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第23章 化学实验教学方法的创新(8)

物质的检验、鉴别和推断物质的鉴定是根据某一种物质的特殊性质经过化学方法来检验确定;物质的鉴别是根据被鉴别物质的特殊性质应用化学方法一一区别检验确定;而物质的推断则是根据物质的特殊性质及在实验中的现象,分析判断被检验物质一定是什么,一定不是什么,可能是什么,最后得出正确的结论,这部分内容与元素化合物知识密切相关,试题往往有一定的难度和综合性。因此,在分析、解答这类习题时,要善于比较,从物质所具有的典型性质着手,去鉴别、推断。

另外,对于除尘和干燥。除尘的基本要求是除去所含杂质,最终不引入新的杂质;常用干燥剂有浓硫酸、浓磷酸、五氧化二磷、烧碱、无水氯化钙等,使用时要选不与被干燥物质反应的干燥剂。

[例题5]如何通过实验证实氯酸钾中含有氯元素和氧元素?(列表写出实验操作步骤、发生的现象和相应的结论)[例题6]除去下列各物质中的少量杂质,括号内的物质为杂质,同时不能引入新的杂质。

物质加入试剂化学方程式NaCl(Na2CO3)FeSO4(CuSO4)NaNO3(Na2SO4)通过对[例题6]的练习,让学生明确两个原则:其一是所加入的试剂一定跟杂质反应;其二是选试剂一定要考虑不能引入新的杂质。如NaCl(Na2CO3),应加盐酸即可;但若加稀硫酸,虽然除掉了Na2CO3,但又引入了新的杂质Na2SO4,这就错了。因此在选何种试剂时一定要遵循上述两个原则。

一般意外事故的处理对于意外事故的处理,要让学生了解并会处理。如不小心将酒精灯打翻着火,应立即用湿抹布或撒沙子扑灭,千万不能用嘴吹或用水去扑灭它;在稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿着器壁慢慢注入水里,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散,切不可把水倒进浓硫酸里。

强酸、强碱都具有强腐蚀性,取用时要防止沾在皮肤或洒在衣服上。如果皮肤或衣服溅上浓硫酸,不能用水冲洗,要根据情况迅速用抹布擦去,再用水冲洗,然后迅速涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液;如果皮肤或衣服溅上强碱溶液时,应立即用大量水冲洗再涂上硼酸溶液。

固体氢氧化钠具有很强的吸湿性,易潮解且易吸收空气中的二氧化碳而变质,因此应密封存放在干燥处;盛放固体烧碱或浓碱液的玻璃瓶要用橡皮塞塞紧,不能用玻璃塞。

化学实验是初中化学的一个重要组成部分。要把初中化学复习好,就不能忽视化学实验这部分内容,历届各省市的中考化学试卷中,化学实验内容的试题都占有一定的比重(约15%)。

因此,要重视化学实验的复习,提高学生的化学知识水平。

对比法复习实验

相似概念的辨析比较

复习实验之前,必须将一些容易混淆的概念加以澄清,为此,对比分析法应属上乘之法。

如:检验、鉴别和鉴定之比较;微热、加热、强热、灼热等的比较;火与火焰的比较;渗析与过滤;分液与萃取之比较;干馏、蒸馏、精馏与分馏的比较等等。

一般与特殊的比较为了便于记忆,复习时总要将通用的一些实验规则加以强调,这是非常必要的,但必须注意防范将一些一般规则当作万能的钥匙到处套用。为此,必须通过比较,以突出特殊,明确产生特殊的原因,使记忆加深。如:

①用滴管将溶液滴入试管,一般要求将滴管尖嘴离试管口05cm处垂直下滴,以免碰到试管壁而沾污。但在制取Fe(OH)2的实验时,却要求将滴管插入新制FeCl2溶液中滴加,这样才可避免生成的Fe(OH)2立即被空气所氧化。

②做金属与非金属反应的实验时,一般总是将金属丝加热后与非金属反应,如将预热过的铁丝插入氧气瓶中;将预热的铜丝插入氯气瓶中等,但在进行铜与硫磺的反应中,只允许加热硫磺而不允许加热铜丝。因为用砂纸擦亮的铜丝一加热,立即被空气中的氧气所氧化,而硫的非金属性比氧弱,故硫无法从CuO中将氧置换出来。

以上例子可举出许多,不再一一详述。

对应关系比较

实验中不少对应的概念易疏忽,易混淆,必须通过比较,明确其区别。如:

纯与浓:

在制溴苯时,只可使用纯溴,而制三溴苯酚却用浓溴水与苯酚之反应而得;纯甲醛在常温时是气态,而福尔马林是30%~40%的甲醛水溶液。做银镜反应时,用的是甲醛水溶液而不是纯甲醛。由此可见,纯与浓不仅概念不同,使用和性质都不完全相同。

还有浓与稀、冷与热、新与陈、高与低等的对应关系比较都很重要,万万不可忽视。复习实验应注意一些“位置”比较。

①导气管出口处位置比较导管出口位置实验装置实验目的原因分析插入盛装溶液的容器底部①验证气体性质②气体除杂(洗气)③尾气收集使之充分接触加速反应插入集气瓶底部或插入试管底部①排气法收集气体②气体与固体反应如H2还原CuO排尽空气,以免空气混杂伸至近液面处或连接一漏斗置于水面极易溶于水的气体制成溶液如氨水、盐酸的制取以免引起倒吸伸到集气瓶口排水法收集微溶于水或难溶于水的气体方便操作与接受器中液面保持一定距离蒸馏装置中的蒸气冷凝以免因受热不匀引起倒吸②温度计水银球放置位置的比较水银球放置位置装置图实验项目原因分析插至液面下(1)测定物质的溶解度(2)制乙烯(2)(3)中和热测定(3)(4)萘熔点测定(4)方便控制和测定溶液温度放在气体出口处或距液面2-3cm处的蒸气中(1)石油蒸馏(5)(2)丙酮沸点测定(6)溶液沸点=蒸气温度=冷凝温度;(沸腾时)为防止溶液过热测不准,所以测沸点时不插入溶液中除上述这些外,还有众所周知的一些比较,如:气体制法比较,离子鉴定方法比较;一些文字叙述方面的比较:如:倒入、通入、注入、加入、放入、滑入、移入、流入、滴入与倒出、渗出、析出、流出、漏出、溢出、移出等使用方法不同比较;点燃与加热的比较、物质颜色的比较,如白色、银白色、无色、褐色、棕色、紫色与黑色的比较,悬浊液、乳浊液、胶体溶液与真溶液比较;pH试纸、石蕊试纸、酚酞试纸、品红试纸、硝酸铅试纸的比较等。通过诸如此类的对比,突出其中差异,从而加深对事物内部矛盾的了解,以达到温故而知新的目的。

化学实验展览的举办

展览目的

实验汇展了初、高中课本内的实验知识,有挂图、仪器、模型、药品、实验制取装置及收集气体装置,有说明、有思考、有解说。大大开阔了学生的眼界,激发了学生复习实验知识的兴趣。由学生自由地看、想、议、忆,针对自己实验知识掌握的多少,查漏补缺,起到积极的作用。更有利于培养学生观察思维能力;分析问题、解决问题的能力;实验设计和操作能力。

展览内容

(1)化学仪器:中学化学所用仪器主要用途及使用方法。

(2)常用试剂:注意药品试剂的色、态;特殊药品的存放与取用。

(3)气体的制取装置(附思考问题)①固体与固体物质加热装置-制O2、CH4、NH3等。

思考:

制取上述三种气体的固体原料是什么?收集气体方法是否相同?

②固体与液体不加热装置-制H2、H2S、C2H2、CO2、NO2、SO2等。

思考:

各种气体的制取与收集方法有什么不同?如何检验气体收集满?

③固体与液体、液体与液体加热装置-制Cl2、HCI、C2H4、NO、CO等。

思考:制取上述各气体需哪些物质?反应式怎么写?收集方法?收集上述各气体后尾气应如何处理?

(4)综合性装置:

a制纯乙烯装置。

思考:①乙醇与浓硫酸的体积比是多少?浓硫酸起何作用?

②放碎瓷片或沸石的作用?

③温度计安装位置?为何要加速把反应物质加热到170℃?

④实验室制乙烯时,为什么反应一会儿后,液体变黑且有刺激性气味气体放出?

⑤如何提纯乙烯?

b制纯净氯气和干燥氯气装置。

思考:①制备纯净、干燥氯气,净化剂、干燥剂应如何选择?

②洗气瓶中食盐水、浓硫酸及最末容器所盛放的氢氧化钠溶液各起什么作用?

③洗气装置的进气管要液封,出气管要刚刚露出塞子,各是为什么?

(5)混合物分离装置①过滤装置:

思考:什么叫过滤?过滤操作的要点?滤纸上的沉淀物为什么要洗涤?

②蒸发、浓缩装置:

思考:蒸发皿可否直接加热?能否一直加热溶液至干?玻棒的作用是什么?

③萃取和分液装置:

思考:萃取剂选择原则怎样?萃取溴水中的溴,碘水中的碘应选用何种试剂?

分液时为什么要打开上盖塞?分出下层液后,上层液只能从上口倒出,为什么?

④蒸馏水分馏装置:

思考:本装置各部件的名称?安装程序?检查气密性方法?温度计安装位置。

⑤中和滴定装置思考:

(1)酸、碱式滴定管有什么区别?它们的刻度分布情况怎样?

(2)操作步骤?手?眼?

(3)造成中和滴定误差的因素有哪些?

(6)制溴苯装置思考:

(1)制溴苯的催化剂是什么?高长导管的作用是什么?导管口不能插入水中的原因是什么?

(7)制硝基苯装置思考:

(1)温度计的作用和位置?用水浴法加热的好处是什么?(2)带塞玻管的作用是什么?(8)酚醛树脂的制取装置思考:制取方法?实验后试管洗涤方法是什么?

(9)制溴乙烷装置思考:

(1)使用的试剂中要加适量的水为什么?要用小火隔着石棉网加热反应容器为什么?

(2)收集溴乙烷的“U”形管要加以冷却,“U”形管内加适当的水,为什么?

(10)结构模型:有水、氨气、氯气、甲烷、乙烯、乙炔、苯、金刚石、石墨、食盐等分子和晶体的结构模型。

(11)重要图表①化学实验基本操作图(一套)②元素及其化合物间的转化关系表③离子特性④鉴别表⑤常用药品的学名与俗名对照表展览要求

展览的图表张贴在四周的实验室墙壁上,普通仪器、特殊药品及模型排放在四周桌上,中间两行桌上排列实验装置及气体装置。仪器附有说明卡片,装置附有说明、思考等卡片,每次展览学生人次10-20人,时间不限,有问有答。

展览效果

展览内容同于课本,而形式新颖、美观,装置同中有异,异中有同,对学生有新鲜感、有吸引力,激发了学生的求知欲,使他(她)们投身到探索实验中去,从而达到巩固、提高实验知识,使复习收到良好的效果。

化学实验教学量质要求与量化

加强实验教学是提高化学教学质量的重要途径。中学化学实验教学的量质要求如下:

化学实验要有量质要求

按照现代教学论的要求,要使中学化学实验教学具有教养、教育和发展性,就必须对实验教学预先制定知识结构线、智能结构线、品格结构线的质与量的要求。在化学实验中预定这“三线结构”量质要求,才能使我们心中有数,有所遵循,目的明确,有的放矢。在定量评核化学实验教学效果时,才有依据和可能。

评核化学教学质量要定量化

现代教学论应用系统论、控制论、信息论的一个重要问题是教学论必须向定量化的纵深发展。因此,现代化教育不应满足于一次测验或考试定质量,而应定量要求和定量评核。

对于化学教学质量评核有如下建议:

单项要素成绩评核,按“三线结构”的量质要求,由下式定量:

Z=实际掌握的(知识、智能、品格要素)应该掌握的(知识、智能、品格要素)(1)其中,应该掌握的结构要素,在“三线结构”量质要求中可预先规定上限、下限和一般要求。这样,若Z=1表明一般发展水平,即符合Q教纲要求的基本水平。Z>1及Z<1则分别为优级发展水平和初级发展水平。

设xi为知识结构要素成绩,yi为智能结构要素成绩,zi为品格结构要素成绩。于是,一定时间内的最优教学效果(M效果)由下式评核:

M效果=(xi,yi,zi)=∑xi+∑yi+∑zi(2)(2)式中的M效果即表示由“三线结构”中各要素相互联系形式结构产生的效用。∑xi、∑yi、∑zi分别为知识结构要素、智能结构要素、品格结构要素的总评成绩。

化学实验教学的量质要求

我们尝试着从初中化学实验教学入手,初步拟定出化学实验教学的“三线结构”量质要求,仅供研究和实践的参考。

(1)初中化学实验教学的知识结构要素及其量质要求化学实验的知识结构,由基础知识结构要素群与基本技能要素群。化学实验的基础知识结构要素和整个化学学科的知识结构相一致,具体可参见教参和一些论着。而基本技能结构可按教学大纲上规定的诸项要求分为三种:初级、中级、优级发展要求。初级发展中,就是在初中进行初步的培养或训练,以后当在高中获得进一步培养或训练,使其到达中级水平,进而达到优级水平。中级要求者,就是在初中不仅要求达到初级发展水平,而且要求在此基础上达到中级发展水平,以后进入高中再达到优级发展水平。优级发展水平者,就是在初中完成由初级而中级,又由中级而优级,最后达到优级发展水平。

实验操作技能①优级发展水平,要求学生能独立地熟练地正确操作,共13种:固体试剂的取用;液体试剂的取用;加热;用量筒量液体;用托盘天平称量仪器、药品;检查仪器气密性;固、液态物质的溶解;振荡和搅拌;过滤;用排水、排气法收集气体;检验氢气的纯度。

②中级发展水平,要求学生会正确操作,共11种:浓酸、浓碱的使用;指示剂的使用;蒸发;倾泻;结晶;配制一定浓度的溶液;升华;水浴加热;连接简单仪器;仪器洗涤;气体物质的鉴别。

③初级发展水平,要求学生了解正确操作者,共3种:中和滴定;蒸馏;使用pH试纸。

(2)化学实验教学的智能结构要素及其量质要求智能结构要素可分为一般智能结构要素与特殊智能结构要素群。一般智能结构要素包括观察、思维、创造等能力。特殊智能要素与学科特征及其教学任务有关。对化学实验教学来说,似应包括实验准备能力、实验操作能力、实验结果处理能力。初中化学实验教学的特殊智能结构量质要求如下:

要求达到初级发展水平者:

实验设计能力,全面、细微观察能力,实验数据处理能力。

要求达到中级发展水平者:

实验的重点和比较观察能力,实验的一般操作能力。

要求达到优级发展水平者:

实验预习能力,作实验结论能力。

(3)化学实验教学的品格结构要素及其量质要求品格结构由观点、信念、意志、情感、性格等结构要素构成。其中,观点、信念、意志、情感、性格等为基本的品格结构要素。

这些品格的培养或训练是各科教学的共同任务。在初中化学实验教学中似应着重培养或训练学生的辩证唯物主义观点,实事求是的科学态度,遵守纪律,勤俭节约,爱护公物,关心同学,讲求整洁等品德。

(4)化学实验教学中各实验的“三线结构”量质要求制定了化学实验教学的“三线结构”量质总要求以后,进一步的问题就是明确并制定各章节以及各实验的“三线结构”量质的具体要求。

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