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中學化學實驗研究 版權(quán)信息
- ISBN：9787030385260
- 條形碼：9787030385260 ; 978-7-03-038526-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中學化學實驗研究 內(nèi)容簡介
本書全面、系統(tǒng)地以中學化學實驗為基礎，依據(jù)新課程改革的基本理念，結(jié)合2011版課程標準，根據(jù)中學化學課程與實驗教學改革的變化與趨勢，根據(jù)師范生培養(yǎng)的需要，精心選擇內(nèi)容。教材中的實驗內(nèi)容覆蓋了現(xiàn)階段初、高中化學課程中主要的重難點實驗，并且增加了綜合性實驗、探究性實驗、創(chuàng)新性實驗。實驗的操作規(guī)范性、實驗的研究和改進、詳盡的文獻資料是每一個實驗內(nèi)容的重點。全書共分"中學化學實驗概述、中學化學實驗基本技能、中學化學基礎實驗與改進實驗、中學化學探究實驗與創(chuàng)新實驗"四個專題和附錄。
中學化學實驗研究 目錄
目錄
**章 中學化學實驗概述 1
**節(jié) 中學化學實驗的地位與作用 1
第二節(jié) 中學化學實驗內(nèi)容體系 11
第三節(jié) 中學化學實驗的要求 37
第二章 中學化學實驗基礎知識 45
**節(jié) 中學化學實驗基本儀器 45
第二節(jié) 中學化學實驗基本技能 57
第三節(jié) 中學化學實驗室安全管理 66
第三章 中學化學基礎實驗與改進實驗 76
實驗一 氧氣的制取與性質(zhì) 76
實驗二 二氧化碳的制取與性質(zhì) 79
實驗三 氫氣的制取與性質(zhì) 82
實驗四 物質(zhì)的分離與提純 86
實驗五 常見金屬及其化合物的性質(zhì) 90
實驗六 電解水及飽和食鹽水 99
實驗七 纖維素的水解 101
實驗八 氯氣的制取與性質(zhì) 102
實驗九 濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響 105
實驗十 濃度、溫度對化學平衡的影響 108
實驗十一 測定酸堿滴定曲線 109
實驗十二 中和反應反應熱的測定 112
實驗十三 肥皂的制備 114
實驗十四 噴泉實驗設計 116
實驗十五 膠體的制備及電泳 118
實驗十六 乙酸乙酯的制備與反應條件探究 122
實驗十七 阿伏伽德羅常數(shù)的測定 124
實驗十八 硫酸亞鐵錢的制備 128
第四章 中學化學探究實驗與創(chuàng)新實驗 132
案例一 探究燃燒及發(fā)生的條件 132
案例二 探究波義耳定律 133
案例三 探究過氧化氫的氧化還原性 135
案例四 探究化學反應的量的關系 137
案例五 探究混合物的分離 139
案例六 探究金屬的離子化傾向 141
案例七 氣體溶解度隨溫度和壓強變化實驗創(chuàng)新設計 143
案例八 分子和原子化學實驗的微型化創(chuàng)新設計 144
案例九 銅與濃、稀硝酸反應的微型化實驗創(chuàng)新設計 145
案例十 鐵與水蒸氣反應制備氫氣實驗創(chuàng)新設計 147
案例十一 酒精與水混合體積小于兩體積之和實驗創(chuàng)新設計 148
案例十二 “多功能”化學實驗裝置創(chuàng)新設計 149
案例十三 二氧化碳與過氧化鈉反應定量實驗創(chuàng)新設計 151
案例十四 氯水性質(zhì)檢驗實驗創(chuàng)新設計 153
案例十五 粉塵爆炸實驗創(chuàng)新設計 155
案例十六 術炭的吸附性實驗創(chuàng)新設計 156
案例十七 巧用粉筆進行實驗創(chuàng)新設計 157
參考文獻 161
附錄 161
附錄一 常見酸、堿的濃度 161
附錄二 常見酸、堿溶液的配制 161
附錄三 主要干燥劑可用來干燥的氣體 162
附錄四 可燃氣體的燃點和爆炸范圍 162
附錄五 常用試紙的制備 163
附錄六 常用酸堿指示劑的配制 163
附錄七 玻璃儀器的洗滌 164
附錄八 洗液的種類和配制方法 165
**章 中學化學實驗概述 1
**節(jié) 中學化學實驗的地位與作用 1
第二節(jié) 中學化學實驗內(nèi)容體系 11
第三節(jié) 中學化學實驗的要求 37
第二章 中學化學實驗基礎知識 45
**節(jié) 中學化學實驗基本儀器 45
第二節(jié) 中學化學實驗基本技能 57
第三節(jié) 中學化學實驗室安全管理 66
第三章 中學化學基礎實驗與改進實驗 76
實驗一 氧氣的制取與性質(zhì) 76
實驗二 二氧化碳的制取與性質(zhì) 79
實驗三 氫氣的制取與性質(zhì) 82
實驗四 物質(zhì)的分離與提純 86
實驗五 常見金屬及其化合物的性質(zhì) 90
實驗六 電解水及飽和食鹽水 99
實驗七 纖維素的水解 101
實驗八 氯氣的制取與性質(zhì) 102
實驗九 濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響 105
實驗十 濃度、溫度對化學平衡的影響 108
實驗十一 測定酸堿滴定曲線 109
實驗十二 中和反應反應熱的測定 112
實驗十三 肥皂的制備 114
實驗十四 噴泉實驗設計 116
實驗十五 膠體的制備及電泳 118
實驗十六 乙酸乙酯的制備與反應條件探究 122
實驗十七 阿伏伽德羅常數(shù)的測定 124
實驗十八 硫酸亞鐵錢的制備 128
第四章 中學化學探究實驗與創(chuàng)新實驗 132
案例一 探究燃燒及發(fā)生的條件 132
案例二 探究波義耳定律 133
案例三 探究過氧化氫的氧化還原性 135
案例四 探究化學反應的量的關系 137
案例五 探究混合物的分離 139
案例六 探究金屬的離子化傾向 141
案例七 氣體溶解度隨溫度和壓強變化實驗創(chuàng)新設計 143
案例八 分子和原子化學實驗的微型化創(chuàng)新設計 144
案例九 銅與濃、稀硝酸反應的微型化實驗創(chuàng)新設計 145
案例十 鐵與水蒸氣反應制備氫氣實驗創(chuàng)新設計 147
案例十一 酒精與水混合體積小于兩體積之和實驗創(chuàng)新設計 148
案例十二 “多功能”化學實驗裝置創(chuàng)新設計 149
案例十三 二氧化碳與過氧化鈉反應定量實驗創(chuàng)新設計 151
案例十四 氯水性質(zhì)檢驗實驗創(chuàng)新設計 153
案例十五 粉塵爆炸實驗創(chuàng)新設計 155
案例十六 術炭的吸附性實驗創(chuàng)新設計 156
案例十七 巧用粉筆進行實驗創(chuàng)新設計 157
參考文獻 161
附錄 161
附錄一 常見酸、堿的濃度 161
附錄二 常見酸、堿溶液的配制 161
附錄三 主要干燥劑可用來干燥的氣體 162
附錄四 可燃氣體的燃點和爆炸范圍 162
附錄五 常用試紙的制備 163
附錄六 常用酸堿指示劑的配制 163
附錄七 玻璃儀器的洗滌 164
附錄八 洗液的種類和配制方法 165
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中學化學實驗研究 節(jié)選
**章 中學化學實驗概述 化學是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應用的一門基礎自然科學，其特征是研究分子和創(chuàng)造分子。以實驗為基礎是化學學科的基本特征。從新元素的發(fā)現(xiàn)、新化合物的合成、化學反應規(guī)律的研究到新理論、新假設的證實，都離不開實驗的方法。實驗是化學科學中研究問題的*重要、*基本的方法之一。它可以借助科學儀器設備所創(chuàng)造的條件，排除各種偶然、次要因素的干擾，使要研究的問題更加簡化明了，還可以造就自然界中無法直接控制而在生產(chǎn)過程中難以實現(xiàn)的特殊條件（如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場等），按照人們的設想，能動地控制研究體系，獲取生產(chǎn)實踐中不易或不可能得到的新發(fā)現(xiàn)。化學史表明，近代化學科學的重大發(fā)現(xiàn)，一般不是直接來自生產(chǎn)實踐，而往往是來自實驗環(huán)節(jié)。因此，化學實驗教學不僅是傳授知識，驗證、鞏固和擴大課堂上學過的知識，掌握一些實驗操作的基本技能，培養(yǎng)學習興趣；而且，在化學實驗過程中，可以培養(yǎng)學生創(chuàng)造性的思維能力以及進行科學研究和發(fā)明創(chuàng)造的基本方法，為學生今后的化學學習與研究打下基礎，為學生在化學學習中分析問題和解決問題提供更多的思路和途徑。 化學科學與化學教育是互相促進發(fā)展的。化學教育的內(nèi)容是已發(fā)展的化學科學知識與技術，通過化學教育，提高人的化學科學素質(zhì)，培養(yǎng)新一代從事化學研究的人才，從而促進化學科學的發(fā)展。化學教育包括化學理論知識的教學和化學實驗教學，化學實驗教學是化學教育的重要組成部分。通過化學實驗教學，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)化學問題、探究化學問題和解決化學問題的能力，培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)新能力。 作為化學專業(yè)師范生或中學化學教師，必須了解化學實驗在中學化學教學中的功能和作用，掌握中學化學實驗研究的一般方法，規(guī)范、熟練地演示中學化學教學中的基本實驗，具備改進和創(chuàng)新設計實驗的能力，并能充分挖掘?qū)嶒灥慕逃δ埽瑵M足不斷變化的教學需求。 總之，研究如何通過化學實驗促進中學化學教學，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，提高教學效果，是我國新課程改革中的一個重要議題。 **節(jié) 中學化學實驗的地位與作用 一、中學化學實驗教學的理念 我國現(xiàn)階段的義務教育階段和高中階段的化學課程是以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨，通過激發(fā)學生學習化學的興趣，幫助學生了解科學探究的基本過程和方法，培養(yǎng)學生的科學探究能力，使學生獲得進一步學習和發(fā)展所需要的化學基礎知識和基本技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、探究能力和科學素養(yǎng)。現(xiàn)行的《義務教育化學課程標準（2011 年版）》及《普通高中化學課程標準（實驗）》更加重視培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，突出科學探究在化學實驗教學中的作用，期望學生通過實驗學習化學，加深對化學的理解。 培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)是使學生理解科學的關鍵概念和原理，熟悉自然且認識自然的多樣性和統(tǒng)一性，并為個人和社會目的而使用科學知識和思維的科學方法。 資料卡片 科學素養(yǎng)的主要內(nèi)容包括：①科學知識；②科學技能；③科學方法和思維方法；④價值觀；⑤解決社會及日常問題的決策；⑥創(chuàng)新精神；⑦科學、技術、社會以及其相互關系；⑧科學精神；⑨科學態(tài)度；⑩科學倫理和情感。 中學化學的科學探究指的是學生構(gòu)建知識，形成科學觀念，領悟科學研究方法的各種活動，其本質(zhì)與科學家的科學探究活動有很多相似之處。 “培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，突出科學探究在實驗教學中的作用”作為中學化學實驗教學的新理念，是我國課程改革中的一個重要轉(zhuǎn)變，需要對其進行深入的認識和理解。 可從以下途徑來實現(xiàn)中學化學實驗教學的新理念。 （一）通過實驗培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng) 化學學科學習是構(gòu)建科學素養(yǎng)的一條重要途徑。化學作為一門探索物質(zhì)組成、性質(zhì)、用途的學科，與人們的生活生產(chǎn)聯(lián)系緊密，其與社會、技術、自然環(huán)境的密切關系，凸顯出了科學的巨大價值，也顯示了科學所具有的破壞力，因此化學學習是進行科學價值觀、科學倫理觀、科學情感教育的重要途徑。 另外，化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學的誕生和發(fā)展都離不開化學實驗。化學實驗通過觀察、操作、思考、解釋、做出結(jié)論進而形成理論，展現(xiàn)了科學研究的一整套程序，顯示了科學家在追求真理的過程中所付出的艱辛，彰顯了科學家腳踏實地、以事實為依據(jù)、不迷信權(quán)威的科學精神。因此，化學實驗是從事科學探究，學習科學知識和科學方法，培養(yǎng)科學技能和科學精神的絕佳的認識過程。 化學實驗集中體現(xiàn)科學精神和態(tài)度，具有非常豐富的教育價值和內(nèi)容。實驗通過清晰、生動和直觀的化學實驗現(xiàn)象，激發(fā)學生的學習興趣，創(chuàng)設科學探究情景，引導學生發(fā)現(xiàn)和解決問題，促進學生知識和技能的提升以及良好思想品德的形成。因此，做好實驗教學是全面提高學生科學素養(yǎng)的基本途徑。 （二）在實驗中激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)科學的思維和方法 在化學課堂教學中既要培養(yǎng)學生的思維方法，又要培養(yǎng)學生用運動、變化、聯(lián)系等觀點看待事物的辯證思維能力，而化學實驗恰恰是通過辯證的思維研究、揭示化學變化規(guī)律的直觀教學手段。在中學化學實驗中，演示實驗是為闡明化學概念和理論、揭示物質(zhì)性質(zhì)、研究化學變化規(guī)律而精心設計的，具有較嚴密的邏輯思維。 化學實驗中的奇特現(xiàn)象，使學生感到“驚奇”，同時也會使學生對化學產(chǎn)生濃厚的學習興趣，有了這種興趣，學生就會全神貫注于課堂的演示實驗，積極思考。教師可以充分利用學生對化學實驗產(chǎn)生的驚奇感，培養(yǎng)和發(fā)展學生的學習興趣，通過設計直觀“趣味化”的實驗，強化學生對知識的感知和理解，使枯燥的知識變得活潑有趣。 （三）強化實驗教學，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神 學生不僅能從實驗中認識事物，而且可以通過實驗培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。任何一個學生實驗都必須由學生親自完成，在一個完整的實驗過程中，學生可以利用己有的化學知識，獲取關于探究的直接經(jīng)驗，增強解決問題的能力。 在《義務教育化學課程標準（2011年版）》和《普通高中化學課程標準（實驗）》中設計的實驗十分注重對學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)，許多化學實驗本身對學生具有較強的啟發(fā)性，鼓勵學生對有疑問的現(xiàn)象和結(jié)果進行質(zhì)疑，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。另外，化學作為自然科學中思維性極強的一門基礎學科，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方面有著得天獨厚的條件。新課程中的化學實驗十分注重通過化學實驗及其教學鼓勵和引導學生獨立思考，勇于提出自己的見解，培養(yǎng)學生不迷信課本，敢于用科學方法進行創(chuàng)新的精神，激活創(chuàng)新意識，進而達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的目的。 （四）在化學實驗中進行情感態(tài)度與價值觀教育 科學的情感和態(tài)度是科學素養(yǎng)教育中的人格要素，沒有高尚的科學情感和態(tài)度的人是無法對人類作出貢獻的。化學實驗是化學教學中德育和美育教育的重要途徑和方法，通過化學實驗讓學生了解內(nèi)因與外困、量變與質(zhì)變、對立統(tǒng)一等辯證唯物主義觀點。化學實驗不但有變幻莫測、引人入勝的魅力，同時也存在一定的危險性，沒有嚴格認真的科學態(tài)度是難以順利完成的。 化學實驗是使學生獲得直接的感性經(jīng)驗和事實材料的根本途徑和重要手段，是檢驗和發(fā)展假說的實踐基礎，是使化學科學知識達到真理標準的基本方法。學生在化學實驗的過程中，通過對實驗原理的學習和實驗現(xiàn)象的觀察，形成真實的、科學的理性認識，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度。 另外，實驗的生活化、綠色化可以從各個方面對學生的情感、態(tài)度進行科學教育，引導學生在設計化學實驗時，要注意節(jié)約藥品，減少污染，降低藥品濃度，提高實驗效果，盡可能在密閉條件下進行實驗，減少對環(huán)境的負面影響，同時循環(huán)使用、并充分利用反應產(chǎn)物等，以此讓學生關注環(huán)境保護，提升其對科學與社會的了解和認識。 （五）借助實驗進行科學方法教育 科學方法是獲得科學知識的主要手段和重要工具。實驗教學是一種重要的感性認識方法，在教學中實驗分為驗證性實驗和探究性實驗。驗證性實驗是對化學假設進行檢驗的一種實驗，主要是通過“問題化學假設實驗驗證結(jié)論應用”的過程完成。探究性實驗是學生在實驗和觀察的基礎上通過科學抽象獲得結(jié)論的一種實驗，主要通過“問題—實驗事實—科學抽象—結(jié)論—應用”這一過程體現(xiàn)。學生在教師引導下的實驗設計激發(fā)了學生實驗探究的積極性。 對于每一個化學實驗，要求學生嚴格按照規(guī)范進行操作，在實驗的過程中培養(yǎng)和發(fā)展學生的比較、分析能力，使其逐步掌握比較、歸納、推進等科學方法。總之，無論采取哪種實驗教學方法，其中都蘊含著科學認識過程和方法，使學生在認識化學知識的過程中，掌握科學方法，提升科學素質(zhì)。 二、中學化學實驗的功能 （一）化學實驗的認識論功能 化學認識論主要研究的是關于化學認識的辯證運動和化學認識過程的本質(zhì)規(guī)律等一系列問題，即化學知識的產(chǎn)生和積累、化學理論的形成和發(fā)展、化學研究的方式和方法等。按照化學實驗論的觀點，化學實驗具有以下認識論功能：一是化學實驗是引發(fā)化學教學問題，提出化學教學認識問題的重要途徑之一；二是化學實驗能夠克服人的生理限制，提高人自身的感覺能力和分辨能力，能夠在嚴格控制外界條件下改變物質(zhì)的變化過程，從而豐富人的感性認識內(nèi)容；三是化學實驗能夠超越生產(chǎn)實踐的局限性，走在生產(chǎn)實踐的前面，直接推動化學科學理論的研究，是化學理論賴以產(chǎn)生的基礎，又是化學理論運用于實踐的橋梁和中介；四是化學實驗具有客觀性、普遍性和直接現(xiàn)實性，能夠為檢驗化學理論、驗證化學假說提供化學實驗事實，是檢驗化學科學知識真理性的標準。 由化學實驗構(gòu)成的實驗化學課程除同樣具有上述認識論功能外，更強調(diào)其作為一門課程所具有的獨特的認識論功能。一是幫助學生形成關于人類了解和研究物質(zhì)世界過程的認識。實驗化學的內(nèi)容編排按照“分離、提純（獲取純凈的物質(zhì)）→物質(zhì)組成的研究→物質(zhì)性質(zhì)和應用的研究→物質(zhì)的制備與合成的研究”的順序展開，這也是人們通常認識和研究物質(zhì)的過程。通過對物質(zhì)定性、定量兩方面的研究，實現(xiàn)對研究對象系統(tǒng)而深刻的認識。二是化學實驗是解決化學問題的重要途徑。實現(xiàn)化學以課題為組成單元，每一個課題即是一個任務，通過任務分析、方案設計、實驗實施等解決給定的化學問題。 案例1 學生在學習鐵及其化合物知識時，*重要的知識點就是鐵的不同價態(tài)之間的轉(zhuǎn)化。其中有一個實驗“銅與氯化鐵溶液的反應”，經(jīng)常用到并容易被學生與其他反應混淆，因此，在此處補充一個試管實驗，讓學生觀察銅與氯化鐵的反應。 實驗：用試管取少量氯化鐵溶液，向其中加入一束銅絲，放置一段時間后，要求學生觀察現(xiàn)象。幾分鐘后，溶液中出現(xiàn)了非常奇特的現(xiàn)象，黃色的溶液逐漸分層，上層變?yōu)辄S綠色，而下層變?yōu)樗{色。學生由實驗現(xiàn)象非常直觀地判斷出反應的產(chǎn)物，上層黃綠色的是氯化亞鐵溶液，下層藍色的是氯化銅溶液。反應方程式為 2FeCl3+Cu=CuCl3+2FeCl2 這個實驗雖然簡單，但這個反應體現(xiàn)了氧化還原反應的一個非常重要的規(guī)律：強氧化劑+強還原劑=弱還原劑+弱氧化劑，其中強氧化劑被還原為弱還原劑，而強還原劑被氧化為弱氧化劑，兩種物質(zhì)的氧化性和還原性相差越大，反應越容易發(fā)生。這個反應只能正向進行，由反應進行的方向也可以判斷氧化劑、還原劑的相對強弱。通過這個實驗，我們知道氯化亞鐵也有較強的還原性，但它的還原性弱于鐵；氯化鐵和氯化銅都有氧化性，但三價鐵離子的氧化性強于銅離子。根據(jù)這個規(guī)律或事實，可以將學過的很多氧化劑、還原劑的相對強弱進行比較。 案例2 在高二有機化學“苯酚”的教學中，教師給學生設計了一組實驗，用于討論苯酚的政性。 首先是苯酚和氫氧化鉤溶液的反應。通過實驗觀察到白色的苯酚濁液變澄清，發(fā)生了類似于政堿中和的反應，生成了可溶于水的類似于鹽的物質(zhì)苯酚鉤。 為了證明苯酚的弱酸性，根據(jù)強酸可制得弱酸的理論，接下來向苯酚鈉溶液中通入二氧化破氣體，發(fā)現(xiàn)澄清的溶液又變渾濁，顯然，苯酚鈞、二氧化破和水又發(fā)生反應生成了苯酚，那么除苯酚之外的另一種產(chǎn)物是什么呢？是碳酸鈉還是碳酸氫鈉？這時學生的意見就會出現(xiàn)分歧，
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