化学教学论实验讲义2015版.doc

化学教学论实验教学讲义目 录教学论实验教学程序1试讲内容2实验一 气体制备及性质实验研究氧气的制取与性质3实验二 喷泉实验研究氨气的制取及喷泉实验7实验三 定量化学研究水果电池能力检测及乙醇结构式的确定9实验四 电化学研究电解与电镀11实验五 趣味化学实验研究“水火系列”趣味实验13化学教学论实验教学程序一、目的：锻炼同学们 备课、试讲、讲实验、演示实验、实验研究等能力二、要求.以教师的身份参与到课堂中，边操作边想着“我该怎么讲”？适度的交流.负责讲实验的小组要求人人参与到演讲中来，这也是重要的评分点.提前做好板书、器材等准备工作，环节紧凑，节约时间.提前完成预习，带“预习报告”进课堂，随时补充、记录，课后完成实验报告预习内容一、实验步骤与现象（简化，用最少的文字，事先设计好表格）二、关键与注意事项（关键至少1项，注意至少3项）三、实验前试讲程序板书、实验器材准备试讲：10分钟，由1名同学完成讲实验：15分钟，由4-5名同学分工完成教师点评与补充实验研究与改进问题与讨论关键与注意事项实验原理实验过程（边讲边演示）教材分析（地位与作用）教师点评实验报告格式：一、实验原理二、实验步骤三、实验结果与数据四、结果与讨论五、感想（50-200字）试讲内容（模拟上课）实验编号试讲内容上午下午1氧气的性质与应用第一组第二组2氨气的性质第三组第四组3原电池第五组第六组4电解与电镀第七组第八组5燃烧与灭火（初中）第九组第十组要求：小组合作完成，确保质量，提前备好课并进行小组内试讲。实验一：气体制备及性质实验研究氧气的制备及性质【实验目的】 使学生掌握实验室制取、收集氧气和氧气性质实验的操作技术关键，掌握本实验的演示教学方法与技能【实验内容】1、 比较实验室制取氧气的不同方法，选择简单、直观、安全、可靠的制取方法；2、 通过演示实验实验的方式，比较空气和纯氧中燃烧的不同，研究氧气的性质，包括：（1）碳在氧气中燃烧(注意实验条件、实验操作、产物检验、现象观察的设计)；（2）硫在氧气中燃烧（注意硫的载体、实验条件、产物安全、实验操作、现象观察的设计）；（3）铁丝在氧气中燃烧（注意铁丝性状、引发反应条件的装置、反应容器、实验操作、现象观察的设计）；（4）蜡烛在氧气中燃烧（实验目的、收集方法、燃烧装置及产物检验、现象观察的方法）；【实验用品】硬质试管，棉花、单孔塞、导管、橡胶管、水槽、集气瓶（带毛玻璃4）、铁架台、铁夹、酒精灯、火柴、蒸馏烧瓶或锥形瓶、分液漏斗、 镊子、火柴、燃烧匙、乳钵双氧水、氯酸钾、二氧化锰、硫粉、细铁丝、澄清石灰水、蜡烛、干沙【实验内容】一、获得氧气的方法：原理第一种：氯酸钾加热分解第二种：过氧化氢催化分解MnO22KClO3 = 2KCl+3O2MnO2 2H2O2(液) = 2H2O + O2制取装置 收集装置 检验方法收集满把带火星的木条伸入瓶中，如复燃，证明是氧气验满方法把带火星的木条放在瓶口，如复燃，则已收满。操作步骤 1、检查装置是否漏气 2、取3.0g克氯酸钾及0.3g的二氧化锰，混合均匀，加入试管，平铺。然后把带有导管的塞子塞紧试管口。 3、将集气瓶盛满水，并用玻璃片盖住瓶口。盖瓶口时，先盖住一小部分，随后推切动玻璃片把瓶口全部盖住(注意不要让瓶口水面处留有气泡)。然后把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内。 4、给试管加热：预热，导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，当气泡连续地并比较均匀地放出后，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。等瓶子里的水排完以后，在水面下用玻璃片盖住瓶口。小心地把瓶子移出水槽，正放在桌子上。 1、检查装置是否漏气； 2、装置如上图，在锥形瓶中加入0.5g MnO2，并加入20mL水，瓶上放分液漏斗，分液漏斗中装入20mlH2O2， 3、将集气瓶盛满水，并用玻璃片盖住瓶口。盖瓶口时，先盖住一小部分，随后推切动玻璃片把瓶口全部盖住(注意不要让瓶口水面处留有气泡)。然后把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内。 4、滴加H2O2，要注意控制速度，放的过慢，反应太慢；过快则因反应剧烈而引起爆炸事故。待出现连续气泡时，用排水法于集气瓶中收集氧气。注意事项用酒精灯外焰决定试管的高度。铁夹夹在试管的中上部，便于加热。试管口应略向下倾斜，以防止湿存水在反应过程中倒流到管底，使试管破裂。导管不可伸入试管太长，以利于氧气排出，防止药品堵塞导管。使用高锰酸钾反应时，需在试管口放一小团棉花，以防加热时高锰酸钾粉末进入导管，且有利于观察气体的颜色。因氯酸钾有强氧化性，且需加热至氯酸钾溶化后，才能使KClO3放出氧气，不会产生粉末，导致导管堵塞或影响制得氧气的纯度，所以不能在试管口放一小团棉花。 称量时，不能用纸张直接称量氯酸钾；1）30%的H2O2对皮肤有强烈的腐蚀作用，操作时应小心；2） 控制反应速度；3） 要加入少量水，防止爆发式产生氧气；二、氧气的性质实验实验步骤实验现象实验原理装置示意图 取一小块木炭，在酒精灯上点燃，再用镊子慢慢插入盛满氧气的集气瓶中，观察现象。燃烧完，往瓶中加入澄清石灰水 放入集气瓶中木炭燃烧的更旺，发出白光，放出热量。加入澄清石灰水变浑浊。 点燃 碳+氧气 二氧化碳点燃 C+O2 = CO2 取一根玻璃棒，在酒精灯上烧热，然后蘸取少量硫粉，继续在酒精灯上燃烧，点燃后，将玻璃棒慢慢地插入盛满氧气的集气瓶中 放入集气瓶中硫燃烧更旺，发出明亮的蓝紫色火焰，并有刺激性气味的气体产生，并放出大量的热点燃 硫+氧气 二氧化硫点燃 S+O2 = SO2 用直径小于018 mm的细铁丝先用砂纸把铁丝打磨光亮（铁丝必须足够细，），将其缠绕在一小木棍上（引燃），然后将其放在酒精灯加热至红热时移出火焰，放入盛满氧气的集气瓶中（瓶中要装少量水，防止温度过高，造成集气瓶破裂） 铁丝在空气中燃烧有红热现象，然后将其放入盛满氧气的集气瓶中，会看到铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体点燃 铁+氧气四氧化三铁点燃 3Fe+2O2=Fe3O4点燃酒精灯，先将燃烧匙烘烤至发烫。趁热将一小段蜡烛放到燃烧匙上，冷却后，蜡烛被固定在燃烧匙上。 把点燃的蜡烛伸进盛有干燥的氧气的集气瓶中。停止燃烧冷却后后，加入澄清石灰水，振荡。 蜡烛在空气中火焰发出微弱的黄光。在氧气中燃烧产生耀眼的白光、放出大量的热，瓶壁上有水珠生成； 加入澄清石灰水变浑浊点燃 蜡烛+氧气 二氧化 碳+水【实验记录与结论分析】实验内容演示目的实验现象结论分析技术关键实验二 喷泉实验研究氨气的制取及喷泉实验氨气喷泉实验是中学化学实验现象最生动直观的实验之一，它通过鲜艳的红色、明显的效果、有趣的现象，给学生们深刻的印象。该实验蕴含着十分丰富的化学、物理学原理，同时是个难度较大、富有探究意义的课题。以往更多关注喷泉实验形成的原因、成功的关键等，随着新课程深入，其更重要是依据实验原理，引导学生进行实验的探究、设计、变化等其他形式，用开放性教学形式多角度、多侧面引领学生主动进行探究，培养学生创新思维。【实验原理】某些气体（如氨气、NO2、HCl）极易溶于水或其它溶液（如NaOH），则烧瓶内压强急剧下降，外部压强大于内部压强，导致喷泉产生。本实验以氨气为例做喷泉实验。NH3H2O + CaO（固）= Ca（OH）2 + NH3【实验装置】以下是喷泉实验的常见装置图【仪器与药品】 铁架台、铁夹、圆底烧瓶3、双孔塞、滴液漏斗、橡胶管、90弯管（一短一长）、棉花、导管（直）、尖嘴玻璃管、大烧杯、止水夹、胶头滴管若干、三通（T型）管 生石灰、浓氨水、酚酞、紫色石蕊【实验步骤】 1、装置搭建如右图：搭建装置时，遵循“从下到上，从左到右”原则。气密性检验时，把导气管伸入水中，关掉滴液漏斗的活塞，用手捂住圆底烧瓶，当看见导气管在水中有气泡冒出，松手后不久，导管里有一段水柱，则说明装置气密性良好。2、向圆底烧瓶加入氧化钙或氢氧化钠固体，再旋开滴液漏斗的活塞，使浓氨水缓慢滴下，收集气体。用湿润的紫色石蕊试纸置于集气烧瓶的瓶口处，当石蕊试纸变成蓝色时，说明氨气已收集满。收集3瓶气体。3、迅速塞入双孔橡胶塞（一孔塞着连着橡胶管的弯导管），并将橡胶管另一管口插入烧杯中的液面下，将装有水的胶头滴管插入橡胶塞的另一孔中。将收集氨气的圆底烧瓶搭成上图右侧的整体装置，轻轻挤压胶头滴管，使水流入烧瓶中。记录下液体充满圆底烧瓶的程度。喷泉实验重复2次。【思考与讨论】 还有哪些气体可以设计成喷泉实验？ 同学们还能设计哪些实验让氨极易溶于水？ 喷泉实验成功的关键？ 喷泉的液体为什么不能充满整个烧瓶？实验三 定量（理论）化学研究水果电池能力检测及乙醇结构式的确定【实验目的】1、探究影响原电池电动势的因素；探究不同水果的发电能力；了解水果发电的原理，培养学习兴趣。2、以定量实验的方法证明乙醇的结构，培养中学生的逻辑思维能力，掌握定量实验的思想与方法。【实验原理】1、水果电池：在水果里面插入化学活性不同的金属并形成回路，由于水果里面有酸性电解质，可以形成一个原电池。2、钠与乙醇反应，生成乙醇钠并逸出氢气。由于生成的乙醇钠包在钠的表面，使反应缓慢，甚至中止。采用加热（使钠与乙醇钠熔融）与振荡的方法能有效地提高氢气得率。【仪器与药品】 1. 铝片、粗铜丝、剪刀、灵敏电压计或电流计、导线、蔬果（番茄、土豆、橙子等） 2. 水槽，5ml注射器、导管、铁架台、载玻片、试管、50ml量筒、无水乙醇、金属钠（保存在煤油中）、水、酒精灯【实验步骤】1、水果电池（1）猜想。猜想一：水果电池电压与水果种类有关；猜想二：水果电池电压与两电极间距离有关；猜想三：水果电池电压与两电极插入水果的深度有关；猜想四：水果电压与水果大小有关。猜想五：水果电池组合能形成更大的电量。（2）设计实验编号种类与数量深度两级间距电压电量（持续时间）1一个*234两个半个5两个*（3） 把材料1按照下左图的方式连接，每隔10秒记下电表度数。 2、乙醇结构式的确定(1) 按上左实验装置图装好实验装置，在试管里放入已擦干煤油和去除氧化膜的钠片，试管的胶塞中央，插人一个事先抽入0.4mL无水乙醇的注射器。(2) 经检查装置的气密性后，缓慢挤压注射器慢慢的加人0.1rnL无水乙醇，同时尽量摇动试管，使钠与无水乙醇充分接触一段时间后在加入一些乙醇，加入量不宜过多，速度也不宜过快，同时用量筒用排水法收集生成的氢气。当反应接近停止时，可将试管稍稍加热。等到没有气体产生、使装置冷却到室温时，准确读出量筒上的刻度，这就是室温下0.4mL无水乙醇与足量钠反应生成氢气的体积。重复2次求均值。 【注意事项】1金属钠应取过量，以保证所有乙醇全部反应，金属钠表面的煤油要擦干净，钠要切成很薄很薄的碎片。2. 反应器要绝对干燥；整个装置绝对不能漏气，否则误差较大。 3金属钠与乙醇反应生成乙醇钠，随着反应不断进行，乙醇钠附着在金属钠的表面上，而使里面的钠不能与乙醇继续反应。为此要先将金属钠制成钠片，才能与乙醇反应。 4滴加乙醇的速率不能过快。要一滴一滴的加入，一滴反应接近于完成时再加一滴。 因为该反应是放热反应，且乙醇易挥发，会造成实际参加反应的量低于所取的量。因此要逐滴加入乙醇，5当全部乙醇注入试管后，待反应基本完成时，要振荡试管，以使残留在试管壁上的乙醇能完全与金属钠反应。 实验四 电化学研究电解与电泳【实验目的】使学生掌握电解饱和食盐水的实验操作技能；掌握氢氧化铁溶胶的制备以及电泳实验成功的技术关键；初步掌握这几个实验的演示教学技能。【实验原理】 1、带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳( EP)。 2、电解是指将电流通过电解质溶液或熔融态物质,而在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。【实验用品】水槽、中号试管一架、粗铁丝、直流电源（30v）、导线若干、回形针2枚、碳棒2根、U形管、100ml烧杯、20ml量筒、单孔塞、橡胶塞、酒精灯、火柴 10%Na2CO3、蒸馏水、淀粉碘化钾试纸、0.01mol/L硝酸钾、饱和食盐水、酚酞溶液、尿素、10%氢氧化钠溶液。【实验内容】1、电解水取500毫升大烧杯一只，内装2/3体积氢氧化钠溶液。取两根粗铁丝，分别套上橡皮管。两端铁丝各露出2cm左右，完成钩型。将制成的S形铁丝的一端挂在烧杯口上，另一端浸在氢氧化钠溶液中。开启直流电源，调节电压6-12伏，两端立即有气体产生，数分钟后，待接阴极试管气体占4/5时，停止通电。记录所用时间及阴阳两级各收集到多少气体。把扣在阴极上的试管竖直移出液面，残液流出，空气进入，将试管移到火焰上，观察是否发生爆鸣。用一个刚能塞住试管的塞子沿水下将另一个试管塞住，小心倒置，打开橡皮塞，用带余烬木条伸入试管，观察木条是否复燃。2、 电解饱和食盐水 如图所示，向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处，并从两管口各滴加2滴酚酞试液，装上铁阴极和石墨阳极，接通低压直流电源（612V）。可看到电极附近产生大量气泡，在阴极区溶液变红，在阳极区上方用润湿的淀粉KI试纸试之，试纸变蓝。 注意事项 （1）电解用饱和氯化钠溶液在使用之前一定要精制，这样可除去其中的Ca2+、Mg2+，以避免在阴极附近出现白色浑浊现象。方法是：给盛有36gNaCl的烧杯中加入蒸馏水，边加热边搅拌，制成饱和溶液。待稍冷却，滴入2滴酚酞试液，再注入含有NaOH和Na2CO3各2g的混合溶液至碱性。静置数小时，待沉淀形成后过滤，将滤液加热至沸腾，稍冷后滴加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。（2）电解NaCl时，在滴入酚酞的溶液表面有时会出现一层白色胶体，这是由于酚酞在饱和溶液中溶解度变小的缘故。3、胶体的制备及电泳实验（1）氢氧化铁溶胶的制备在烧杯中盛50ml蒸馏水，加热煮沸，逐滴加入1mol/L的三氯化铁溶液，至溶液呈棕红色为止。（2） 电泳在上述胶体溶液中加入2g尿素，搅拌促其溶解，然后转入U型管，至两臂各留下1/4长度的空间为止。小心地加入3ml硝酸钾溶液（为避免模糊界面，应在两臂轮流少量地滴加）。插入电极，电极下端离胶体1cm左右。通30v直流电，大约5min后就可以看到氢氧化铁溶胶液面正极降低，在负极升高。每隔一分钟记下液面移动的距离。 注意事项1、氢氧化铁胶体必须是现配的，硝酸钾溶液的浓度要低。2、电极不直接接触胶体溶液，否则会电解3、阴阳两级的距离要适当，要选用较小的U型管，或将电极插入U型管底部。实验五 趣味化学实验研究“水火系列”趣味实验总的实验器材：250ml锥形瓶、胶塞、500ml大烧杯、100ml小烧杯、大试管、100ml量筒、10ml量筒、角匙、镊子2、酒精灯、火柴、石棉网、手帕（棉）、研钵；总的实验药品：0.1%亚甲基蓝溶液、NaOH固体、葡萄糖、酒精（95%）2瓶、无水错酸钙、氯化钠、氯化铜、浓硫酸、无水酒精、高锰酸钾固体、白砂糖、过氧化钠一、蓝瓶子实验【实验目的】1 了解控制化学反应条件的作用 2 通过观察亚甲基蓝和亚甲基白在不同条件下的相互转化，学习观察方法，体验对比实验法【实验原理】亚甲基蓝是一种暗绿色晶体，溶于水和乙醇，在碱性溶液中，蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白。振荡此无色溶液时，溶液与空气接触面积增大，溶液中氧气溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。 静置此溶液时，有一部分溶解的氧气逸出，亚甲基蓝又被葡萄糖还原为亚甲基白。若重复振荡和静置溶液，其颜色交替出现蓝色无色蓝色无色的现象，这称为亚甲基蓝的化学振荡。它是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。由蓝色出现至变成无色所需要的时间是振荡周期，振荡周期长短受反应条件如溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素的显著影响。当反应受到多个因素影响时，通常采用只改变某个因素，而维持其他因素不变的对照实验法进行研究。【实验用品】 250ml锥形瓶、胶塞、0.1%亚甲基蓝溶液、NaOH固体、葡萄糖、秒表【实验步骤】 1 锥形瓶中加50mL水，1.5克葡萄糖，逐滴滴入810滴0.1亚甲基蓝，振荡至溶液呈蓝色 2 加入2mL30NaOH溶液，振荡试管，静置锥形瓶，观察并记录现象。再振荡锥形瓶至溶液变蓝，又静置锥形瓶，连续记录两次振荡周期（NaOH的用量不能太多）。【注意事项】 NaOH的用量太多或水浴加热的水温太高会导致葡萄糖在强碱性条件下形成双键在不同位置的烯醇式和碳键断裂分解为醛，醛又聚合生成树脂状物质，最终溶液变黄失效。二、火烧手帕【实验目的】探究燃烧的条件；验证乙醇的性质；探究吸附的特点【实验原理】在水中浸透的棉手帕，纤维空隙里已渗满了谁，浸过酒精后，只是手帕表面的酒精浓度较大。燃烧时，酒精的火焰在水层外，吸附在纤维缝隙里的水分吸收酒精燃烧的热而蒸发，手帕上的温度达不到着火点。【实验准备和操作】大烧杯中盛有体积分数为55%的酒精，将一块棉手帕在水中浸透后取出轻轻挤干。再浸入酒精中，取出后轻轻挤出多余的酒精。用两把镊子分别夹住手帕一角，在火焰上点燃。等到火焰较小时，迅速摆动手帕。当火焰熄灭后，手帕完好无损。【实验用品】手帕（棉）、酒精（95%）、大烧杯、镊子2、酒精灯