高中化学论文：开发和利用实验资源进行研究性学习

1、将课堂搬进实验室开发和利用实验资源进行研究性学习前言：研究性学习作为综合实践活动课程的一部分，已纳入高中新课程大纲中的必修课。化学是以实验为基础的科学，化学教学尤其注重实验和实践，从化学学科的特点分析，化学实验是解决化学实际问题的主要途径和方法。因此，通过化学实验开展研究性学习，增强了学生开展研究性学习的积极性和自主性，促进了研究性学习活动的开展，提高了研究课题的质量；同时，研究性学习又进一步提高了学生的实验能力和实践能力，促进了学生创新能力和综合素质的全面发展。我在高二年级开设了以实验为载体，以实验室为课堂的专题型研究性学习课程，每次两节课，共进行六次，学生很感兴趣，期末还被学校授予研究性学

2、习优秀指导教师。现将我们的教学过程归纳如下。一.科学研究方法教育1.阿伏加德罗常数的测定人教版普高（必修）第一册教科书p179页选做实验五“阿伏加德罗常数的测定”，学生归纳出中学接触到的主要方法有三种。（1）电解法：结合物理学电路中通过的电量与两电极转移的电子数的关系可计算求得。（2）晶体构造原理法：以晶体中结点上各种微粒在空间的排列规律和均摊原则为基本原理，通过测定消耗苯（或四氯化碳）的体积，测得固体氯化钠的体积，进而测得阿伏加德罗常数。（3）单分子膜法：根据单分子膜的质量、面积、以及每个分子的截面积和形成单分子膜物质的摩尔质量求出1mol此物质中所含分子的个数即阿伏加德罗常数，具体操作和计

3、算过程见教材中。此实验值得一做。这些方法集中地反映了科学探究的行为过程和思维方式，明显地透析出科学研究的选题确定之后方法与手段的多样性，从而有利于加深学生对于科学研究内在实质的理解，进一步强化了对学生科学素养的培养。2.相对分子质量的测定人教版普高（必修加选修）第二册教科书p246页选做实验六“相对分子质量的测定”也是提高学生的实验探究能力，培养科学素养的好题材。目的：学习用蒸气密度法测定物质的相对分子质量的方法。 原理：在一定温度和压强的条件下，测知一定体积气体的质量后，就可以用气态方程式pv=nrt求出气体的摩尔质量。这个数值等于该气体的相对分子质量。计算公式和操作步骤见教材中。 注意事项

4、：（1）必须选用沸水浴加热，所用烧瓶颈部尽可能短些，并使水面接近烧瓶上口，使受热均匀。 （2）小孔的作用是四氯化碳汽化时排出烧瓶内的空气和多余的四氯化碳，冷却时，四氯化碳液化，让空气进入瓶内，一般小孔直径在0.81.0毫米为宜。 （3）在观察到四氯化碳全部汽化成蒸气后，应立即将烧瓶从沸水中取出。如果四氯化碳尚未全部汽化就取出沸水浴，会导致实验值偏大。 （4）烧瓶从沸水中取出后，一定要冷却至室温。否则，进入烧瓶的空气量不够，造成实验结果偏小。同时要擦干烧瓶外壁的水。 （5）这个实验一般适用于测定沸点较低（低于100）的易挥发液体物质的相对分子质量。如果采用油浴，那就另当别论。 其它实验方法： 也

5、可以改为测定二氧化碳气体的摩尔质量：在一只250毫升平底烧瓶里，用向上排空气法收满已经干燥和净化的二氧化碳气体（依次通过盛水、浓硫酸的两只洗瓶）塞上塞子（注意塞入深度要前后一致）。用上述相似的方法称取二氧化碳的质量，再测定烧瓶容积，求算出二氧化碳的摩尔质量即可测得二氧化碳的相对分子质量。二发散思维与集中思维的训练1有关原电池的研究(1)原电池原理分析(2)水果电池的制作橘子、番茄等不同水果，锌棒、铁棒、铜棒、铅笔等不同电极构成原电池进行比较，用耳机、音乐贺卡发声大小来比较原电池产生的电流大小。(3)特殊原电池mg稀h2so4al 原电池中活泼金属mg作负极 ，而 mgnaoh al 原电池中a

6、l作负极，同理fe浓hno3cu原电池中cu作负极。(4)燃料电池的原理分析和制作先在u型管中用石墨电极分别电解na2so4、naoh、h2so4、nacl等溶液，当石墨电极上吸附较多气泡时，切断电源，用导线连接两个电极和电流表或电压表，表的指针发生偏转，证明构成了氢氧、氢氯等燃料电池。2制备fe(oh)2的最佳实验设计制备白色fe(oh)2的演示实验，主要给学生创设探究性学习的问题情境，使学生亲自去感知、探索问题的本质，寻求解决问题的科学方法。学生从结构探究原因：指出+2价铁易被空气中氧气氧化成+3价铁，要制得白色的fe(oh)2沉淀，必须在没有空气存在的条件下操作。设计方案归纳如下：（1）

7、要用新制备且有过量铁屑存在的feso4溶液；（2）碱溶液中要设法逐出o2；（3）反应物液面上要设法液封；（4）整个操作要设法在密封无空气条件下进行。学生的实验设计可归纳成如下4种装置，其中装置（）、（）因反应中生成的h2充满装置中，既能驱赶溶解在溶液中的o2，又能使外界空气不容易进入装置中，使生成的fe(oh)2沉淀能较长时间保持白色。装置（）：新制的feso4溶液与煮沸过的naoh溶液反应。装置（）：苯（或汽油）的作用是防止空气中的o2进入亚铁盐溶液中。滴管同（）插入液面下。变式1：直接将片状naoh放入feso4溶液中，在naoh表面的现象很明显。变式2：直接将用铜网包裹的一小块金属钠放入

8、feso4溶液中，现象也明显。装置（）：打开止水夹使产生的h2充满c管（排除试管中的o2），再关闭止水夹，使feso4溶液压入naoh溶液中，再打开止水夹。变式：2003年全国理综卷考查了用装置（）制备fe(oh)2的反应原理及操作。有学生发现生成的fe(oh)2沉淀会被未反应完的fe粉吸附而变成灰黑色，提出可将fe粉改成细fe丝圈。考虑到空气比h2重，c中出气口应稍下移些，这样排除空气效果能更好。装置（）：阳极反应：fe-2e-=fe2+, 阴极反应：2h2o+2e-=h2+2oh-, 溶液中反应：fe2+20h-=fe(oh)2, 产生的h2有利于排出溶液中的o2，液面上的苯层使溶液与空气

9、隔开。变式：电解饱和na2so4溶液实验的奇观。在原实验中可将食盐水改成饱和na2so4溶液，制备fe(oh)2实验结束后，有学生想若将直流电源反接（在u型管中插入的两极保持不变）再观察实验现象，于是出现沉淀由白色翠绿色和灰绿色红褐色的转变。三.体验生活，培养解决实际问题的能力学习了有机物后，有必要将理论知识与生活实践结合起来。我们选取了常见的二种物质进行研究。1 维生素c的性质试验. vc结构如下：原理：维生素c又叫抗坏血酸。它的第2、3碳位的烯醇结构具有很强的还原性，在酸性条件下能被一些氧化性物质选择性地氧化成脱氧抗坏血酸。故维生素c在酸性溶液中能把碘原子还原成碘离子，使原来淀粉遇碘所显示

10、的蓝色自行褪去。操作：(1)酸性试验在一支大试管中放入两片维生素c(每片含量在100毫克)，加入20毫升蒸馏水，用玻璃棒轻轻捣碎药片，使其溶解。用滴管吸取少量清液，滴在ph试纸上，可测得它的 ph大约为2.5。说明它的酸性较强。 (2)还原性试验取两支洁净的试管，一支注入维生素c清液2毫升，另一支注入蒸馏水2毫升(作对照用)。然后各滴入三氯化铁稀溶液几滴，振荡后，发现有维生素c的试管中，溶液仍显无色，而盛有蒸馏水的试管中，溶液呈棕黄色，证明维生素c已把fe3还原成fe2。再取2毫升维生素c清液，分盛于两支试管中，并各加数滴三氯化铁溶液。然后其中一管滴加几滴硫氰化钾溶液，不见红色出现(即不存在f

11、e3)，另一管中滴几滴铁氰化钾溶液,可以看到溶液变成蓝色，这进一步证实维生素c已把fe3还原成fe2了。(3)不稳定性试验 取两支试管，各注入维生素c清液3毫升，将一管在酒精灯上加热至沸，保持沸腾15分钟，另一管不加热。待加热的试管冷却后，在两支试管中各滴入蓝色的淀粉碘酒溶液6滴，这时可观察到不加热的试管中，蓝色基本被褪尽，而经加热的试管中，蓝色基本保持不变。这说明加热容易引起维生素c的分解破坏。因此，在烧煮蔬菜时，煮的时间不能太长。待添加的隐藏文字内容1(4)比较几种蔬菜和水果中维生素c的含量 分别取青菜、黄芽菜、桔子、橙子、绿茶、维生素c的汁液各1毫升于试管中，各加6滴淀粉碘酒溶液，观察蓝

12、色的褪色程度，比较维生素c的含量大小。2.酚醛树脂的制取原理：苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下，通过缩聚反应生成酚醛树脂。在酸性催化剂作用下，苯酚过量时生成线型粉红色热塑性树脂；在碱性催化剂作用下，甲醛过量时生成体型淡黄色热固性树脂（反应慢，要使生成的树脂冷却后呈固体，必须加热半小时以上。）通过此实验进一步学习三大合成材料之一塑料的制法和缩聚反应。装置图如下（沸水浴加热）：四培养兴趣，寓教于乐1蓝瓶子实验 即人教版普高（必修加选修）第三册教科书p28页“变色溶液”实验。实验原理： 亚甲基蓝在碱性溶液中被葡萄糖溶液还原成无色的物质，颜色消失。而此无色的物质易被空气中的氧气氧化成亚甲基蓝，从而

13、使溶液变成蓝色。以此反复进行，直到葡萄糖被完全氧化后，溶液的颜色就不再褪去。注意事项：(1)溶液颜色变化可持续维持两天。待溶液中葡萄糖完全氧化后，溶液的蓝色将不再褪色。 (2)所加亚甲基兰不宜太多，太多褪色困难，且一次褪色消耗的葡萄糖也多，实验效果不好，l滴亚甲基蓝使溶液呈蓝色即可。(3)褪色过程中要塞上瓶塞，以免空气进人瓶中。而恢复颜色的过程中要打开瓶塞，让空气进人。2 水中花园实验原理： cuso4+na2sio3=cusio3+na2so4mnso4+na2sio3mnsio3+na2so4cocl2+na2sio3=cosio3+2nacl实验步骤：在水槽或大玻璃容器的底部铺一层约1cm厚的洗净的细砂，再放置一些洗净的像假山的石头等，向容器中加入约15na2sio3溶液(或市售水玻璃)，溶液约为510cm深，静置。用镊子把直径35mm的下列盐的晶体投入na2sio3溶液里(放在槽底细砂上不同位置处)：硫酸铜、硫酸锰、氯化钴、氯化锌、氯化铁、硫酸镍等。一会儿后可以看到投入的盐的晶体逐渐生出蓝白色、肉色、紫红色、白色、黄色、绿色的芽状、树状的“花草”，鲜艳美丽，故有“水中花园”之称。启迪和思维：金属盐与硅酸钠反应，生成不同颜色的金属硅酸盐胶体，在固体、液体的接触面形成半透膜，由于渗透压的关系，水不断渗入膜内，胀破半透膜使盐又与硅酸钠接触，生成新的胶状金属硅