化学实验技能拓展

知识拓展类校本选修课程化学实验技能拓展

2012-11-27于温州二高2012年温州市“深化普通高中课程改革”化学学科第二次培训

浙江省温州中学杨振华课程名称：化学实验技能拓展

课程开发单位：浙江省温州中学作者：杨振华合作者：申念、曾小巍、张泉、沈云龙、周仁鸽、李翔一、课程类型：科学知识拓展类课程二、特色、实施效果与影响1、特色：本课程的特色是更强调学习的专业性。学习本课程的同学必须是有化学特长的同学，或者是实验爱好者。通过本课程的学习，既能使他们的专业知识得到深化，又能使他们具备一定的科学研究能力。为他们的终身学习和长远发展打下良好基础。2、实施效果：本课程始于2003年，在全国化学竞赛中，目前我校共8人进入冬令营，除3人还未决赛外，目前获得3金2银，2人进国家集训队；省级赛区比赛中共有29人获一等奖，分别被保送北大、清华等全国一流大学。部分实验爱好者及非化学竞赛的同学根据研究性学习的需要，也学习了本课程，并初显成效：分获市研究性学习活动成果省重点中学组一、二、三等奖各1个；市小论文评选一等奖3人，二等奖1人；市“小科学家”评选高中组第一名1人及提名奖1人。吕绳涛同学在第20届全国高中学生化学竞赛（冬令营）决赛中摘取银牌吕绳涛同学在第20届全国高中学生化学竞赛决赛中与教练杨振华老师的合影http:///bainian/read.asp?newsID=126607全国化学冬令营中国化学会领导与浙江省代表队合影喜报：林常帆同学获第23届全国高中学生化学竞赛（决赛）金牌http:///artistic/read.asp?newsID=8653第23届全国高中学生化学竞赛暨冬令营活动2010年1月14日至20日在浙江大学举行，来自全国194名优秀选手参加了比赛，我校高三（2）班学生林常帆获得金牌，并被清华大学签录，特此祝贺。喜报：童炳琦同学进入国家集训队65/read.asp?wzms=8&newsID=11249第24届全国高中化学竞赛决赛暨冬令营活动于2011年1月5日至12日在厦门大学举行，来自全国的191位优秀选手参加了比赛。我校高三（2）班童炳琦同学以优异成绩获得金牌，并在金牌选手中脱颖而出，进入国家集训队，被北京大学化学与分子工程学院提前录取。特此祝贺。指导教师：李翔。【喜报】第25届全国高中学生化学竞赛我校成绩可喜65/read.asp?wzms=0&newsID=13330第25届全国高中学生化学竞赛暨冬令营活动中，我校蔡正国同学获得金牌并进入国家集训队，周一鸣获得银牌。【拿金牌，上清华】我校在2012年第26届全国高中学生化学竞赛上喜获丰收这是杨振华老师与获得一等奖同学的合影第26届全国高中学生化学竞赛暨冬令营浙江省选手名单（2012）

黄心源、詹炜、林冰清65/read.asp?wzms=5&newsID=151853、影响：目前，温州中学全国化学竞赛成绩列全省前二名，多次在全国化学竞赛大会上发言介绍经验，省内外名牌中学也多次到温州中学参观学习。温州中学也是北大、清华等全国名牌大学的优质生源基地学校。2011年：我校获7个全国一等奖，其中高三的6人中，2人进入冬令营，获一金（并进入集训队）一银，3人进清华，上海交大、中国科大、哈尔滨工大各1人2012年：我校获7个全国一等奖，其中高三的6人中，3人进入冬令营，5人被清华预录取，1人获清华免笔试直接面试和北大保送生考试资格。三、课程简介：

本课程主要训练学生化学实验的基本操作技术和技能，初步学会正确选择化合物的合成方法，分离提纯及分析鉴定的方法。本课程分必开课、选开课和自主课三种类型，针对不同层次的学生，实行分层教学：对于化学实验爱好者和由于研究性学习而需要练习化学实验的学生，只开必开课，学习一些实验的基本技能；而后再根据他们的具体要求，酌情开设一些选开课和自主实验课；而对于有志于冲击化学冬令营的学生，则应提高要求，加强训练。高一开必开课，高二及高三着重开选开课和自主课，充分体现针对性、实用性、选择性。四、背景分析

1、选题依据与目的意义

（1）选题依据：全国化学竞赛决赛分理论与实验两部分，有志于冲击全国化学竞赛决赛的同学必须有良好的实验基础，而化学实验爱好者及与化学实验有关的研究性学习小组也应有一定的实验基础。（2）目的：①为参加化学竞赛冬令营选拔赛和冬令营全国决赛作准备，冲击国际化学奥林匹克竞赛；②培养化学实验爱好者，既为学生的多样化、有选择的学习提供条件，又为高一级学校提供有特长的人才；③为研究性学习提供帮助。学生在研究性学习的过程中，经常需要提供实验数据，学生的自主实验可以及时为他们提供帮助。（3）意义：让学生全方位地体验科学研究的过程，养成良好的科研习惯，既能让学生理论联系实际，又煅炼了学生的动手能力和合作能力，还可收获实验成功带来的快乐。从而形成爱科学、做科学的良好氛围，使一批有化学特长的学生脱颖而出。2、学情分析

我校是浙江省首批重点中学，办学质量已进入全省乃至全国前列，本课程也已实施近十年，积累了一定的经验，从学生方面来看，一是化学竞赛班有要求，竞赛辅导成绩是我校的一张名片，由于良好的化学竞赛成绩，吸引了一批准备冲击全国化学竞赛决赛的化学特长生，为培养化学专家打下基础；二是化学实验爱好者有需求，有选择的学习是我校的一大特色，我们将对不同层次的学生学习不同的内容；三是为与化学实验有关的研究性学习提供帮助，实现兴趣特长类选修课与社会实践类选修课的有机结合。3、课程开发的条件基础

自2003年以来，本课程开发已近十年，含通风厨的自主实验室已初具规模，场地、仪器设备、药品等基础设施能满足本课程的需求；经过多年的磨炼，一批有实战经验的老师也已成长起来。五、课程目标

1、使学生掌握化学实验的基本操作技术和技能，学会正确选择化合物的合成方法，分离提纯及分析鉴定的方法，初步具有设计实验的能力；2、使学生通过实验的第一手材料来学习化学，并加强对课堂上所学的化学基本理论和反应的理解，增强运用所学的理论解决实际问题的能力；3、培养学生严谨的科学态度，较高的科学素养以及良好的实验室工作习惯；培养学生具备独立进行实验工作的初步能力，为后续的课程、科学研究并为今后参加实际工作打下良好的化学基础。六、课程内容

本课程共选入24个实验。其中必做实验9个，强调实验的基础性，针对初学者开设；选做实验15个，强调实验的专业性，针对化学特长生开设；实施过程中再根据学生的实际需求，开设一些自主实验。实验内容包括（必开实验课时+选开实验课时）：1、实验基本操作训练（4+4）：含仪器的加工、组装、洗涤、使用等。通过该单元的学习，使学生学会常见化学实验仪器的使用、洗涤与干燥方法，并且能根据实验的需要，自主设计、简单加工、组装实验装置。序号实验项目名称学时实验性质1酒精喷灯的使用、打孔、简单玻璃工艺操作2必开2常用玻璃仪器的洗涤和干燥1必开3常用玻璃仪器的使用（重点是容量分析基本操作训练）1必开4粗盐的提纯1选开5海带中碘元素的分离和检验1选开6硫酸铜的制备及结晶水的测定1选开7乙酸乙酯的制备1选开2、分析化学综合实验（共4+12课时）：重点学习容量分析。通过该单元的学习，使学生能自主设计物质的检验、纯度分析方案，并付诸实施。序号实验项目名称学时实验性质1双指示剂法测定食用纯碱纯度（酸碱中和滴定）2必开2消毒液中过氧化氢含量的测定（氧化还原滴定法：高锰酸钾法）2必开3维生素C药片中抗坏血酸含量的测定（氧化还原滴定法：碘量法）2选开4自来水总硬度的测定（络合滴定法）2选开5铅铋混合液中铅铋含量的连续测定（络合滴定法）2选开6氮肥中氮含量的测定（甲醛法）2选开7氯化物中氯离子含量的测定（沉淀滴定法：银量法）2选开8学生自主实验2自主3、无机综合实验（4+6）：重点学习物质的制备与纯度分析。通过该单元的学习，使学生进一步掌握常见元素及其化合物的重要性质和反应规律，了解化合物的一般提纯和制备方法。能根据实验要求和实际条件，自主设计简单的实验方案并付诸实施。序号实验项目名称学时实验性质1硫酸四铵合铜的制备2必开2硫酸亚铁铵的制备与纯度分析2必开3三草酸合铁酸钾的制备与纯度分析2选开4高锰酸钾的制备——固体碱熔氧化法2选开5学生自主实验

2自主4、有机综合实验（4+10）：重点学习有机物的制备与合成。通过该单元的学习，使学生进一步掌握常见有机物之间的相互转化规律，了解制备有机物的一般方法、常见仪器的使用。能根据物质的性质，确定适宜的反应条件、选用合适的仪器。序号实验项目名称学时实验性质1乙酸正丁酯的制备2必开21—溴丁烷的合成2必开3解热镇痛药乙酰苯胺的制备2选开4肉桂酸的制备2选开5苯甲醇和苯甲酸的制备—Cannizzaro反应2选开6植物生长调节剂中间体的制备2选开7学生自主实验2自主5、自主实验：主要是生成性实验，学生根据竞赛及研究性学习的需求，自主设计、老师审核后再自主完成。6、教学内容的组合：除基本操作外，其他实验可根据不同学生的不同要求进行自由组合，以体现学习内容的选择性、自主性。七、课程实施与安排

1、教学材料：自编校本教材选修课（知识拓展类）化学实验技能拓展主编杨振华编写周仁鸽曾小巍沈云龙申念杨振华温州中学化学组

2012.9前言《浙江省普通高中选修课程建设的指导意见》指出：“加强选修课程建设是深化普通高中课程改革的重点。加强选修课程建设，构建各具特色的选修课程体系，是转变育人模式，实现学生自主选课、推进高中多样化的重大举措，对于促进学生个性发展、培育学校特色、为国家培养各类人才具有十分重大的意义。”《化学实验技能拓展》课程属知识拓展类选修课，是在全国高中化学竞赛实验培训的基础上演变过来的，在我校开设已近十年。本课程力求培养具有宽广知识基础和基本技能，能够适应未来发展需要的专业人才，为学生今后的发展奠定基础，同时培养学生的创新意识和科学品质。主要达到如下三个目的：1、为参加化学竞赛冬令营选拔赛和冬令营全国决赛作准备。2、培养化学实验爱好者，既为学生的多样化、有选择的学习提供条件，又为高一级学校提供有特长的人才。3、为研究性学习提供帮助。学生在研究性学习的过程中，经常需要提供实验数据，学生的自主实验可以及时为他们提供帮助，让他们全方位地体验研究过程。本课程共选入24个实验，其中必做实验9个，选做实验15个，在实施过程中再根据实际情况开设一些自主实验。实验内容包括：实验基本操作训练、分析化学综合实验、无机综合实验、有机综合实验。在实验内容选择和实验教学方法的设计中，充分注意结合化学理论教学、化学实验的特点和实验学时的限制，体现了对学生理论联系实际，既能进行具体的实验指导又能启发他们积极思维创新。本书由杨振华主编，周仁鸽、曾小巍、沈云龙、申念等人参加了编写。本书凝聚了历年来从事化学竞赛教学的老师们和实验室老师的辛勤劳动，同时，在本书的编写过程中得到了全组老师的大力帮助，并提出了大量的参考意见，在此表示忠心的感谢。因编写者水平有限，书中如有不确切之处，请广大读者不吝指正。目录绪论…………………1一、无机化学实验目的……………1二、无机化学实验的学习方法……………………2三、实验室工作规则………………3四、实验室工作中的安全操作……………………3五、实验中意外事故的处理………3六、化学计算中的有效数字………4第一篇实验基本操作训练（共4+4课时）实验一酒精喷灯的使用、打孔、简单玻璃工艺操作…………8实验二常用玻璃仪器的洗涤和干燥…………11实验三常用玻璃仪器的使用（重点是容量分析基本操作训练）…………15实验四粗盐的提纯……………18实验五海带中碘元素的分离和检验…………20实验六硫酸铜的制备及结晶水的测定………22实验七乙酸乙酯的制备………25第二篇分析化学综合实验（共4+12课时）实验八双指示剂法测定食用纯碱纯度（酸碱中和滴定）…28实验九消毒液中过氧化氢含量的测定（氧化还原滴定法：高锰酸钾法）31实验十维生素C药片中抗坏血酸含量的测定（氧化还原滴定法：碘量法）33实验十一自来水总硬度的测定（络合滴定法）………………35实验十二铅铋混合液中铅铋含量的连续测定（络合滴定法）………………38实验十三氮肥中氮含量的测定（甲醛法）……40实验十四氯化物中氯离子含量的测定（沉淀滴定法：银量法）……………42第三篇无机综合实验（4+6课时）实验十五硫酸四铵合铜的制备…………………45实验十六硫酸亚铁铵的制备与纯度分析………47实验十七三草酸合铁酸钾的制备与纯度分析…………………50实验十八高锰酸钾的制备——固体碱熔氧化法………………53第四篇有机综合实验（4+10课时）实验十九乙酸正丁酯的制备……………………55实验二十1—溴丁烷的合成……………………58实验二十一解热镇痛药乙酰苯胺的制备………61实验二十二肉桂酸的制备………64实验二十三苯甲醇和苯甲酸的制备—Cannizzaro反应………68实验二十四植物生长调节剂中间体的制备……71教学方法：通过教师示范，学生动手体验的自主探究式教学组织形式：独立自主地完成相关实验课时安排：每学期两期，每期≥18课时，两期都参加的同学，在第二期开始做选做实验设备：自主实验室一间，相关仪器、药品若干班级规模：每期≤30人选课制度：学生自主选课，化学竞赛特长生与其他同学分班学习不同深度的课程。主讲教师：化学竞赛辅导师及实验教师授课对象：全国化学竞赛辅导小组、化学实验兴趣爱好者、部分化学类研究性学习小组成员实施时间：星期五下午适用年级：高一至高三上学期。高一面向全体同学，高二主要针对化学竞赛特长生，高三主要针对进入冬令营的同学。六、课程评价通过本课程的学习，学生能初步握化学实验的基本操作技术；能以小量规模正确地进行制备试验和性质实验，分离、分析和鉴定制备产品的能力；能写出合格的实验报告，初步会查阅文献；养成良好的实验工作方法和工作习惯，以及实事求是和严谨的科学态度。学业成绩的评定平时实验的完成情况占80%，自主实验占20%。本课程设计课时数为18课时，学分为1学分。附表：学分评定及等级评估参考标准评定项目等级参与课时表现情况实验报告学分优秀≥18实验前有预习，实验时认真操作，仔细观察，积极思考，边实验边记录。实验记录实事求是，文字简明扼要，字迹整洁，数据准确，结果正确，对实验结果有讨论分析。１良好≥16实验时认真操作，仔细观察，积极思考，边实验边记录。实验记录实事求是，文字简明扼要，字迹整洁，数据完整，结果基本正确。１合格≥12实验时认真操作，仔细观察，边实验边记录。实验记录实事求是，文字简明扼要，字迹整洁，有数据，实验报告基本完整。１七、所需条件带通风厨的学生自主实验室、无机、有机、分析化学实验所需的设备、常用仪器、药品。课程开发小故事二例

故事1：意外生成的故事：pH对三草酸合铁（Ⅲ)酸钾的制备实验的影响实验者：温州中学高二（3）班陈文锶

备注：本文获温州市化学小论文一等奖，作者被评为温州市小科学家第一名，获全国化学竞赛一等奖。2010年10月在温大无机化学实验室制得的产品2011年11月在温州中学化学自主实验室制得的产品在生成配合物的过程中，书上给出的是“先加入饱和草酸7mL，然后趁热再滴加饱和草酸1至2mL至沉淀溶解。保持溶液pH在4至5，溶液为翠绿色”，但是当我滴加入饱和草酸溶液8mL的时候，溶液呈墨绿色。因为平时的实验也出现过实际添加试剂量与理论有出入的情况，加上在温大的实验经历，我确信最后的溶液颜色一定是翠绿色，于是觉得可能是草酸不足，因此继续滴加草酸溶液。当滴至15mL时，颜色仍无太大变化，我开始怀疑自己的判断是否出了差错，于是用广泛pH试纸测了溶液的pH，大约为1左右。但是因为之前我是逐滴滴加草酸的，可以确定过程中没有出现过翠绿色，在疑惑的情况下，我询问了实验老师。因为时间已经比较迟，晚上还要上自习，因此也不允许再重新开始做了，几番讨论下，决定加0.1mol/L的氢氧化钾溶液，此时完全是抱着死马当活马医的想法的，想重新将pH调回4至5，看看是否能再出现翠绿色。其实我当时并没有抱太大的希望。由于实验室没有现成的试剂，于是实验老师现配了0.1mol/L的氢氧化钾溶液，而因为广泛pH试纸不够精确，颜色判断常常会出现偏差，我从柜子里找到了4.4至5.8的精密pH试纸。在实验老师的帮助下，开始了补救措施。我逐滴地滴加氢氧化钾溶液并观察溶液颜色的变化，而她则用玻璃棒不断搅拌。在此过程中，我将精密pH试纸撕成小段，放在表面皿上，每加2至3mL测一次pH值。在滴加至约15mL时，溶液终于出现了翠绿色，此时的pH在5左右。当时书上要求过滤，并且最后的滤液控制在30mL左右，但是因为溶液澄清，底部没有沉淀，因此在实验老师的建议下，我没有过滤，直接做下一步。根据烧杯上的刻度看，溶液体积约为60mL，于是水浴加热浓缩，最后将溶液浓缩至40mL。未浓缩至30mL一是因为时间限制，其次是此前有同学在加热浓缩过程中溶液出现了褐色。最后我得到