中学化学实验研究11-2.ppt

中学化学实验研究,2011年9月,一 化学实验和化学教学实验,1 什么是科学实验 科学实验是指人们（主体）以科学探究的目的，在人为控制的条件下研究客体的方法。科学实验具有发现或验证科学知识的重要功能。 方法特征：控制变量（纯化、重组、强化、模拟） 科学原则：误差范围、解释唯一性、可重复性,2 实验是化学学科的重要方法 （1）实验方法是近代化学之源 （2）化学实验对于化学研究的功能 验证知识（假说或理论）的功能 反驳知识（假说或理论）的功能 发现新知识的功能 ,波义耳是“气体大师”，他 通过实验发现空气有多种成分,拉瓦锡用精确的实验事实推翻了“燃素说”，奠定了近代化学的氧化学说。,没有先前通过实验发现的大量元素，门捷列夫就不可能确立元素周期律，并画出元素周期表,噁唑啉、亚胺酯与苯氧乙酰氯反应的研究 一、前言 含有内酰胺结构的化合物因为具有显著的生理活性，一直受到广泛关注。早在1907年，Staudinger就研究了这类化合物的合成方法(1)。特别是1943年发现了青霉素的药效结构关键为内酰胺以后，这类环系的合成受到了极大的重视(2-4)，每年都有大量的相关文献发表，新的合成方法陆续被发现，含有内酰胺结构的新化合物也不断被合成出来。这类化合物多数是作为抗生素类药物使用的，常见的有青霉素，头胞霉素，诺卡霉素等。 烯酮与亚胺的环加成反应（Staudinger反应）是最常用的一种合成内酰胺化合物的方法(5-13)，Staudinger最早采用该方法合成内酰胺。这种方法原料简单易得，可以比较容易得到不同取代的烯酮和亚胺，从而可以满足不同合成的需要。控制不同的反应条件可以得到不同立体构型的产物。因为反应中可以得到两个新的手性碳，因此在不对称合成领域也引起了大家广泛的兴趣。我们对2-取代噁唑啉与烯酮在热条件下的反应进行了研究。反应采用的烯酮为苯氧乙酰氯在碱（三乙胺）存在下脱氯化氢生成。 二、结果与讨论 通过实验我们发现，在传统的Staudinger反 应的条件下，噁唑啉与苯氧乙酰氯反应，生成的主要产物并不是关环的内酰胺化合物，而是另两种新的化合物：酰胺酯类化合物和双酰胺氯代物。通过控制不同 的反应条件，我们已经能够控制反应有选择的生成其中的一种产物，并且讨论了反应机理，在不同反应底物上进行了验证，合成了一系列新化合物。,今天，化学研究的成果，通常也要来自于实验。虽然有一些专们从事化学理论研究的化学家，但有更多化学家常年工作在实验室中。,同步热分析仪 STA449C,BAS电化学工作站,非脉冲式温压双控微波消解/萃取仪,仪器是现代化学实验的武器。“武器”的发展让化学威力更强大，而且与过去的化学有很大差别,3 化学实验的类型 实验任务： 分离和提纯； 分析（定性分析、定量分析）； 制备（无机物制备、有机物合成） 实验技术： 仪器使用（玻璃器皿、天平、滴定管、量热计、搅拌器、分光光度计）； 实验准备技术（试剂配制、标定）； 物质提纯技术（过滤、蒸馏、分液、层析）； 实验信息（数据）分析技术 ,4 化学教学实验 化学教学实验是运用科学实验的手段实现化学教学目的的教学方法。设计化学教学实验的基本原则是： （1）教学性原则。化学教学实验要能有效实现化学教学的目的。 （2）科学性原则。化学教学实验要在知识认识阶段的背景下体现知识的准确性。 （3）安全性原则。化学教学实验要避免使用有毒有害物质和危险操作。,化学教学实验的教学功能 （1）作为直观性教学的工具 验证、巩固、反驳、发现化学知识 （2）作为学习技能和体验工艺流程的工具 发展观察、思维、动手等能力 体验工艺流程的重要性 （3）作为学习科学发现方法的工具 体验化学探究的过程， （4）作为培养科学态度和科学精神的工具， 激发兴趣、 锻炼品格 ,5 中学化学实验室 中学化学实验室的普通配置。,（1）中学化学实验室 中学化学实验室是开展化学教学的场所，化学实验室应具有较为宽敞的空间，通风良好，并具有上水下水，接通电源。 中学化学实验室通常备有学生实验桌、教师演示台，现代中学化学实验室还备有投影仪，电脑并联接互联网等。实验室必须备有灭火装置，必须备有急救箱（对割伤、烫伤和化学灼伤等做简单处理）。,中学化学实验室应按照GBJ99-86中小学建筑设计规范的要求建设,思考： 1化学实验和化学教学实验有哪些异同点？ 2为什么化学教学特别重视化学教学实验？ 3化学教学实验为什么要强调安全性原则？,二 化学教学实验的设计,1 化学教学实验的几种方式 （1）演示实验 操作者：教师或学生（在教师指导下）； 地 点：通常是教室，也可在实验室进行； 功 能：展示（如某种物质的性质、某一反应的现象）， 示范（如某种实验技能、某种实验装置）； 要 求：成功率高、可见度高； 策 略：面向学生的实验安排、想法扩大实验可见度、 清晰和规范的操作、边演示便进行讲解 ,例如：演示实验氧气的制法 教师示范：装配氧气发生装置 教师讲解：（在示范过程中穿插进行） 请注意老师的装配顺序，由低到高，从一边到另一边，装配时要有条不紊。 注意到吗，老师把试管夹夹在试管的那一部位？这样做有道理吗？,例如：演示实验氢气的制法 教师示范：简易启普发生器；制取氢气 教师启发讲解：（在示范过程中穿插进行） 请注意，在具支试管中有一片塑料隔片，它有什么作用呢？ 大家是否注意到这里的漏斗导管特别长，为什么要这样长呢？等会可以就可知道。 请看，现在具支试管中的现象？（同学靠近观察） 再注意具支试管中的现象。说说为什么会有这样的变化？,（2）学生实验 操作者：学生（在教师 指导下）； 地 点：通常在实验室 进行； 功 能：自我确认（如 验证物质性质、 变化规律）， 自我发现 （如探索物质性质、反应规律等）； 技能训练（如仪器操作技能等） 要 求：可靠性高、安全性好； 策 略：督促做好实验预习、重点（操作、安全）指导、 加强实验过程巡视、引导思维和及时小结 ,例如：学生实验乙醇的化学性质 教师提问： 今天实验课的任务是什么呢？ 那位同学能比较完整地回忆乙醇的化学性质？ 请估计一下，哪些实验现象可以印证乙醇具有还原性？ 今天的实验有没有危险、有那些操作是今天实验成功的关键？,（3）边讲边实验（随堂实验） 操作者：学生（在教师指导下）； 地点：通常在教室中进行；,功 能：自我确认（如确认物质性质、变化规律）， 自我探究（如探索物质性质、反应规律等）； 要 求：可靠性高、安全性好、简单； 策 略：教学内容穿插实验、小而明确的实验任务、 短小而明确的指导语、及时汇报及时小结 ,例如：学生实验酸的性质 教师讲解：我们知道酸是由酸根和氢组成的，组成上的共性预示不同的酸可能会有类似的性质。 现在请大家拿起三支试管，分别加1毫升盐酸、硫酸和醋酸。然后分别加2滴紫色石蕊试液。请注意所发生的变化。 学生实验 教师提问：请汇报观察到的现象？ 想一想，从这些现象中可以得出什么结论呢？ 教师讲解：再在三支试管中分别加1毫升盐酸、硫酸和醋酸，各放一小粒金属锌。请注意变化。 学生实验 教师提问：请汇报观察到的现象？ 再想一想，从这些现象中可以得出什么结论呢？,2 化学教学实验的两种教学类型 （1）验证型实验教学 功 能：确认和巩固知识，发展实验能力； 操作者：教师或学生（在教师指导下）； 时 机：知识形成之后； 地 点：通常是实验室，也可在教室进行； 方 式：演示实验、学生实验、边讲边实验,例如：验证实验二氧化碳的性质 教师提问（设问）：我们知道二氧化碳不助燃，但金属镁却可在纯二氧化碳中点燃。大家是否相信？,教师讲解：科学的任何结论都要通过实践检验，今天，让我们也要这样做，验证刚才老师介绍的知识是否正确。 教师演示：同学，你能来协助老师做这个实验吗？ 教师提问：能否说一说你观察到的现象；有谁能写成这个反应的化学方程式？现在我们可以确认，镁确实能在二氧化碳中被点燃。,（2）探究型实验教学 功 能：知识的形成，体验科学发现过程，发展实验能力； 操作者：教师或学生（在教师指导下）； 时 机：知识形成之前； 地 点：通常是教室，也可在实验室进行； 方 式：演示实验、学生实验、边讲边实验,例如：探究实验三价铁的化学性质 教师指导：三价铁的化合物很多，其中有不少跟我们的生活关系紧密。那么三价铁有那些化学性质呢？大家可以通过实验来探索。 学生实验： （1）三价铁跟铁钉 （2）三价铁碘化钾 （3）氢氧化钠溶液,教师提问：大家能不能先对现象作直接的分析呢！大家用简单语句归纳一下三价铁的化学性质！,3 化学实验教学设计案例 设计的第一步是确定教学目标（群），并在教学目标群中确定重点目标； 设计的第二步是根据教学目标选择教学内容和教学内容呈现的顺序； 设计的第三步是安排好教师和学生活动，以完成教学任务，实现教学目标。 简单地讲就是“一目标、二内容、三活动”,（3）案例水的电解 分析：初中化学利用水电解