实验化学专题3实验研究实验化学课题3 (2).ppt

实验化学 专题3实验研究 宁波市鄞州中学汪纪苗nbwjm 2008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 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 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 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 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 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 2mg 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 1mol l 1kmno4溶液 分别滴加1 2滴管0 1mol 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 1mol l 1亚硝酸钠和氯化钠溶液 并向其中滴加几滴0 1mol 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