中学化学实验研究

1、2012年9月 化学是一门实证科学化学是一门实证科学 化学是一门实证科学，实验是化学研究的核心方法。同样，实验也是化学教学的重要方法和途径。没有经历化学实验教学，就不能真正理解化学，就不能真正学好化学。 实验是学习化学的必由途径实验是学习化学的必由途径 中学化学实验研究培养中学化学教师的核心课程，通过本课程，学生应以教师的视角掌握一些基本中学化学实验技能和实验教学技能，了解化学实验的教学功能，学习化学实验教学方法，并初步养成探索和研究的习惯。 以教师的视角看实验以教师的视角看实验 中学化学实验研究培养中学化学教师的核心课程，通过本课程，学生应以教师的视角掌握一些基本中学化学实验技能和实验教学技

2、能，了解化学实验的教学功能，学习化学实验教学方法，并初步养成探索和研究的习惯。 在探索和研究中学习在探索和研究中学习 本课程采用任务学习法，是一个探索研究的过程。课前的“设计学习”，课中的“体验学习”，课后的“反思学习”。因此，本课程有讲义（学习单），但没有“教材”。 参考书目参考书目1 刘知新：化学教学论，北京.高等教育出版社2 刘正贤：中学化学实验大全，上海. 上海教育出版社，19943 王程杰：中学化学实验研究，上海. 华东师大出版社，20054 秦浩正等：中学生学习辞典（化学卷），上海.世界图书出版公司，20125 化学教科书 科学实验是指人们（主体）以科学探究为目的，在人为控制的条件

3、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（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 拉瓦锡（法，1743-1794）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。波义耳（英，1627-1691）是“气体大师”，他通过实验发现空气有多种成分类铝（类铝（ 1871 年门捷列夫的年门捷列夫的预言）预言） 镓（镓（ 1875 年布瓦年布瓦博德朗发现镓后测博德朗发现镓后测定）定） 原子量约

4、为 68 比重约为 5.9-6.0 熔点应很低 不受空气的侵蚀 将在酸液和碱液中逐渐溶解 其氢氧化物必能溶于酸和碱中 能生成类似明矾的矾类 可用分光镜发现其存在 原子量为 69.72 比重等于 5.94 熔点为 30.15 灼热时略起氧化 在各种酸液和碱液中逐渐溶解 氢氧化物为两性，能溶于强酸和强碱中 能生成结晶较好的镓矾 镓是用光谱分析法发现的 没有先前通过实验发现的大量元素，门捷列夫（俄，1834-1907）就不可能确立元素周期律，并画出元素周期表。没有实验支持，元素周期律不会得到广泛认可。噁唑啉、亚胺酯与苯氧乙酰氯反应的研究噁唑啉、亚胺酯与苯氧乙酰氯反应的研究 一、前言一、前言 含有内酰

5、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

6、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、结果与讨论二、结果与讨论 通过实验我们发现，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

7、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 化学

8、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 中学化学实验室的普通配置

9、。 （1）中学化学实验室）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？ （1）演示实验演示实验 操作者：教师（或在学生协助下）； 地 点：通常是教室，也可在实验室进行；

10、 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：演示实验例如：演示实验氧气的制法氧气的制法（教师）示范：装配氧气发生装置（教师）讲解： 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？（讲解在示范过程中穿插进行）例如：演示实验例如：演示实验氧气的性质氧气的性质（教师）演示：硫在氧气中燃烧（1）在燃烧匙中放少量硫，在酒精灯上点燃。（请学生或代表就近观察并

11、回答：硫的物理状态，加热直至点燃的现象）（2）将燃着的硫放入氧气集气瓶（面向全体学生，提醒观察。提问：看到了什么，说明了什么）（3）嗅气味（请一位学生协助完成，注意指导姿势，并问：形容一下气味） （2 2）学生实验）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：学生实验例如：学生实验乙醇的化学乙醇的化学性质性质（教师）提问： 今天实验课的

12、任务是什么呢？ 哪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、哪些操作是今天实验成功的关键？（进入实验前的教学行为） （3 3）边讲边实验（随堂实验）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）， 功能：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：学生实验例如：学生实验酸的性质酸的性质（教师）指导（教师）指导： 我们知道酸

13、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（学生）实验（教师）提问：（教师）提问： （1）请汇报观察到的现象？ （2）想一想，从这些现象中可以得出什么结论呢？（教师）指导：教师）指导： 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（学生）实验（教师）提问：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？ （1 1）验证型实验教学）验证型实验教学 功 能：确认和巩固知识，发展实验能力； 操

14、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 实实 验验知识形成知识形成知识确认知识确认例如：验证实验例如：验证实验二氧化碳的性质二氧化碳的性质（教师）提问（设问）（教师）提问（设问）：大家都知道二氧化碳不助燃。但金属镁却能在纯净的二氧化碳中点燃。你们是否相信呢？（教师）讲解（教师）讲解：科学的任何结论都要通过实践检验，今天我们也要这样做，验证刚才老师介绍的知识是否正确。（教师）演示（教师）演示：同学，你来协助老师做这个实验，好吗？（教师）提问：（教师）提问：能否说一说观察到的现象；有谁能写成这个反应

15、的化学方程式？（教师）讲解（教师）讲解：经实验检验可以确认，镁确实能在二氧化碳中燃烧。 （2 2）探究型实验教学）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 实实 验验知识形成知识形成例如：探究实验例如：探究实验三价铁的化学性质三价铁的化学性质（教师）指导教师）指导：三价铁的化合物很多，不少跟生活关系紧密。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（学生）实验： （1）氯化铁溶液跟铁钉 （2）氯化铁溶液跟碘化钾

16、 （3）氯化铁溶液份氢氧化钠溶液（教师）提问（教师）提问：（1）请大家思考，出现的现象说明了三价铁离子有哪些化学性质。简单语言归纳一下三价铁的化学性质！（2）用化学方程式表示以上化学反应的原理。 设计是对教学的规划（计划），包括分析教学背景，确定教学目标；选择教学内容；确定教学步骤；安排师生活动以及优化教学资源。1、确定教学目标（群），并分析重点目标；2、选择教学内容（主要依据教学目标）3、确定教学步骤（也就是教学的前后顺序，或称环节）4、安排教师和学生活动（指怎么做） 简单地讲就是“一目标、二内容、三环节、四活动”（3 3）案例）案例水的电解水的电解分析：初中化学利用水电解产生氢气和氧气的事

17、实向学生证明水是氢元素和氧元素组成的化合物，以及组成是实在的反映，不是人们的随意想象。在本课前学生已经认识水的分子式和检验氧气的方法。1 教学目标：（1） 理解水的分子式是由实验确定的；（2）了解水电解的装置和实验过程；（3）体验由实验事实和相关原理推理氢和氧原子比例的过程2 教学重点：理解实验是确定水分子式的重要方法3 3 教学过程教学过程（1）教学流程提出问题：人们怎么得到水的分子式？演示“水的电解”，观察并汇报有关现象。讨论：水的元素组成？学习体积和分子数关系推断：水的分子式？小结：实验是重要的科学方法（2）一堂新课的基本教学步骤引入：从学生已有的经验引导出教学的主题新内容：通过各种教学

18、手段帮助学生学习新教学内容小结：概括本课学习内容，指出进一步学习的方向课后作业：以本课学习内容为重点布置课后作业教学步骤教学步骤教师活动教师活动学生活动学生活动意图意图1引入 提问提问 请大家写出氧气、氢气、水的分子式。 人们是怎么得到这些分子式的？ 默写默写 全体默写分子式，个别学生在黑板上书写。复习原有知识，通过激疑激发学习动机2电解水装置 讲述讲述 介绍霍夫曼电解器的重要部件。强调阴极和阳极（结合讲解） 观察观察 为实验排除障碍3电解水实验 演示演示 1 电解水2 点燃阴极气体3 余烬木条检验阳极气体 观察观察 1 实验现象2 记录阴阳极气体体积比发展观察能力和表达能力（2）教学步骤4水的组成 提问提问 从电解水的现象中，我们得到了那些关于水的组成的信息呢？指导可以用小组讨论的方法学习 讨论并回答讨论并回答 1 水中含有氢和氧2 水中氢和氧的比例是二比一培养从现象通过逻辑思维得出结论的能力5巩固落实 提问提问 现在，我们能回答下面的问题吗？1 电解水时，某电极处产生的气体能