《有机化学基础》若干实验存在的问题与改正（论文）.docVIP

发表于中学化学教学参考2009/8总第312期苏教版有机化学基础若干实验存在的问题与改正吴晓妮 浙江省衢州高级中学苏教版有机化学基础中的实验设计与原人教版教材相比，作了较多的调整，实验数目从原人教版的30个增加至新教材的42个，其中新增探究性实验8个、学生设计实验7个，将实验作为一条主线贯穿于化学教学的始终，以培养学生的思维能力和实验探究能力，突出了新教材“以实验学化学”的先进的教学理念。但在实际教学过程中，我们发现教材中的部分有机实验在设计上尚存在一些问题，直接影响课堂教学的有效性。下面我们针对苏教版有机化学基础教材中部分实验存在的问题作些探讨，并提出改正意见。一、部分实验装置不简约08苏教版有机化学基础第50页“观察与思考”中苯的溴化反应，实验装置如图1所示。实验操作描述如下：“在三颈烧瓶中加入少量铁粉，向三颈烧瓶上的一个滴液漏斗中加入5 ml苯和1 ml液溴的混合物，另一个滴液漏斗中加入30 ml 10%的氢氧化钠溶液，锥形瓶中注入蒸馏水，干燥管中加入碱石灰，连接好仪器，检查装置气密性。先向三颈烧瓶中加入苯和液溴的混合物，观察三颈烧瓶和锥形瓶中出现的现象。反应完毕后，向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液，观察三颈烧瓶中生成物的状态。” 1、 问题分析该实验装置全封闭，突出了实验绿色化的优点。但没有兼顾简约。整套装置涉及到的仪器有：三颈烧瓶一只、分液漏斗两个、冷凝管一支，长导管一支、短导管两支、锥形瓶一只、干燥管一只，自然还包括带铁夹的铁架台若干（若要考虑对挥发出的溴蒸汽的除去以避免对产物溴化氢检验的干扰，仪器数目会继续增加）。若作为学生的探究实验，其实验仪器一般学校的实验室都无法配齐；若作为演示实验，不仅数目众多的实验仪器携带非常麻烦，并且普通教室中没有自来水笼头，图中的冷凝管便形同虚设。调查发现，不少学校本实验开出率为零，便不足为怪了。2、 改正措施针对上述问题，我们对实验装置作了如图2所示的改正。按图连接装置，将5 ml苯和1 ml液溴的混合物放入试管，不反应。将磁化后末端吸附有铁屑的铁丝插入混合物（气温低时用铁丝作催化剂催化作用不明显），反应剧烈进行。挥发出的大量红棕色溴蒸汽在干燥管中被CCl4吸收，45s后在锥形瓶内看到有白雾形成，同时在AgNO3溶液中看到有淡黄色沉淀物出现并逐渐增多。反应后直接向试管红棕色混合物中用针筒压入5ml 10%的氢氧化钠溶液，振荡后观察到液体中红棕色消失并分成两层，下层为无色油状液体。该实验不仅在绿色化的基础上兼顾了简约化，同时现象明显，结果可靠。二、部分实验设计不环保08苏教版有机化学基础第50页“观察与思考”中硝基苯的制备实验，装置如图3所示，实验操作描述如下：“在试管中将1.5ml浓硝酸和2ml浓硫酸混合均匀，冷却到50以下，在不断振荡下，逐滴加入约1ml苯，并注意避使混合物的温度超过60。塞上带有导管的橡皮塞，在50-60的水浴中加热几分钟，反应完毕后，将混合物倒入盛有水的烧杯中，观察生成物的状态。” 1、问题分析硝基苯具一定毒性，由皮肤和呼吸道进入后在体内总滞留率可达80%，会对人体血液、肝脏、肾脏造成很大伤害。本实验装置与人教版老教材相比几乎未作任何改动，整个反应在开放式的装置中进行。演示实验或学生实验后，整个教室都会弥漫着苦杏仁气味，影响教师和学生的健康，不符合“绿色化学”的理念。 2、改正措施我们将课本开放式实验改为封闭式的实验，装置如图4所示。用长颈漏斗冷凝回流反应物，漏斗内放活性炭可吸附挥发出的苯、硝基苯，减少有毒气体对环境的污染。反应结束后直接将针筒内碱液压入试管内的反应液中，稍加振荡，除去硝基苯中的混酸，可观察到溶液分两层，下层无色油状物即硝基苯。改正后的实验，现象明显，整个实验过程中几乎闻不到任何气味。如果要嗅闻硝基苯的气味，可在反应完成后拔开试管塞一会儿。三、部分探究实验不安全08苏教版有机化学基础第94页“观察与思考”中，对所制出的火棉性质的探究实验描述如下：“取一小团经处理后的脱脂棉，点燃，与未经处理的脱脂棉作对比。再取一小团经上述处理的脱脂棉，放入小试管底部，试管口用软木塞轻轻塞住，将其放在酒精灯上加热，观察现象。”1、 问题分析在教学中发现，将塞上软木塞的试管放酒精灯加热，几乎是在加热的瞬间火棉即发生爆炸：白色火棉燃烧成黑色灰烬，发出较大响声，同时软木塞弹出很远。实验现象固然非常明显，但不要说作为学生实验，即便是作为课堂演示实验也存在一定的危险。2、改正措施我们认为化学实验探究应以“安全性”为前提，同时追求“微型化”和“生活化”。将本实验改为如图5所示的装置：用一根25-30cm长的粗铁丝一端绕在青霉素瓶颈处，另一端做成长手柄。取一根100-150cm长的尼龙细线，一端固定在瓶塞中间，另一端系在手柄靠近尾端处。取少量火棉放入瓶内（占瓶容量1/4-1/3即可），塞紧瓶塞，手持手柄对瓶底加热，5-7s后，可观察到火棉剧烈爆炸并燃烧成黑色产物，瓶塞被弹出。改正后的实验，现象明显，安全可靠，节约药品，污染少。四、部分实验效果不明显07苏教版有机化学基础第69页“活动与探究”中乙烯的制备实验，实验装置如图6所示。实验描述如下：“研究证实，石棉绒是该反应的催化剂，在试管中放入石棉绒并注入2ml95%的乙醇（石棉绒稍露出液面），加热试管，将生成的气体经过水洗后，用排水集气法收集。”1、问题分析在教学中发现，按书本所示装置进行操作无法完成相应任务。该反应所需温度达350-400，而按教材所述操作加热，当温度达到78后乙醇就开始沸腾，挥发出大量的乙醇蒸气，在洗气瓶中看到气泡冒出，但是试管处几乎收集不到任何乙烯气体。该装置从原理上看尽善尽美，但实际却不具可操作性。这样的实验常给学生甚至教师造成许多困惑，对实验结论产生不确定感，起到了反作用。2、改正措施我们认为石棉绒对乙醇脱水制取乙烯的催化效果不明显。同时，石棉绒的长纤维吸入人体对肺部影响较大，对人体存在较大伤害。此外，很多中学实验室中并不配备石棉绒，而且石棉的种类比较多（较常见的为角闪石石棉和蛇纹石石棉），成份不同，其催化作用也不尽相同。故石棉绒并不适用于作乙醇脱水制取乙烯的催化剂。我们将催化剂改为氧化铝，同时为了反应达到所需温度，我们将氧化铝用石棉绒作支撑与酒精脱离分开加热，实验装置如图7所示。在试管中滴加4ml 95%的乙醇，在试管中部塞入小团石棉绒，放入适量Al2O3粉末。先加热氧化铝，再将酒精灯在装有氧化铝和乙醇处来回移动，以保持氧化铝高温又能使乙醇缓慢地气化。改正后的实验现象较石棉绒催化要明显得多。08教材中以P2O5作催化剂，反应温度达82时即有大量的气泡冒出，反应进行到35s时酸性高锰酸钾褪色。可见，在三种催化剂中，以P2O5作催化剂得到乙烯速度最快，现象也最为明显。化学实验方案的设计是无止境的。只要我们遵循“科学、可行、安全、简约”的要求，在教学实践中不断探索和创新，还会设计出更好的实验装置来。我们正在用研究的视角审视着