溶解残留物,检验溶液呈强碱性。
说明:实验中发生的化学反应方程式为:
4NaNO2(溶融)+3C=2Na2O+3CO2↑+2N2↑
亚硝酸钠是硝酸钠的分解产物,有很高的热稳定性。实验中,木条与熔融的亚硝酸钠反应在,并未达到其分解温度。这里氧化还原反应直接发生在+3价的N和C之间,而不是亚硝酸钠分解生成的O2与C反应,所以笔者认为这一实验还是体现出亚硝酸钠的氧化性,而非亚硝酸钠的热不稳定性。
2.1.4在水果切面上反应
在苹果(或梨、桃、萝卜、马铃薯等)的新鲜切面上,选取距离较远的三个点,其中两个点分别滴上2-3滴0.1 mol·L-1亚硝酸钠溶液和氯化钠溶液,另一个点作为对照点。静置2-3min,滴有亚硝酸钠的点褐变(氧化)得最利害,颜色最深,滴加氯化钠的点颜色较浅,而对照点在2-3min内基本不变色。
说明:亚硝酸钠与其水解产生的亚硝酸都具有氧化性。亚硝酸钠是一种弱酸强碱盐,因水解呈弱碱性反应:NaNO2+H2O≒NaOH+HNO2(pH≈9),此时氧化性较弱,但在水果等汁液的酸性条件下氧化作用增强。另外,苹果中的过氧化氢脱氢酶在空气中也易被氧化,所以苹果切开后长时间暴露在空气中,切面也会变褐。滴加亚硝酸钠后加速了它的氧化,使其变褐速率加快。
2.1.5与饱和氯化铵溶液反应
饱和氯化铵溶液与饱和亚硝酸钠溶液混合后加热,能产生氮气,可使燃着的火柴熄灭。
NH4Cl+NaNO2 = NH4NO2 +NaCl NH4NO2=N2↑+2H2O 总反应:NH4Cl+NaNO2=N2↑+NaCl+2H2O氯化钠不与饱和氯化铵溶液发生反应。
取1-2mL饱和氯化铵溶液于试管中,再加入1-2mL饱和亚硝酸钠溶液后,将试管微热,试管中溶液激烈反应并产生大量气泡;用点燃的火柴条抻入试管中,火柴熄灭;用饱和氯化钠溶液代替饱和亚硝酸钠溶液重复实验无此现象。
说明:加入饱和亚硝酸钠溶液的试管在加热后,产生的气体并无刺激性气味。若只加热饱和氯化铵溶液,溶液沸腾后也没有刺激性气味气体产生,说明氯化铵溶液受热后并没有产生氨气。
2.2 盐的还原性
2.2.1与重铬酸钾反应
亚硝酸钠与强氧化性物质反应时,表现出还原性。如与重铬酸钾溶液反应时,重铬酸根被还原为三价铬离子。反应方程式为:
K2Cr2O7+3NaNO2+4H2SO4= K2SO4+3NaNO2+Cr2 (SO4) 3+4H2O而氯化钠不与重铬酸钾溶液反应。
2.2.2与溴水反应
亚硝酸钠能与溴水反应,使其褪色。反应方各式为:NaNO2+Br2+H2O=NaNO3+2HBr。而氯化钠不与溴水反应。
在两支试管中均加入1mL溴水,两支试管中再分别逐滴滴加0.1 mol·L-1亚硝酸钠和氯化钠溶液,摇均。加入亚硝酸钠后,溴水褪色;加入氯化钠的溴水不褪色。
2.3亚硝酸的特征反应
低浓度的亚硝酸钠在酸性条件下能与对-氨基苯磺酸和α-萘胺发生重氮化反应,呈粉红色;氯化钠不发生此反应。
在极稀的亚硝酸钠溶液中滴加1滴6mol·L-1的醋酸酸化,再加1滴对-氨基苯磺酸和1滴α-萘胺,溶液呈粉红色。
说明:若NO2-的浓度太大时,粉红色很快褪去,并转化为黄色溶液或褐色沉淀。此实验原理常用于比色法测定亚硝酸钠的含量,具体可参阅相关资料。
课题名称:无电镀铜
研究涉及主要领域:化学——金属——镀铜方法
课题组长:
陈润博 (确定课题研究目标、设计研究方案、撰写论文、修改整合)
课题组成员:
徐哲丰 (撰写论文、查询相关资料、综合实验评价)
陈镜宇 (撰写论文、设计实验、综合实验评价)
谢泽鑫 (撰写实验报告、查询相关资料)
徐宇逍 (撰写实验报告)
周浩 (修改)
注:小组成员均自备实验药品,参与实验
指导教师:化学老师 张宏良
教师评价:A
一、提出课题的理由:
镀金在工业、装潢、艺术等诸多领域都有着重要的应用,但目前我国现有的技术,特别是工业上所使用的镀金技术都存在着高能耗、高污染、低效率的缺陷,造成能资源浪费、成本过高、环境污染等一系列问题,不利于建设资源节约型、环境友好型的社会,阻碍新型化工业的发展。
同时,我们小组的成员在生活中发现,有许多金属采用了镀铜技术,使金属更为美观、耐用。但经过上网搜索发现,绝大多数镀铜技术为有电镀铜,只能用于工业,对于小件金属镀铜显得太过复杂,出于为祖国科技发展贡献力量的热情,同时也出于个人兴趣以及自我提高、自我充实的目的,我们小组设计实验,探寻节能、简便、实用、可行,更适合于在生活中应用的无电镀铜技术。
二、课题研究的目标:
对无电镀铜的方法有所了解,用简易工具、原料,探寻无电镀铜的方法:在铁钉、刀片等金属上镀上一层铜膜。同时在传统镀铜工业的基础上,增进知识,做一个有心的化学学习者。
三、课题的新颖性:
出于对化学学科的浓厚兴趣,小组成员主动提出探究镀铜的方法,在课题研究的过程中打破了传统镀铜思想的束缚,自己动手做试验,并大胆提出问题与猜想,用一种全新的理念思考问题,另辟蹊径,探寻新思路、新方法。
四、可行性分析:
运用电镀的原理,设计了实验,该实验遵循科学性、可行性,小组成员自备实验器材与相关药品,比如常见金属铜、铁,普通家庭中易获得的食盐,白醋等进行实验,简便可行。
五、课题研究方案(内容、方法、途径):
1.通过高一第一学期对金属的学习,小组成员对于镀金属的方法产生了浓厚的兴趣。
2.小组成员通过图书馆,网络等多方面途径,查阅大量资料,搜集和积累有关文献,对每一种传统镀铜方法进行细致、全面的评价。
3.大家齐心协力经过严密的讨论,设计了实验。
4.按照设计的实验,自备实验药品,请教化学老师,作了充分的准备工作,自己动手。
5.在实验后,大家撰写论文和实验报告,亲身感受无电镀铜的优点与化学的神奇魅力。
六、论文:
对“无电镀铜”的研究
(一) 引子
无论是从化学还是生活的领域上说,我们对铜并不陌生?。铜是人类最早发现的古老金属之一,早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的,这种矿石含铜量极低,一般在2-3%左右。铜具有许多可贵而优异的物理化学特性和奇妙的功能,不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献,而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。
从化学1中,我们已学了不少关于铜的化学知识。铜的性质,特征,种类及冶炼方法。我们知道了铜的热导率很高,化学稳定性强,抗张强度大,易熔接,且有很好的抗蚀性、可塑性、延展性。而常见的铜,有黄矿铜,孔雀石等。至于冶炼铜的方法,我们已学了电解法(电解氯化铜溶液),湿法炼铜,生物炼铜和粗铜的精炼等。
那么,如何用简便的方法镀铜,以此来应用于我们的生活中呢?经过化学课上的学习,本化学小组对镀铜产生了浓厚的兴趣,大家共同合作进行了深入的探究。
(二)传统镀铜方法
一般来说,现在所使用的传统镀铜方法有非金属流液镀铜法,无氰镀铜液及无氰镀铜法,通路孔镀铜法,小直径孔镀铜法,不溶阳极电镀铜法,半导体活化材料化学镀铜法,非水体系储氢合金粉的化学镀铜法,绝缘瓷套低温自催化镀铜法,碳纤维均匀镀铜工艺,陶瓷玻璃常温化学镀铜法等。
由于涉及专利问题,以上镀铜方法均不能找到详细过程。但是我们在探究的过程中发现,以上这些镀铜方法往往耗资巨大,因为大多镀铜工艺适用于工业,因此在操作过程中具有一定危险性与困难性,也曾发生过在镀铜工艺过程中工作人员中毒的事件。因此,探究新的,更安全,更合理,更简便的镀铜方法也是科学家们迫在眉睫的研究问题。
(三)关于无电镀铜
此为日本东京株式会社日矿材料申请的专利。一种无电镀铜溶液,其特征在于与第一还原剂一起使用作为第二还原剂的次磷酸或次磷酸盐,并同时使用抑制铜沉积的稳定剂。第一还原剂包括福尔马林和二羟乙酸,次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸钾和次磷酸铵。抑制铜沉积的稳定剂包括烟酸、硫脲、2-巯基苯或巯基乙酸。在较难发生镀敷反应的镜面(例如半导体晶片等)上无电镀铜时,该无电镀铜溶液可以在降低的温度下上实现均匀镀敷。
铜金属的无电电镀制成的阻挡层沉积能给人们带来很多好处。它适应集约型工业的特点,环保安全,适合科技工作者的研究与工业上技术的进一步革新;在工业上有广泛应用,如上图所示,它可作为电镀铜的有效补充,是高新工艺的重要组成部分。据乐观估计,未来在镀铜工业上无电镀铜将会有更广阔的发展前景。
无电镀铜的优点中,有对双向导电的选择性,有再沉积一种无定形合金的可能性,有通过加入一种第三组份而使二元合金的性质增强化的好处,有高可靠性和低成本费用。在集成电路的结构中在铜和钴的面上,在碱性溶液中常沉积一层富钴的钴——钨——磷三元合金。合金中磷的成分较高(以重量计约11%),低的第三组份钨(约以重量计占2%)。
以无电镀铜膜作为后续电镀铜的晶种层,得到纯度相当高,表面粗糙度低,电阻系数低,残留应力低,填充能力极佳的铜金属内连线,具有绝佳的平整度与良好的阶梯覆盖性,铜镀层与几何结构一致成份纯且均匀,此一整合性低温电化学镀铜法,非常适合作为下一时代90 nm 以下超大型积体电路中金属内连线之使用。
(四)探究无电镀铜的实验
[实验目的]探究学生利用日常材料进行无电镀铜的可行性
[实验原理]
所谓电镀,就是应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。
[关于实验的猜想与问题]
铜片在氨水中浸没时与在玻璃罐中时的状态是否相同?
在将铜片放入溶液中后,为什么铜绿会消失,铜片会露出金属的本色,而铜片表面又为什么会有气泡产生?
[实验时间]2007年2月2日下午第四节课
[实验场所]效实中学化学实验室
[实验用品]
氨水、铜片(约20枚)、盘子、足量餐巾纸、百洁丝、铁钉(约4枚)、足量食盐、足量白醋,茶匙,玻璃罐2个,盘子2个,纸巾若干
[实验步骤]
1、取20枚铜片及足量餐巾纸,准备好盘子放于通风处,先将几层纸巾均匀平铺于盘子上,然后将铜片均匀置于餐巾纸上。
2、将氨水淋在铜片上,使得铜片刚好浸没在氨水中,晾干。观察到氨水在倒入盘子后迅速放出有刺激性气味的气体,在很长一段时间内刺鼻气味没有消失。当氨水浸没铜片后约三分钟,餐巾纸上呈现出蓝色,且在铜片晾干后,表面形成一层铜绿。(铜片与氨水和空气中的二氧化碳反应,生成了碱式碳酸铜和氨气,放出的有刺激性气味的气体即为氨气。推测实验方程式:2Cu+NH3·H20+CO2 =Cu2(OH)2CO3+NH3↑)
3、将白醋倒入玻璃瓶中(约半瓶),然后将半勺食盐倒入玻璃瓶中,用茶匙搅拌直至食盐完全溶解。
4将20枚铜片放入玻璃瓶里静置。观察到铜片表面的铜绿基本消失,铜片露出铜的金属本色,铜片表面有气泡产生。
5.用百洁丝擦拭铁钉表面,直到铁钉露出金属光泽。然后将铁钉放入玻璃罐中,静置过夜。观察到:将铁钉投入溶液后,立即有大量气泡产生,并附着于其表面。
6.将玻璃瓶静置于阴凉通风处二至三日,观察到:过夜后铁钉表面形成了一层铜膜,并随着时间的推移铜膜逐渐致密。当玻璃瓶被静置后数日,仍能看到有气泡产生,同时溶液呈橘红色,铁钉与铜片较刚放入时显现出更明亮的光泽。
[误差分析]
1、因时间关系,铜片在没有完全晾干的情况下,或是铁钉表面的铁锈没有完全被百洁丝擦去,未充分显出光泽时,即被投入白醋中,可能造成误差或使现象不明显。
2、白醋及氨水的质量得不到充分保证,用量尚需斟酌。
3、由于实验所需材料均为自备(除氨水与铜片外),因此与专业材料相比,难免在用量与用法上有所误差,这可能造成实验结果不明显。
[实验结论]
经过较长时间的静置,玻璃瓶中的铁钉表面已覆盖上一层薄膜,表面显铜的自然光泽,这表明用此法镀铜取得一定成效。(Cu-2e-=Cu2+)
猜测铜离子与醋酸以及氢氧根反应,生成铜、甲酸氢根与氢气。推测实验方程式:Cu2++2CH3COOH+4OH-=Cu+2HC2O4-+5H2↑
(五)对于实验的评价
关于化学学习:
根据以上结论,我们了解了“无电镀铜”的基本方法,将“有电镀铜”和“无电镀铜”紧密的结合在一起,并且这个实验在实验室就能完成,简单方便,我们从中更体会到了化学的灵活性以及化学与生活的紧密联系。
2.关于实验:
科学性:
不断地通过学习、思考、研究获取新知识,并且学以致用,解决实际问题。
时效性:
无电镀铜是当今社会的一大化学热点,对它的研究就意味着跟上时代的脚步,就是对世界的充分了解,就是快速的溶入整个世界,具有现代化学理念。
创新性:
在实验室中进行这个无电镀铜的实验,不同与其他的试验,试验场所发生了质的飞跃,从仪器精密的工厂了,来到了简单方便的实验室,把程序繁琐的试验过程变成了简单的试验探索,这也就是其创新意义之所在:删繁就简。
探索性:
“无电镀铜”对于大多数的同学来说还是比较陌生的,所以无电镀铜这个试验也是对不知道的化学领域的探索研究。通过这次实验,我们不仅加深了对化学的了解,更是体验到了探索精神和乐趣。
合理性:
本次课题研究,先由课题选择、查阅资料、再制订实验方案、再进行实验,以验证理论推想,最终得出结论。理论指导了实践,实践验证了理论,最后形成结论,完成了“理论——实践——理论”三步走,整个过程思路清晰、完整、有条理。
可行性:
本次课题研究中所用器材和药品都是很常见且简易的,基本可以在家庭的厨房中找到,成本低廉,这也是本次课题——无电镀铜的最大优点。
有待进一步完善的问题:
其一是速度太慢,需1—2天小铁钉才能完整地镀上铜膜;
其二是4—5天后仍浸在介质中的刀片表面铜膜脱落,刀面呈黑色。可见如要将该法应用于工业生产中需对此法的生产工艺作进一步的研究,以完善其实用性。
3.关于实验细节:
值得学习的地方:
(1).实验进行的严密性:这里的严密性不仅仅是指实验步骤的严密,也是指实验前对可能发生的意外作出的周密思考,对于有刺激性气味的化学反应过程,均在通风处完成;所有药品的取、放以及实验操作都严格遵守实验规范。
(2).多次实验看结果:不同与普遍的化学实验,出于严谨考虑,本次实验我们作了多组平行试验,在实验过程中及时记录实验现象,并持续跟踪观察、记录,使实验结果更有代表性,更能说明问题。
可以改进的地方:
(1).实验器材的精确性:实验器材应该新买,而不应该个人准备,虽然这只是一个小实验,但药品的纯度则会对实验造成影响。
4.关于小组合作:
(1).在此实验前,小组成员进行了积极且充分的准备,除铜片和氨水外,所有的器材和药品都由组员从各自家中带来,并及时与老师沟通借用所缺的实验用品、确定实验场所,并且查阅相关的资料。
(2).实验时,组员团结一致,分工合作,服从命令,合理统筹。整个实验过程紧凑、高效,用时约2/3小时,又快又好地完成了预期的实验任务。在实验中,小组成员本着安全实验,实事求是的原则和科学严谨的态度,力求圆满。
(3).实验结束后,在组长牵头主持下,小组进行了实验总结,并着手撰写相关论文和实验报告。
5.关于实验成果
我们成功地在铁钉、刀片上镀上了一层铜膜,取得了预期的效果,验证了实验前的推理和判断。
七、成果形式:
两个装有铜片的玻璃罐,一份综合的实验报告,一篇研究性学习活动论文。
八 感想 :
这次的实验不仅对于我们以后在化学的学习上会有很大帮助,而且在以后的社会生活中也会受益无穷。因为我们明白了如何合理利用铜及对铜的收藏。这也为步入科技发达的社会做好了很好的理论铺垫。这次实验不仅有利于整个大的环境,也有利于我们这黄金一代综合素质的提高,真可谓是益处多多,我们都希望以后还能再进行这样的实验。
在此次,也是首次课题研究中,组员们在组长的主持下,积极参与,积极探索,集思广益,是本次课题取得成功的重要因素。在研究过程中同学们表现出来的善于思考、实事求是、互助合作、科学合理的工作方式是我们一辈子受用的。
九 参考书目:
《物理化学》 傅献彩、沈文霞、姚天扬主编 高等教育出版社 2000年
《金属材料学》作者:李云凯 北京理工大学出版社 2006年1月
《近代化学导论》上下册 ???高教出版社? 2002年版
《化学工程基础》 武汉大学主编 高等教育出版社 第一版
苏教版《实验化学》专题5 电化学问题研究
张宏良
宁波效实中学 浙江 宁波 315012
一、有关电化学的课程标准解读
内容标准
活动与探究建议
《化学2》主题2化学反应与能量
举例说明化学能与电能的转化关系及其应用
①查阅资料:化学能转化为热能、电能在生产、生活中的应用。
②实验:用生活中的材料制作简易电池。???
③市场调查:不同种类电池的特点、性能与用途。
《化学与生活》主题2生活中的材料
描述金属腐蚀的化学原理,认识防止金属腐蚀的重要意义。
讨论:金属的防护。
《化学与技术》主题2化学与材料的制造、应用
举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理
观看影像或参观:金属的电镀等
《化学反应原理》主题1化学反应与能量
1. 体验化学能与电能相互转化的探究过程,了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
2. 通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3. 能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。
①实验探究:电能与化学能的相互转化
②调查市场常见化学电池的种类,讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。
③查阅资料并交流:防止钢铁腐蚀的方法
《实验化学》主题2化学实验探究
1.能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题,并进行实验探究。
?2.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案,并予以评价和优化。?
3.能通过化学实验收集有关数据,并科学地加以处理。?
4.能对实验现象做出合理的解释,运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。
设计实验:金属(或塑料)的电镀
分析:①化学课程标准中有5个模块的主题中都出现了有关电化学的内容,当然,苏教版的所有教科书都出现了电化学的相关知识,说明了电化学内容的重要性。
②《实验化学》模块内容标准虽没有直接对电化学知识进行表述,但其要求是最本质的。而且通过亲身做实验的体会,我发现有些实验的现象、结论、解释没有“预见性”。
③各模块的侧重点不同,总的趋势是“螺旋上升”。如对于“电解饱和食盐水”,《化学1》P40“氯气的生产原理” 中的“观察与思考”;《化学2》P42“电能转化为化学能”中的“资料卡”;《化学与技术》P26,“氯碱工业” 中的“活动与探究”;《化学反应原理》P19“电解池的工作原理及应用”中的“交流与讨论”; 《实验化学》中 “电解与电镀” P68的“电解饱和食盐水”和P70的“用铜电极电解饱和食盐水”。其它如对电极方程式的书写要求、铜锌原电池装置的改变、电解熔融NaCl的要求、金属腐蚀与防护的要求与实验等知识都是呈“螺旋上升”。
二、电化学问题研究教学要求和教学建议
1、教学要求
课题1原电池
基本要求
1. 通过原电池实验,加深对原电池工作原理的认识
2. 通过制作氢氧燃料电池,了解燃料电池的工作原理。
3. 能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生,并能用化学知识加以解释。
发展要求
初步了解生活中常见电池的化学原理,能根据已知的电池总反应式,判断电池的正负极,书写电极反应式。
说明
1.生活中常见电池的工作物质及电池反应式不作要求。
2.电极的极化作用对原电池产生电流的影响只作一般了解。
课题2电解和电镀
基本要求
1.通过电解饱和食盐水实验,加深对电解原理的理解。
2.通过铁钉镀锌实验,加深对电镀原理的认识。
3.学习设计简单的电解、电镀装置。
4.体会观察和分析实验现象对于化学研究的重要性。
发展要求
1. 初步了解溶液中常见阳离子在电极上放电顺序。
2. 能根据阳离子的放电顺序判断电解池阴极产物。
说明
1.拓展课题“阿伏加德罗常数的测定”重在让学生体验用电化学手段进行科学研究的方法,使学生能按给出的方案进行实验,采集数据,能根据给出的公式处理实验数据并得出结论,不要对实验原理进行纠缠。
2.拓展课题“用铜电极电解饱和食盐水”重在让学生通过对实验现象的观察,引起学生的思考,并结合自己已有的知识作出解释,不必追求结论的完整和统一。
2、教学建议
①对电化学知识进行较为系统的整理和回顾,可将部分实验研究专题穿插在《化学反应原理》模块中进行,向整合要效益。如“原电池实验”可穿插在《化学反应原理》P12的“活动与探究”中;“制作氢氧燃料电池”如在《化学2》P40已做过就可不做,也可穿插在《化学反应原理》P15的“资料卡”中;“金属的电化学腐蚀”可穿插在《化学反应原理》P23的“活动与探究”中;拓展课题5-1干电池模拟实验可穿插在《化学反应原理》P14中的“化学电源”中让有兴趣的学生在课后去做;电解饱和食盐水肯定在《化学1》中做过,可分析其原理并让学生来操作;铁钉镀锌可穿插在《化学反应原理》P19的“观察与思考”或P25的“牺牲阳极的阴极保护法”中;拓展课题5-2“阿伏加德罗常数的测定”和5-3“用铜电极电解饱和食盐水”可穿插在《化学反应原理》中“电解池的工作原理及应用”一节学完后让有兴趣的学生在课后组成研究性学习小组去做。
②引导学生仔细观察电极上发生的各种现象 ,有兴趣的学生可课内和课外有机结合,开放实验室。
③努力创造条件,注重探究过程,采用多种实验活动方式,突出实验的实用价值。
④通过实验探究让学生了解水溶液中阳离子的放电顺序,部分实验研究专题可和高三总复习有机结合。
⑤处理好实验课题和拓展课题的关系,有兴趣的学生可通过组织研究性学习小组学习拓展课题提高自己的理论水平。
三、实验研究
1、课题1 原电池
1.1原电池实验(可穿插在《化学反应原理》P12的“活动与探究”中)
1.1.1装置的连接
在锌片与铜片(各6cm×3.5cm)间放一块海绵(厚度0.5cm),用橡皮筋绕几圈固定,用导线把小灯泡(6.2V,0.3A)、锌片和铜片连好后插入盛有稀硫酸的电解槽(8cm×5cm×8cm)中。
1.1.2实验对比
1.1.2.1电解质浓度、温度不同的对比
电解质
溶液
小灯泡
结论
H2O2(30%,1ml)
KMnO4(1g)
K2Cr2O7(1g)
冷H2SO4(1:100)
搅也不亮
搅也不亮
搅也不亮
搅也不亮
热H2SO4比冷H2SO4效果好;重铬酸钾效果最好;可选择1:10的H2SO4
热H2SO4(1:100)
搅也不亮
搅也不亮
灯丝微红15s
灯丝微红37s
冷H2SO4(1:10)
搅也不亮
搅也不亮
灯丝红1min18s
较亮3min15s
热H2SO4(1:10)
搅也不亮
搅也不亮
较亮3min14s
亮9min40s
冷H2SO4(1:5)
搅也不亮
不搅不亮
亮40s
亮2min 10s
热H2SO4(1:5)
搅也不亮
灯丝红21s
亮2min 6s
30min后还是亮
1.1.2.2电极材料不同的对比
电极材料
去极剂
冷H2SO4(1:10)
热H2SO4(1:10)
结论
Cu-Zn
小灯泡
搅也不亮
搅也不亮
Cu-Zn和Zn-C中热H2SO4比冷H2SO4效果好;重铬酸钾效果最好; Al-Cu作电极时灯泡不亮,Al片经铝汞齐处理后还是不亮,原因是SO42-对Al与H+的反应有阻碍,改用稀HCl后,加入H2O2和KMnO4灯泡不亮, 加K2Cr2O7灯丝发红,同时HCl浓度不能大,否则加KMnO4和K2Cr2O7时会产生有毒的Cl2,也就是说Al-Cu作电极时要用碱性溶液(如NaOH)用电解质。
H2O2(30%,1ml)
搅也不亮
搅也不亮
KMnO4(1g)
灯丝红1min18s
较亮3min14s
K2Cr2O7(1g)
较亮3min15s
亮9min40s
Zn-C
小灯泡
搅也不亮
搅也不亮
H2O2(30%,1ml)
搅也不亮
搅也不亮
KMnO4(1g)
较亮13s
较亮2min11s
K2Cr2O7(1g)
较亮1min12s
较亮7min40s
Al-Cu
小灯泡
均不亮
均不亮
H2O2(30%,1ml)
均不亮
均不亮
KMnO4(1g)
均不亮
均不亮
K2Cr2O7(1g)
均不亮
均不亮
1.1.2.3电解装置不同的对比
装置
①
②
③
现象
电流强度不大;灯泡不亮;Cu、Zn板都有大量气泡
电流强度不大;灯泡不亮;Cu板有大量气泡,Zn板无明显变化
灯泡发亮;Cu板产生气泡
结论
比较①②说明电流密度与电解质溶液有关,同时②装置用盐桥避免了Zn板产生气泡;比较①③说明电流密度与电极的距离有关,同时③装置用加去极化剂的方法减小了极化作用;比较②③说明电流密度与电极的距离有关
注:盐桥也可用饱和KCl溶液浸润的棉线代替。
1.1.3注意事项
①海绵可用滤纸代替。
②放去极剂时要用电极搅拌,溶解后再测时间。
③可使灯泡持续发亮的关键是用电极不断搅拌溶液。
④改用2.2V,0.2A的小灯泡效果会更好。
1.2制作氢氧燃料电池(可穿插在《化学反应原理》P15的“资料卡”中)
1.2.1装置的连接
制好多孔碳棒后用导线与6V直流电源连接,插入各种2mol/L电解质溶液电解20s后,切断电源,迅速连接电流计(或音乐卡(生日音乐卡上拆下)、二极管(可拆自霓虹灯)、小灯泡(6.2V,0.3A)、蜂鸣器(701型,6V))
1.2.2实验研究
1.2.2.1实验对比
2mol/L电解质
电解时现象
电流计
音乐卡
二极管
小灯泡
蜂鸣器
KNO3
阳极气泡多于阴极
指针
会由
大到
小偏
转
咿咿呀呀唱不全
一直亮
10s
不响
Na2SO4
(几乎饱和)
阴极气泡多于阳极
咿咿呀呀唱不全
一直亮
41s
不响
KOH
两极气泡最多且阴极气泡多于阳极
咿咿呀呀唱不全
最亮,迅速变成较亮
36s
不响
结论
三种溶液均可;建议用电流计、二极管和2.2V,0.2A的小灯泡
1.2.2.2实验改进
改进方法
改进装置
操作注意点
改进1:让气体积聚不逸出
漏斗颈部必须在液面以下;用大一点的U形管,否则多孔碳棒与漏斗颈部会接触而影响效果。
改进2:用双刀双掷开关以便于控制。
如要连接电流计则要注意正负极
改进3: 让气体积聚不逸出同时用双刀双掷开关以便于控制。
漏斗颈部必须在液面以下;用大一点的U形管,否则多孔碳棒与漏斗颈部会接触而影响效果。
1.2.3注意事项
①配250mL2mol/LKNO3(m=50.5g)溶液时,溶解很慢(吸热),最好用热水溶解再冷却(温度低时会有晶体析出)。
②用大一点的碳棒(直径1cm)比用小一点的碳棒(直径0.5cm)效果好。
③电流会由大到小变化,不用改进装置,连接电流计等设备时动作一定要快。
1.3金属的电化学腐蚀(可穿插在《化学反应原理》P23的“活动与探究”中)
1.3.1析氢腐蚀
1.3.1.1试剂的配制与仪器的组装
先准备一些铁钉(6.2cm),一半的铁钉绕上用砂皮打磨过的铜丝,分别把不绕与绕铜丝的铁钉加入到试管中,然后配制0.1mol/L和1mol/L的盐酸溶液,0.1mol/L和0.5mol/L(几乎饱和)的K3[Fe(CN)6]溶液,先加入HCl,注意溶液应浸没铁钉,再滴加2滴K3[Fe(CN)6]。
1.3.1.2实验对比
酸性环境
0.1mol/L K3[Fe(CN)6]
0.5mol/L K3[Fe(CN)6]
0.1mol/L盐酸
无Cu铁钉
无气泡;K3[Fe(CN)6]溶液向下扩散即出现蓝色;蓝色无明显多少
无气泡;K3[Fe(CN)6]溶液向下扩散即出现蓝色;蓝色无明显多少
绕Cu铁钉
1mol/L盐酸
无Cu铁钉
无气泡;K3[Fe(CN)6]溶液向下扩散即出现蓝色;绕Cu铁钉出现的蓝色比无Cu铁钉稍多
无气泡;K3[Fe(CN)6]溶液向下扩散即出现蓝色;绕Cu铁钉出现的蓝色比无Cu铁钉稍多、扩散稍快
绕Cu铁钉
浓盐酸(直接取用)
无Cu铁钉
大量气泡;不出现蓝色,稀释时均变蓝;溶液呈浅黄绿色
大量气泡;不出现蓝色,稀释时均变蓝;溶液呈棕黄色
绕Cu铁钉
结论
K3[Fe(CN)6]浓度大小对实验基本无影响;建议用1-3mol/L盐酸提供酸性环境
1.3.1.3注意事项与探讨
①按书中步骤进行操作,不能把溶液混合后再放铁钉,否则马上出现蓝色。
②探讨:不知为何0.1mol/L盐酸比1mol/L盐酸出现蓝色的速度快?(可能是K3[Fe(CN)6]在浓度小的溶液中扩散速度快?)
1.3.2吸氧腐蚀
1.3.2.1实验准备
取一铁片(铁锡合金)(7cm×3cm),用砂皮打磨表面,然后在铁片上各滴几滴1mol/L和饱和的NaCl溶液,静置。
1.3.2.2实验对比
中性环境
变红时间
结论
1mol/LNaCl溶液
2min液滴周边有一处出现红色,4min二处出现红色,7min液滴1/3圈呈红色,约2小时一半液滴变红
建议用稀NaCl溶液(如1mol/LNaCl溶液)
饱和的NaCl溶液
无明显变化
备注:金属的电化学腐蚀可参考《化学教育》2007年第2期P53-54中的对比实验(较复杂)。
1.4拓展课题5-1干电池模拟实验(可穿插在《化学反应原理》P14中的“化学电源”中让有兴趣的学生在课后去做)
1.4.1实验步骤
取一只直径2.8的塑料瓶,用烧红的铁丝烫出30个小孔,瓶内衬一张滤纸,把3gNH4Cl、10mL水、9gMnO2、3g活性炭粉和2g面粉调成糊状,中间插一根直径0.5的碳棒作正极;烧杯中加入200mL水、20gNH4Cl和10g面粉加热成糊状后倒入电解槽中,把上述塑料瓶置于其内,用电线连接Zn片、电流计和碳棒做实验。再分别用铁片与镁条代替锌片做实验。
1.4.2实验对比
负极
实验现象
解释与结论
锌片
稍有气味;电流计指针偏转约2大格半(量程为5V)
产生NH3所以稍有气味;活泼性Mg>Zn>Fe
铁片
稍有气味;电流计指针偏转约2大格(量程为5V)
镁条
稍有气味;电流计指针偏转约4大格半(量程为5V)
1.4.3注意事项
①NH4Cl、水、MnO2、活性炭粉混合时必须放些面粉,否则碳棒不能粘在其内,放入电解槽中会渗出液体,使整个电解槽内电解质变黑。
②最好在热水中加入面粉与NH4Cl,否则NH4Cl溶解很慢(溶解吸热)。
③锌片、铁片、镁条都须打磨。
④电解槽内受糊状面粉影响现象不明显。
⑤用电极搅动电解质可使电压变大。
2、课题2 电解与电镀
2.1电解饱和食盐水(可分析其原理并让学生来操作)
建议用导管直接伸入泡液(小孩玩吹泡泡的)中吹出气泡再点燃,这样可以提高成功率。
2.2铁钉镀锌(可穿插在《化学反应原理》P19的“观察与思考”或P25的“牺牲阳极的阴极保护法”中)
2.2.1操作过程中的现象与注意点:①ZnCl2易潮解,用后须密封保存;②药品溶解较慢,有白色絮状物浮着,可适当加热;③按书中质量配比pH刚好在5、6间;④45OC的浓盐酸必须在通风橱内用水浴受热,否则将挥发出大量酸雾,用后的浓盐酸应封藏;⑤电解过程中1202型高中学生电源会经常过载,改用4V,电解一段时间又过载了(试了很多的学生电源),建议改用干电池提供6V电压;⑥电解时,铁钉(6.2cm)表面先出现大量气泡,并伴有嘶嘶声,几分钟后铁钉附近出现较多黑色片状悬浮物,同时溶液逐渐变成青白色;⑦接触电解槽外壁感觉发热;⑧有无硼酸无明显区别。
2.2.2结论:严格按照书中步骤操作,铁钉表面镀上的锌层并不光滑,擦去外面疏松层倒可发现已镀上了锌。
2.3拓展课题5-2阿伏加德罗常数的测定(可穿插在《化学反应原理》中“电解池的工作原理及应用”一节学完后让有兴趣的学生在课后组成研究性学习小组去做)
2.3.1实验对比
第1组
铜片
距离
电解前质量(g)
电解后质量(g)
改变的质量(g)
结论
阴极
1cm×4cm
1.5 cm
0.41
0.56
0.15
电流强度不能大,否则误差大;电解时间稍长,否则质量改变小,无法称量;质量改变均不大,用托盘天平称误差太大,最好用分析天平称(我用的是电子天平,误差0.01)。
阳极
0.41
0.24
0.17
电流强度(A)
1
电解时间(s)
900
阿伏加德罗常数NA(mol-1)
1.19×1024
第2组
铜片
距离
电解前质量(g)
电解后质量(g)
改变的质量(g)
阴极
2cm×2cm
1.0 cm
0.41
0.50
0.09
阳极
0.43
0.33
0.10
电流强度(A)
1
电解时间(s)
900
阿伏加德罗常数NA(mol-1)
1.98×1024
第3组
铜片
距离
电解前质量(g)
电解后质量(g)
改变的质量(g)
阴极
1cm×4cm
1.0 cm
0.41
0.47
0.06
阳极
0.36
0.30
0.06
电流强度(A)
0.1
电解时间(s)
1800
阿伏加德罗常数NA(mol-1)
5.95×1023
2.3.2注意事项
①先擦去表面氧化膜后再剪,最好剪成1cm×4cm的铜片(浸入约2/3)。
②胆矾加浓H2SO42mL还是溶解很慢,可适当受热。
③电极距离保持1-1.5cm,相对而列,可用透明胶固定。
④电流强度大时电解槽内会残余灰黑色回体,过滤后才发现是铜。电流强度小时,电解槽内不会残余铜。
⑤通电时电流强度会逐渐变小,可调整电阻或学生电流上的电压,使之保持电流强度约为0.1A。
2.4拓展课题5-3用铜电极电解饱和食盐水(可穿插在《化学反应原理》中“电解池的工作原理及应用”一节学完后让有兴趣的学生在课后组成研究性学习小组去做)
2.4.1装置的连接
剥开双芯导线的两端,一端分叉后伸入装着NaCl溶液的U形管中或试管中;另一端分叉后跟学生电源的正负极相连,调节电压,启动开关进行实验。实验结束后,取沉淀物分别与稀H2SO4、稀HCl、浓氨水反应。
2.4.2实验对比
2.4.2.1用U形管进行电解(电压:6V)
时间
饱和NaCl
1mol/LNaCl
阳极
阴极
阳极
阴极
1 min
无明显变化
铜极上有大量气泡
无明显变化
铜极上有少量气泡
2 min
铜下端变黑
铜极上有大量气泡;极小气泡分布在溶液中使溶液变模糊
无明显变化
铜极上有少量气泡;溶液澄清
15 min
铜变黑,下端溶液略变浑浊
铜极上有大量气泡;极小气泡分布在溶液中使溶液变模糊
铜棒周围及下面液体出现青白色絮形带状物
铜极上有少量气泡;溶液澄清
25 min
铜下端黑又变红;溶液浑浊,有不易觉察的淡青色絮状物向下延伸
铜极上有大量气泡;溶液更模糊
絮状物变多延伸到U形管底部
铜极上有少量气泡;溶液略变浑浊
1小时
铜全部变红;U形管下端出现橙黄色凝聚块状物
铜极上有大量气泡;溶液模糊
底部出现淡黄色凝聚块状物
铜极上有少量气泡;溶液略变浑浊
3小时
铜丝明显变细;凝聚物变多且移到U形管阴极下端
铜极上有大量气泡;溶液模糊
铜丝略变细,凝聚物变多且移到U形管下端偏向阴极
铜极上有少量气泡;溶液略变浑浊
结论
同时间内,电解饱和NaCl溶液比电解1mol/LNaCl溶液现象更明显
电解结束后的实验:
滴入溶液
用滴管取出的悬浊液
过滤出的沉淀
结论
稀H2SO4
沉淀消失,溶液呈无色
沉淀消失,溶液呈淡蓝色
Cu2O在硫酸中歧化生成Cu2+,浓度小颜色不明显
稀HCl
沉淀消失,溶液呈无色
沉淀消失,溶液仍呈无色
形成CuCl2-无色离子
浓氨水
沉淀消失,溶液呈无色,慢慢变淡蓝色
沉淀消失,溶液呈无色,慢慢变蓝色
Cu(NH3)2+(无色)被O2氧化成Cu(NH3)42+
注:饱和NaCl溶液与1mol/LNaCl溶液电解结束后的沉淀物做以上实验无明显区别。
2.4.2.2用大试管进行电解(电压:3V)
时间
饱和NaCl
1mol/LNaCl
阳极
阴极
阳极
阴极
15s
溶液略显浑浊,出现青色沉淀
大量气泡,极小气泡分布在溶液中
无明显变化
大量
气泡
1 min
沉淀变成淡黄色并下沉形成带状
大量气泡,气泡增多
无明显变化
大量
气泡
3 min
沉淀颜色变深更下沉
大量气泡,气泡增多
青白色沉淀出现并下沉形成带状
大量
气泡
15 min
沉淀颜色变深更下沉
大量气泡,气泡增多而使溶液略变模糊
青白色沉淀继续下沉至试管底
大量
气泡
30 min
试管底部出现沉淀,不同位置沉淀颜色不同,铜极旁呈黄色,试管底呈青色
大量气泡,气泡增多而使溶液略变模糊
青白色沉淀形成带状,淡青黄色沉淀聚在试管底部
大量
气泡
3小时
铜丝变黑,溶液浑浊,底部沉淀增多且沉淀上下颜色不同,上层红色,下层青色
大量气泡,溶液呈淡黄色(阳极产生沉淀的影响)
铜丝变黑,溶液变浑浊,试管上层溶液出现青蓝色悬浮物,带状沉淀变青色,伴有黄色颗粒状沉淀,试管底沉淀增多且沉淀上下颜色不同,上层橙黄色,下层青色
大量气泡,气泡增多使溶液略变模糊
结论
同时间内,电解饱和NaCl溶液比电解1mol/LNaCl溶液现象更明显
注:电解饱和NaCl溶液的原理性知识请参看高中化学教学参考书《实验化学》(选修)P92和《中学化学教学参考》2007第12期P38。
电解结束后的实验:
滴入溶液
用滴管取出上层悬浊液
用滴管取出下层悬浊液
结论
稀H2SO4
沉淀消失,溶液呈淡蓝色
沉淀消失,溶液呈无色
Cu2O在硫酸中歧化生成Cu2+,浓度小颜色不明显
稀HCl
沉淀消失,溶液呈无色
沉淀消失,溶液呈无色
形成CuCl2-无色离子
浓氨水
沉淀消失,溶液呈无色,慢慢变蓝色
沉淀消失,溶液呈无色,慢慢变淡蓝色
Cu(NH3)2+(无色)被O2氧化成Cu(NH3)42+
注:饱和NaCl溶液与1mol/LNaCl溶液电解结束后的沉淀物做以上实验无明显区别。
2.4.3注意事项
①食盐水应煮沸以除去溶解的氧气。
②应用大试管(20cm长),否则观察阴阳极现象时会相互干扰。
(张宏良 宁波效实中学84# 电话:13906615357 E-mail:zhl8205@tom.com)
课件34张PPT。苏教版《实验化学》-专题5电化学问题研究宁波效实中学 张宏良一、有关电化学的课程标准解读接上表分析:①化学课程标准中有5个模块的主题中都出现了有关电化学的内容,当然,苏教版的所有教科书都出现了电化学的相关知识,说明了电化学内容的重要性。 ③各模块的侧重点不同,总的趋势是“螺旋上升”,
注意把握教学的阶段性。 ② 《实验化学》模块内容标准虽没有直接对电化学知识进行表述,但其要求是最本质的。而且通过亲身做实验的体会,我发现有些实验的现象、结论、解释没有“预见性”。《化学1》P40“氯气的生产原理” 中的“观察与思考”;
《化学2》P42“电能转化为化学能”中的“资料卡”;
《化学与技术》P26,“氯碱工业” 中的“活动与探究”;
《化学反应原理》P19“电解池的工作原理及应用”中的“交流与讨论”;
《实验化学》中 “电解与电镀” P68的“电解饱和食盐水”和P70的“用铜电极电解饱和食盐水”。其它如对电极方程式的书写要求、铜锌原电池装置的改变、电解熔融NaCl的要求、金属腐蚀与防护的要求与实验等知识都是呈“螺旋上升”。 对于“电解饱和食盐水”二、电化学问题研究教学要求和教学建议(《新课程课前培训
资料汇编高中化学》高二下P18和P36)1、教学要求1、教学要求2、教学建议①对电化学知识进行较为系统的整理和回顾,可将部分实验研究专题穿插在《化学反应原理》模块中进行,向整合要效益。 “原电池实验”可穿插在《化学反应原理》P12的“活动与探究”中;“制作氢氧燃料电池”如在《化学2》P40已做过就可不做,也可穿插在《化学反应原理》P15的“资料卡”中;“金属的电化学腐蚀”可穿插在《化学反应原理》P23的“活动与探究”中;拓展课题5-1干电池模拟实验可穿插在《化学反应原理》P14中的“化学电源”中让有兴趣的学生在课后去做;电解饱和食盐水肯定在《化学1》中做过,可分析其原理并让学生来操作;铁钉镀锌可穿插在《化学反应原理》P19的“观察与思考”或P25的“牺牲阳极的阴极保护法”中;拓展课题5-2“阿伏加德罗常数的测定”和5-3“用铜电极电解饱和食盐水”可穿插在《化学反应原理》中“电解池的工作原理及应用”一节学完后让有兴趣的学生在课后组成研究性学习小组去做。②引导学生仔细观察电极上发生的各种现象 ,培养学生的分析能力,有兴趣的学生可课内和课外有机结合,开放实验室。③积极引导学生质疑,努力创造条件,注重探究过程,采用多种实验活动方式,突出实验的实用价值。④通过实验探究让学生了解水溶液中阳离子的放电顺序,部分实验研究专题可和高三总复习有机结合。⑤处理好实验课题和拓展课题的关系,有兴趣的学生可通过组织研究性学习小组学习拓展课题提高自己的理论水平。三、实验研究1原电池实验(可穿插在《化学反应原理》P12的“活动与探究”中)1.1装置的连接 在锌片与铜片(各6cm×3.5cm)间放一块海绵(厚度0.5cm),用橡皮筋绕几圈固定,用导线把小灯泡(6.2V,0.3A)、锌片和铜片连好后插入盛有稀硫酸的电解槽(8cm×5cm×8cm)中。1.2实验对比1.2.1电解质浓度、温度不同的对比1.2.2电极材料不同的对比普通铜锌原电池有盐桥的铜锌原电池加K2Cr2O7时灯泡发亮了1.2.3电解装置不同的对比注:盐桥也可用饱和KCl溶液浸润的棉线代替。制琼脂制好的琼脂改进的琼脂与冷却后的琼脂1.3注意事项①海绵可用滤纸代替。
②放去极剂时要用电极搅拌,溶解后再测时间。
③可使灯泡持续发亮的关键是用电极不断搅拌溶液。
④改用2.2V,0.2A的小灯泡效果会更好。2制作氢氧燃料电池
(可穿插在《化学反应原理》P15的“资料卡”中)2.1装置的连接 制好多孔碳棒后用导线与6V直流电源连接,插入各种2mol/L电解质溶液电解20s后,切断电源,迅速连接电流计(或音乐卡(生日音乐卡上拆下)、二极管(可拆自霓虹灯)、小灯泡(6.2V,0.3A)、蜂鸣器(701型,6V))制多孔碳棒1制多孔碳棒2制氢气与氧气燃料电池要接的材料燃料电池接蜂鸣器燃料电池接电流表2.2实验研究2.2.1实验对比2.2.2实验改进2.3注意事项①配250mL2mol/LKNO3(m=50.5g)溶液时,溶解很慢(吸热),最好用热水溶解再冷却(温度低时会有晶体析出)。
②用大一点的碳棒(直径1cm)比用小一点的碳棒(直径0.5cm)效果好。
③电流会由大到小变化,不用改进装置,连接电流计等设备时动作一定要快。3拓展课题5-3用铜电极电解饱和食盐水(可穿插在
《化学反应原理》中“电解池的工作原理及应用”
一节学完后让有兴趣的学生在课后组成研究性学习
小组去做) 3.1装置的连接 剥开双芯导线的两端,一端分叉后伸入装着NaCl溶液的U形管中或试管中;另一端分叉后跟学生电源的正负极相连,调节电压,启动开关进行实验。实验结束后,取沉淀物分别与稀H2SO4、稀HCl、浓氨水反应。3.2实验对比3.2.1用U形管进行电解(电压:6V)转下表电解结束后的实验:注:饱和NaCl溶液与1mol/LNaCl溶液电解结束后的沉淀物做以上实验无明显区别。U形管中的饱和溶液中的沉淀加硫酸盐酸和氨水U形管中的不饱和溶液中的沉淀加硫酸盐酸和氨水试管中电解铜3.2.2用大试管进行电解(电压:3V)转下表注:电解饱和NaCl溶液的原理性知识请参看高中化学教学参考书《实验化学》(选修)P92-P96和《中学化学教学参考》2007第12期P38。电解结束后的实验:注:饱和NaCl溶液与1mol/LNaCl溶液电解结束后的沉淀物做以上实验无明显区别。试管中的饱和溶液中上层
沉淀加硫酸盐酸和氨水试管中的饱和溶液中下层
沉淀加硫酸盐酸和氨水3.3注意事项①食盐水应煮沸以除去溶解的氧气。
②应用大试管(20cm长),否则观察阴阳极现象时会相互干扰。宁波市普通高中新课程教师培训效实中学化学组张宏良
E-mail:zhl8205@tom.com谢谢大家!http://blog.sina.com.cn/zhl8205