科学实验设计.ppt

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1、科学实验设计科学实验设计现在学习的是第1页，共34页n实验设计是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题方实验设计是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题方案的过程，是一个创造的过程。实验设计既包括根据一定案的过程，是一个创造的过程。实验设计既包括根据一定的目的和任务，从零开始，通过探究确定实验仪器、药品的目的和任务，从零开始，通过探究确定实验仪器、药品、装置和操作方案，也包括对原有的实验从新的角度给予、装置和操作方案，也包括对原有的实验从新的角度给予新的思考、审视，找出缺陷和不足给予修正和扬弃。新的思考、审视，找出缺陷和不足给予修正和扬弃。现在学习的是第2页，共34页n实验设计的特点：实验设计

2、的特点：n综合性综合性n创造性创造性n灵活性灵活性 现在学习的是第3页，共34页提出提出问题问题实验实验假设假设知识技知识技能组合能组合实验设计方案 实验设计的思维过程实验设计的思维过程 现在学习的是第4页，共34页第一节：实验设计技术策略第一节：实验设计技术策略（1）科学原理物化策略）科学原理物化策略 使有关科学原理，通过实验使有关科学原理，通过实验手段复原为实验这种具体手段复原为实验这种具体的物质形态表现出来。的物质形态表现出来。现在学习的是第5页，共34页（2）技术移植策略n把某种比较成熟的实验构思、设计移用到类似的实验中。现在学习的是第6页，共34页（3）技术模拟策略 模拟化工生产过程

3、或某些实际过程。例如，用玻璃器材模拟制作接触法制硫酸。现在学习的是第7页，共34页沸腾炉沸腾炉 接触室接触室 吸收塔吸收塔现在学习的是第8页，共34页这种策略是指通过某些技术要素的置换，来达到实验效果更这种策略是指通过某些技术要素的置换，来达到实验效果更好，或者使实验更简单等目的。被置换的技术要素可以是好，或者使实验更简单等目的。被置换的技术要素可以是仪器、反应试剂、反应条件等。仪器、反应试剂、反应条件等。用喷雾器代替铂丝做焰色反应等。用喷雾器代替铂丝做焰色反应等。（4）技术置换策略）技术置换策略现在学习的是第9页，共34页这种策略就是把若干个实验通过某种形式联系、组合在一起。n例如，氯气性质

4、组合实验，硫化氢性质组合实验等。（5）技术组合策略）技术组合策略现在学习的是第10页，共34页简化某些装置或某些操作。n例如，制取O2的实验，用KClO3和MnO2改为用分解H2O2制O2，不但产物纯度高，且安全、简便、快速。（6）技术简化策略）技术简化策略现在学习的是第11页，共34页n这种策略就是强化（或弱化）某些实验条件。例如换用温度更高（或更低）的热源、换用浓度更大（或更小）的反应试剂、改变试剂用量等等，使实验现象更加明显。（7）技术强化（或弱化）策略）技术强化（或弱化）策略现在学习的是第12页，共34页第二节：基本概念和基本原理第二节：基本概念和基本原理 的实验设计的实验设计一、分子

5、的运动一、分子的运动实验原理：实验原理：分子总是不停地在作无规则的运动，在气体与分子总是不停地在作无规则的运动，在气体与气体、液体与液体、液体与固体、液体与气气体、液体与液体、液体与固体、液体与气体等各相之间，分子可以相互扩散。体等各相之间，分子可以相互扩散。现在学习的是第13页，共34页溶液变色溶液变色现在学习的是第14页，共34页气体的扩散气体的扩散 也可用也可用NHNH3 3与空气、与空气、SOSO2 2与空气、与空气、HClHCl与空气、与空气、空气与空气与NONO2 2、空气与、空气与BrBr2 2蒸气等做实验，分别用蒸气等做实验，分别用酚酞试剂、澄清石灰水酚酞试剂、澄清石灰水、湿润

6、、湿润pHpH试纸、观察空试纸、观察空气瓶中的颜色加深等进气瓶中的颜色加深等进行检验。行检验。现在学习的是第15页，共34页碘分子的运动碘分子的运动 将一小块碘放在大试管中，在试管将一小块碘放在大试管中，在试管壁上粘一条湿润的淀粉试纸，用橡皮塞塞壁上粘一条湿润的淀粉试纸，用橡皮塞塞住瓶口。片刻后发现，淀粉试纸逐渐变蓝住瓶口。片刻后发现，淀粉试纸逐渐变蓝。这说明固体表面的分子，会运动到整个。这说明固体表面的分子，会运动到整个试管之中。试管之中。现在学习的是第16页，共34页二、离子的迁移二、离子的迁移实验原理实验原理 电解质溶液在电场的作用下，溶电解质溶液在电场的作用下，溶液中的离子便定向移动，

7、即阳离子向液中的离子便定向移动，即阳离子向阴极方向移动，阴离子向阳极方向移阴极方向移动，阴离子向阳极方向移动。动。现在学习的是第17页，共34页实验步骤 高锰酸钾溶液中MnO4的迁移 将一张湿润的滤纸平贴在试管上，两端用铜将一张湿润的滤纸平贴在试管上，两端用铜丝固定，在滤纸中央搭一根浸过丝固定，在滤纸中央搭一根浸过KMnO4溶液的棉溶液的棉线，将试管水平固定在铁架台上。铜丝两端接线，将试管水平固定在铁架台上。铜丝两端接12V或更高电压的直流电源，片刻后，可以看到紫红或更高电压的直流电源，片刻后，可以看到紫红色的色的MnO4离开棉线逐渐向阳极方向移动。离开棉线逐渐向阳极方向移动。现在学习的是第1

8、8页，共34页MnO4离子的迁移 现在学习的是第19页，共34页用石蕊或酚酞试纸演示用石蕊或酚酞试纸演示OH或或H+的迁移的迁移 如下图所示，在玻璃片上放一条用如下图所示，在玻璃片上放一条用KNO3溶液浸湿的蓝色石蕊试纸，用鳄鱼夹夹住试纸溶液浸湿的蓝色石蕊试纸，用鳄鱼夹夹住试纸和玻片。在试纸的正中部放一条用硫酸溶液浸和玻片。在试纸的正中部放一条用硫酸溶液浸湿的滤纸（或白棉线），使它与石蕊试纸相接湿的滤纸（或白棉线），使它与石蕊试纸相接触。相接触部分的蓝色石蕊试纸变成红色。接触。相接触部分的蓝色石蕊试纸变成红色。接通通1020V直流电源，直流电源，34分钟后就可看到变红分钟后就可看到变红的区域明

9、显地移向阴极，即的区域明显地移向阴极，即H+离子在电场中向离子在电场中向阴极方向移动。阴极方向移动。现在学习的是第20页，共34页图图 H+离子的迁移离子的迁移 现在学习的是第21页，共34页用音乐贺卡做电解质导电实验用音乐贺卡做电解质导电实验（1）取下贺年卡中整个音乐装置，将电路中开）取下贺年卡中整个音乐装置，将电路中开关断开，从开关两端接出导线，连上两根光洁的关断开，从开关两端接出导线，连上两根光洁的粗铜丝做电极。粗铜丝做电极。（2）先将蒸馏水加入烧杯中，插入两根铜电极）先将蒸馏水加入烧杯中，插入两根铜电极，此时音乐卡不发出声音。然后在烧杯中加入适，此时音乐卡不发出声音。然后在烧杯中加入适

10、量电解质，如量电解质，如KNO3，稍稍振荡，再插入两电极，稍稍振荡，再插入两电极，音乐卡立即奏出音乐声，十分动听有趣。音乐卡立即奏出音乐声，十分动听有趣。现在学习的是第22页，共34页三、分子的间隔三、分子的间隔实验原理实验原理 酒精与水混合后，酒精分酒精与水混合后，酒精分子与水分子之间的作用力改子与水分子之间的作用力改变，又由于分子之间有空隙变，又由于分子之间有空隙存在，两种分子的运动结果存在，两种分子的运动结果使总体积减少。使总体积减少。酒精与水混合酒精与水混合 现在学习的是第23页，共34页四、质量守恒定律四、质量守恒定律氢氧化钠与硫酸铜反应氢氧化钠与硫酸铜反应现在学习的是第24页，共3

11、4页泡腾剂反应时的质量守恒泡腾剂反应时的质量守恒 泡腾剂是碳酸氢钠和无水柠檬酸的混合，将其放入水中泡腾剂是碳酸氢钠和无水柠檬酸的混合，将其放入水中时，泡腾剂完全溶解，同时生成大量的二氧化碳气泡。取时，泡腾剂完全溶解，同时生成大量的二氧化碳气泡。取少量泡腾剂，放进一个小塑料袋底部的一角，用细线捆紧少量泡腾剂，放进一个小塑料袋底部的一角，用细线捆紧这一角。向塑料袋中加入一定量的水，用力扎紧塑料袋口这一角。向塑料袋中加入一定量的水，用力扎紧塑料袋口，使水和气体都无法跑出，然后称量（塑料袋泡腾剂，使水和气体都无法跑出，然后称量（塑料袋泡腾剂水细绳）总质量。解开捆住泡腾剂一角的细线，柠檬酸水细绳）总质量

12、。解开捆住泡腾剂一角的细线，柠檬酸和碳酸氢钠溶解在水中发生反应，生成盐、二氧化碳和水和碳酸氢钠溶解在水中发生反应，生成盐、二氧化碳和水。反应后，称量（塑料袋生成物解下的细绳）总质量。反应后，称量（塑料袋生成物解下的细绳）总质量与反应前相同。注意塑料袋不能漏水漏气。与反应前相同。注意塑料袋不能漏水漏气。现在学习的是第25页，共34页五、酶的催化作用五、酶的催化作用实验原理实验原理 凡是能改变反应速率而它本身的组成和质量在凡是能改变反应速率而它本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质被称为催化剂。催化剂反应前后保持不变的物质被称为催化剂。催化剂能改变反应速率的作用称为催化作用。催化剂之能改变反应速

13、率的作用称为催化作用。催化剂之所以能够改变化学反应速率，是因为它也参加了所以能够改变化学反应速率，是因为它也参加了变化过程，改变了原来反应的途径，降低了反应变化过程，改变了原来反应的途径，降低了反应活化能。活化能。现在学习的是第26页，共34页酶催化酶催化H2O2分解分解（1）取新鲜土豆一只，洗净，切成细丝）取新鲜土豆一只，洗净，切成细丝,作作 催化剂用。催化剂用。（2）取）取5mL浓度为浓度为5的的H2O2溶液，加入少量溶液，加入少量新鲜土豆丝，可以发现，新鲜土豆丝，可以发现，H2O2迅速分解，产生迅速分解，产生大量泡沫。大量泡沫。扩展扩展:用新鲜的绿豆、小麦、玉米等种子做上述用新鲜的绿豆、

14、小麦、玉米等种子做上述实验，也会对实验，也会对H2O2的分解有不同程度的催化作的分解有不同程度的催化作用。因为生物体内含有多种酶，其中一些酶对的用。因为生物体内含有多种酶，其中一些酶对的H2O2分解有催化作用分解有催化作用。现在学习的是第27页，共34页六、电解水与饱和食盐水六、电解水与饱和食盐水 2 H2 2O 电解 2H2 2+O2 2 2NaCl+2H2 2O 电解 2NaOH +Cl2 2+H2 2.用霍夫曼电解器电解水霍夫曼电解器霍夫曼电解器.电解水的简易装置现在学习的是第28页，共34页电解液用较纯的NaOH和蒸馏水配制；水槽及试管中的蒸馏水预先饱和O2 2或空气（细口瓶中放水一半

15、，加塞猛烈振荡）；电解一段时间后再收集气体，使电解液中的杂质氧化，并使水中溶入一些O2 2；使用小的电解槽，或使电极只能与小范围内的电解液接触，以降低电解液中杂质的总量和O2 2溶解量；使用较浓的NaOH溶液，以降低O2 2的溶解度。（2）一般可采取下列措施来降低误差：）一般可采取下列措施来降低误差：现在学习的是第29页，共34页电解饱和食盐水电解饱和食盐水（1）食盐水的精制）食盐水的精制（2）饱和食盐水的电解）饱和食盐水的电解现在学习的是第30页，共34页七、化学电池的制作七、化学电池的制作锌片：Zn 2e =Zn2+（氧化反应）铜片：2H+2e =H2 2（还原反应）.锌铜电池锌铜电池.水

16、果电池水果电池现在学习的是第31页，共34页3.硬币电池硬币电池 将两枚不同金属制成的硬币（如元和角人民币）清洗干净。把一张滤纸折叠成比硬币稍大一些的隔层，在盐水中浸泡后，将两枚硬币分别放到滤纸隔层的两边，并用手捏紧。用导线把两枚硬币与灵敏度较高的电流计连接起来，观察电流计指针的偏转。现在学习的是第32页，共34页八、印刷电路板的制作八、印刷电路板的制作 印刷电路板的制作通常是在塑料板上均匀粘印刷电路板的制作通常是在塑料板上均匀粘贴一层铜箔，在要保留铜的地方印刷覆盖一层抗贴一层铜箔，在要保留铜的地方印刷覆盖一层抗腐蚀的物质，如油墨、油漆，形成电路条纹，再腐蚀的物质，如油墨、油漆，形成电路条纹，再用用FeCl3 3溶液作腐蚀液把未经覆盖的铜溶解掉溶液作腐蚀液把未经覆盖的铜溶解掉(Cu+2FeCl3 3=CuCl2 2+2FeCl2 2)，从而保留，从而保留下电路条纹。下电路条纹。现在学习的是第33页，共34页n取一片已覆盖好铜箔的印刷电路板，浸入取一片已覆盖好铜箔的印刷电路板，浸入38FeCl3 3溶液中，微热溶液中，微热(不超过不超过60)，并不断，并不断搅拌，使裸露的铜全部溶解，形成电路条纹搅拌，使裸露的铜全部溶解，形成电路条纹。实验步骤实验步骤 现在学习的是第34页，共34页