教育专题：中学化学实验研究.ppt

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1、扬州大学吴星“如果学生听了我的课，认为化学中的问题都已经解决了，那么我的课就完全、彻底地失败了.著名化学家傅鹰教授如何证明镁的金属性比铝活泼？如何探究物质的燃烧条件？如何探究钠与水的反应？如何设计实验探究酸雨的危害？如何解释氧气制备反应中的异常现象？如何说明锌与硝酸铜溶液反应的实验现象？如何演示面粉爆炸实验？一、化学研究实验与化学教学实验化学是人们以化学事物为作用对象的实验活动。根据化学实验活动的目的，可将化学实验分为两大类：1、化学研究实验：、化学研究实验：是科学研究活动中的化学实验，以研究、认识人类未知的化学事物或其规律为主要目的。2、化学教学实验：、化学教学实验：是教学活动中的化学实验，

2、以培养下一代、向下一代传递人类已有化学经验为主要目的。包括初中、高中、大学、研究生阶段的化学实验。中学化学实验属于化学教学实验，是化学教学实验中最重要的组成部分。二、中学化学实验的功能1、激发学生的学习兴趣和探究欲望、激发学生的学习兴趣和探究欲望化学实验能直观、形象地体现作为学习对象的化学事物，是化学学习内容最现实、最生动和最有效的物质载体，也是对中学生进行化学启蒙的重要工具。化学实验激发学生的兴趣，不只是停留在观察丰富多彩的各种表观化学现象上，而且可能以化学的奥妙引导他们亲手实验和进一步探索、思考，激发他们的未知欲，形成高层次化学学习兴趣和对化学学习的爱好。二、中学化学实验的功能2、是学生获

3、取知识和技能的重要途径、是学生获取知识和技能的重要途径探究性化学实验通过学生的直接参与与体验，使学生获得相应的化学基础知识和基本技能。3、使学生学习科学的方法使学生学习科学的方法实验是一种重要的科学方法，它又包含多种科学方法及其综合运用。它与观察、测量、条件控制、数据分析处理等科学方法密切联系着。如：A对比（比较）例：对照实验与空白实验，使学生认识到为了定量测定的科学性，可采用的消除误差的方法。二、中学化学实验的功能B条件控制法条件控制法可能是化学学科的特征之一。条件控制法不仅让学生认识物质的结构与性质，还让其了解物质在不同条件下的反应环境；让学生学会分析物质变化与反应的影响因素，学会控制无关

4、变量，减少干扰因素的影响，提高实验的精度。例：通过正交设计法，找到最佳实验方案，减少实验的盲目性和工作量。二、中学化学实验的功能4、经历实验研究的过程、经历实验研究的过程5、对学生情感价值观的培养、对学生情感价值观的培养化学实验有利于培养学生实事求是、勇于探索、追求真理的精神；有利于培养学生与人合作的精神；有利于学生形成绿色化学思想与可持续性发展思想。三、中学化学实验研究的一般方法（一）中学化学实验研究的目的和意义1、中学化学实验研究现状A：课题选择缺乏系统性，存在着重复和偏废现象。有些在多年前已经研究解决并且公开发表成果的课题后来又被重复研究和发表（有的甚至水平倒退），造成人力、物力等的浪费

5、。B：应用科学理论指导不够，不善于应用化学和其他科学已有的成果不解决实验中的问题。C：实验方法粗放、手段落后、缺少计划。定性研究多、定量研究少，技术手段未体现新时代的发展，多数停留在50、60年代水平，有的甚至更低。D：有些研究成果不易实施与推广。2、中学化学实验研究的主体教师、教研人员3、中学化学实验研究的服务对象服务对象为广大中学生和学校，且最重要的是充分发挥化学实验对学生发展的作用与功能（二）中学化学实验研究的分类根据研究目的的不同可分为：1、化学实验的功能开发研究（1）实验的趣味化研究（2）实验的社会化、实践化研究（3）实验的微型化研究（4）实验的探究性研究（5）实验的方法研究2、中学

6、化学实验原理研究以获得、探索设计和改进实验所需要的科学认识为目的，通常以实验的化学变化原理条件、装置原理、操作原理等为主要内容。（二）中学化学实验研究的分类3、实验开发研究以应用已有知识进行设计、改进，形成良好的实验方案为目的，又称为实验的方案的研究4、中学化学实验评价研究以如何建立完善的化学实验评价机制为目的，利用评价充分发挥实验对学生的发展功能。此外，还有化学实验教学模式、化学实验教学方法、化学实验管理、实验室建设、师资培训等方面的研究。化学实验研究步骤化学实验问题的确定化学实验设计 实验实施和条件控制 化学实验观察与记录 化学实验结果的处理 （三）中学化学实验研究的一般过程不同类型的研究

7、有不同的过程特点，但是，它们又有某些相同之处。一般来说，科学的中学化学实验研究有以下步骤：1、形成和确定课题形成和确定课题是中学化学实验研究的首要环节。能不能找到适当的好课题，是研究工作取得成效的先决条件之一。（三）中学化学实验研究的一般过程2、制订研究计划好的研究计划可以合理地分配可利用的时间、设备和人力，使得对课题的研究有序地展开和实现，避免盲目性和减少忙乱现象，是研究过程中的重要环节之一。3、开展研究工作在研究过程中，通过不断对实验事实资料的整理与分析，查阅、研究相关文献资料，不断完善研究方案。（三）中学化学实验研究的一般过程4、复核、验证初步结果通过进一步的实践检验、证明、发展和完善假

8、说。5、整合、表述研究结果（四）实验课题的选择与确定1、实验课题的来源课题来源于问题，问题是科学探索的出发点，是形成中学化学实验研究课题的素材。结合当前课程改革背景，具体表述为以下几方面：（1）课程改革中需要解决的问题如：在中学化学实验中如何渗透科学方法的问题，如何在中学化学实验中包含现代化学的实验方法；如何使化学实验更具有探究性，使学生在化学实验探究中获得化学知识与技能。例：如何通过实验使学生建立“平衡”、“可逆反应”的概念。（四）实验课题的选择与确定（2）与日常生产、生活紧密联系的化学问题与现象如非金属材料的电镀问题、叶脉书签等（3）教学实践是实验课题的一大来源教学需要与实验现状的矛盾、实

9、验结果与理论预期的矛盾、不同实验方案之间的差异等，都可以形成问题。（4）资料、文献的分析与研究经常广泛地收集、阅读有关文献资料，也常会从中发现问题、受到启发。（四）实验课题的选择与确定2、问题成为课题的原则（1）新颖性是前人没有解决或者没有很好地解决的问题，或是研究者对问题解决的新设想等。（2）价值性能够满足中学化学实验教学的需要，对改进和推动中学化实验教学具有积极意义。（3）可行性要有可靠的科学理论依据或者事实根据，且在研究的设备、材料、经费、时间以及研究者的水平、能力、经验等方面具备必要的条件。（4）可推广性（四）实验课题的选择与确定3、实验课题的确定一般过程为：问题筛选历史和现实背景考察

10、提出课题意义和可行性论证确定课题。注意：研究课题不宜过大，题目越具体、明确，越易出成果；课题要准确、完整、清晰、具体，紧紧围绕主要问题。（五）制定实验研究方案的环节1、搜集信息包含前人已有的相关课题方案，新方案的特征，以及期望达到的目标等。2、方案的初步制定3、方案的实施4、方案的不断修改与完善5、成果的展现确定成果表现形式，如：研究报告、论文、专利、评论、问题讨论等。所谓化学实验问题是指作为化学实验主体的学生，所谓化学实验问题是指作为化学实验主体的学生，所谓化学实验问题是指作为化学实验主体的学生，所谓化学实验问题是指作为化学实验主体的学生，在某个给定的化学实验中的当前状态与所要达到的目在某个

11、给定的化学实验中的当前状态与所要达到的目在某个给定的化学实验中的当前状态与所要达到的目在某个给定的化学实验中的当前状态与所要达到的目标状态之间存在的差距。标状态之间存在的差距。标状态之间存在的差距。标状态之间存在的差距。化学实验问题的确定是否酸都能使紫色石蕊试液变红？是否酸都能使紫色石蕊试液变红？是否酸都能使紫色石蕊试液变红？是否酸都能使紫色石蕊试液变红？镁能与食盐水溶液反应吗？镁能与食盐水溶液反应吗？镁能与食盐水溶液反应吗？镁能与食盐水溶液反应吗？在煤炉上洒少量的水为什么煤炉的火焰会更旺？在煤炉上洒少量的水为什么煤炉的火焰会更旺？在煤炉上洒少量的水为什么煤炉的火焰会更旺？在煤炉上洒少量的水为

12、什么煤炉的火焰会更旺？锌与硝酸铜溶液反应与锌与硫酸铜溶液反应的现锌与硝酸铜溶液反应与锌与硫酸铜溶液反应的现锌与硝酸铜溶液反应与锌与硫酸铜溶液反应的现锌与硝酸铜溶液反应与锌与硫酸铜溶液反应的现象相同吗？象相同吗？象相同吗？象相同吗？制备氧气哪一种方法更简便快捷？制备氧气哪一种方法更简便快捷？制备氧气哪一种方法更简便快捷？制备氧气哪一种方法更简便快捷？氯酸钾热分解反应氯酸钾热分解反应1.气体产物有异常的气味实实验验1把热分解生成的气体导入水中，然后取出少量水溶液，用HNO3酸化并滴入AgNO3溶液，得白色沉淀。表示有Cl。实实验验2使气体通过KI溶液，再用已知浓度的Na2S2O3溶液滴定生成的I2

13、。表示含有氧化性的气体。根据KClO3用量及Na2S2O3消耗量知，KClO3(MnO2)热分解气态产物中含有3(体积)的非O2的氧化性气体；进而对气体进行质谱分析，得知其中含有ClO2。到目前为止，已确证KClO3(MnO2)热分解生成的气体中含有(除O2外)Cl2、ClO2及HCl(文献中未列出各物的具体含量)。目前认为p型氧化物(NiO和CuO)的催化性能较强，n型氧化物(ZnO、TiO2)和绝缘体(MgO)的催化性能较差。它们的催化机理是：酚酞在不同条件下的颜色酚酞在不同条件下的颜色酚酞在酸性溶液中为无色，在碱性溶液中为紫红色是读者熟知的现象。现在进行以下两个实验。实验实验1把酚酞溶液

14、滴入NaOH溶液(浓度2mol/l)，显现红色，在振荡过程中溶液退成无色。为了验证这个退色现象是否系空气中CO2溶解所造成的(就像用NaOH溶液滴定HCl溶液以酚酞为指示剂，当呈现浅红色时表示滴定已达终点，后因CO2的溶解，溶液退成无色)，往无色液中再滴加酚酞。如果现象是：呈无色液，示原先退色是CO2溶解之故；若呈紫红色，表明溶液仍为碱性(即使有CO2溶解问题)。实验现象是，再次滴入酚酞，溶液呈现红色，振荡过程中又退成无色。若再滴入酚酞，溶液再现紫红色，振荡表明酚酞在稍浓(2mol/l)些NaOH溶液中为无色。实验实验2把酚酞液滴入浓H2SO4，呈现橙色，不论振荡多长时间，其颜色不变。若把橙色

15、液倒入大量水中，得无色液。镁和某些溶液的反应镁和某些溶液的反应实验实验1往NH4Cl溶液中滴加酚酞，放入表面已经擦干净的Mg带。实验现象是：Mg在NH4Cl溶液中明显生成H2，溶液变成红色后，(注：所用NH4Cl越浓，则生H2速度越快，但溶液使酚酞变色所需时间越长。一般用1mol/lNH4Cl溶液能较好地兼顾以上两个方面)，仍能明显生成H2。实验实验2把表面擦净的Mg条放入含有几滴酚酞的NaCl(1mol/l)溶液中，可观察到Mg带表面不断释出H2。不久溶液变红(若未擦净Mg的表面，则在放入NaCl后不久，溶液即变成红色。这是Mg表面MgO、Mg3N2和水反应生成Mg(OH)2、NH3H2O所致)。溶液变红后，Mg仍能在NaCl水溶液中不断生成H2。氢键的实验证明实验实验1分别量取0.5molCHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O，并测量其温度。然后分别混合CHCl3和(CH3)2CO，C2H5OH和H2O，搅拌并测量溶液温度所能达到的最高值。其实验结果是：前者升温911，后者升温45。