时间:2022-09-05 02:45:12

从实验学化学
第一节
化学实验基本方法
第1课时
化学实验安全
【学习目标】
1.能识别化学品安全使用标志,了解实验室一般事故的预防和处理方法。
2.掌握正确的实验操作方法,养成良好的实验习惯。
【预习】
一、化学药品的保存与使用
1.化学药品的保存
(1)固态物质一般保存在________;液态物质一般保存在________。
(2)氢氧化钠等碱性物质若保存在玻璃瓶中时,瓶塞应用________。
(3)硫酸、硝酸、汽油等保存在玻璃瓶中,瓶塞应用________。
(4)硝酸等见光易分解的物质保存在________玻璃瓶中。
(5)白磷保存在________中。
2.常用危险化学品的识别与存放
危险化学品常分为不同的类别,具有不同的图形标志,如:
观察上述图标,回答下列问题:
(1)装运浓硫酸的箱子应贴的图标是____;盛有大量酒精的容器封装后应贴的图标是____。
(2)贴有图标B、D的化学试剂应______保存,放置在远离____________的地方。
3.药品的取用
(1)药品取用的几个原则
①三不:不能用手直接取用或接触药品;不要把鼻孔凑到容器口去闻药品(特别是气体)的气味;不能尝药品的味道。
②少量:如果没有说明用量,液体一般取1~2
mL,固体盖住试管底部即可。
③防污染:实验后剩余的药品(Na、K除外)既不要放回原瓶,也不要随意丢弃,更不要拿出实验室,要放入实验室指定的容器内。
(2)常用药品的取用方法
①固体药品的取用:粉末状或小颗粒状药品用______取用;块状药品用______取用。
②液体药品的取用:少量液体用__________吸取;一定量液体用______量取;大量液体可直接倾倒。
4.意外事故的紧急处理
意外事故
处理方法
酒精着火
迅速用__
__或沙子盖灭
浓硫酸沾到皮肤上
立即用大量水冲洗,然后涂上适量3%~5%的________溶液
浓碱沾到皮肤上
立即用大量水冲洗后,涂上适量稀的________溶液
浓酸洒到桌子上
应用________溶液中和后,再用水冲洗
浓碱洒到桌子上
应用________中和后,再用水冲洗
酸或碱溅到眼中
立即用______冲洗,边洗边眨眼睛
二、化学实验中的安全操作
1.物质加热中的安全问题
(1)从安全的角度分析实验室中用酒精灯进行加热时,应注意以下问题:
①绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精。
②绝对禁止用燃着的酒精灯________另一只酒精灯。
③用完酒精灯,必须用____________,不可用嘴吹灭。
④不要碰倒酒精灯,万一洒出的酒精在桌面上燃烧起来,应________________________。
(2)选择合适的仪器和加热方法
①能直接加热的仪器有________、________、________、燃烧匙等。
②需垫石棉网加热的仪器有__________、__________、__________等。
③给液体加热时,可使用试管、__________、__________、__________等。
④给固体加热时,可使用试管或________。
(3)加热时需要特别注意的事项
①加热时,容器外壁不能有______,底部不能与酒精灯的________接触。
②开始加热试管时,要先进行________。
③加热液体的试管不准对着__________。
④加热过程中的实验仪器不能直接放在实验台上,应放在________上。
2.要特别注意安全的实验操作
(1)点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4等)之前,要________________。
(2)用H2、CO还原Fe2O3、CuO时,应先____________,再
。
(3)实验室制取CO、Cl2等有毒气体时,要在__________中进行,要有尾气处理装置。
(4)加热法制取气体且用排水法收集时,实验结束时的操作为_____________________。
(5)稀释浓H2SO4时,将__________沿器壁缓缓加入______中,边加边搅拌,直至冷却至室温。
【活学活用】
1.为了火车客运安全,下列药品:①NH4NO3
②(NH4)2SO4
③食盐
④油漆
⑤汽油
⑥黑火药
⑦生石灰,从化学性质判断,由于易燃易爆而不能带上火车的是(
)
A.③④⑤⑥⑦
B.①②⑦
C.①④⑤⑥
D.①④⑦
2.在实验室中,对下列实验事故或药品的处理正确的是(
)
A.少量浓硫酸沾在皮肤上,立即用氢氧化钠溶液擦洗
B.不慎将酸溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛
C.实验室中含硫酸的废液可以直接倒入水槽,用水冲入下水道
D.实验时,万一酒精灯被打翻引起酒精燃烧,应用水灭火
3.下列用图示表示的实验操作中正确的是________。
4.化学实验中安全意识是重要的科学素养,下列实验操作或事故处理操作中不正确的是(
)
A.熄灭酒精灯时,必须用灯帽盖灭
B.取用少量化学药品时,应特别注意观察药品包装容器上的安全警示标记
C.配制硫酸溶液时,可先在量筒中加入一定量的水,再在搅拌条件下加入浓H2SO4
D.做“氢气还原氧化铜”的实验时,先通氢气再加热
【达标检测】
1.据最新报道,某观测井中检测发现Sr等释放β射线的放射性物质浓度上升,创开始检测以来的最高值。为了警示人们应贴的警示图标是(
)
2.下列实验操作或做法不正确的是(
)
A.用10
mL量筒量取8.5
mL的水
B.实验剩余的药品有的可以放回原瓶
C.把烧杯放在垫有石棉网的铁圈上加热
D.用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯
3.下列有关试剂的取用说法不正确的是(
)
A.胶头滴管可用来取用少量液体试剂
B.无毒的固体试剂可用手直接取用
C.多取的钠可放回原试剂瓶中
D.取用固体试剂时,可用药匙
4.下列实验操作中正确的是(
)
A.凡是给玻璃仪器加热,都要加垫石棉网
B.给试管里的液体加热,液体的体积一般不超过试管容积的2/3
C.试管和烧杯都可以直接在火焰上加热
D.加热后的蒸发皿,要用坩埚钳夹取
5.下列实验操作中错误的是(
)
第2课时
过滤、蒸发及SO42-的检验
【学习目标】
1.掌握过滤、蒸发等实验基本操作及适用范围。
2.
通过粗盐提纯实验,掌握粗盐中难溶性杂质和可溶性杂质除去的原理和方法。
3.学会SO42-检验的方法和试剂加入顺序。
【预习】
一、过滤和蒸发
1.过滤
(1)过滤的实验装置如图所示,请填写图中实验仪器的名称。
(2)在进行过滤操作时应注意的问题:
①一贴:滤纸紧贴____________;
②二低:滤纸边缘略____________边缘;液体的液面略____________的边缘;
③三靠:向漏斗中倾倒液体时,烧杯的尖嘴应靠到__________上;
玻璃棒的底端应轻靠到________________一侧;
漏斗颈的末端应靠到________的内壁上。
2.蒸发
(1)蒸发的实验装置如图所示,请填写图中实验仪器的名称。
(2)在进行蒸发操作时应注意的问题:
①在加热蒸发过程中,应用__________不断搅拌,防止由于__________造成液滴飞溅;
②加热到蒸发皿中剩余____________时应停止加热,用余热蒸干;
③热的蒸发皿应用________取下,不能直接放在________上,以免烫坏实验台或引起蒸发皿破裂。如果一定要立即放在实验台上,则要放在________上。
【活学活用】
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)下图中的操作有两处错误(
)
(2)过滤后滤液仍然浑浊,一定是由滤纸破损所导致(
)
(3)为了加快过滤速度,可用玻璃棒搅动过滤器中的液体(
)
(4)当蒸发皿中出现大量固体时停止加热,用余热蒸干的目的是防止固体迸溅(
)
(5)实验完毕后,用手直接取走蒸发皿(
)
(6)过滤、蒸发过程中都会用到玻璃棒(
)
2.通过溶解、过滤、蒸发等操作,可将下列各组混合物分离的是
(
)
A.硝酸钠、氢氧化钠
B.氧化铜、二氧化锰
C.氯化钾、二氧化锰
D.硫酸铜、氢氧化钙
二、粗盐的提纯
粗盐中主要含有不溶性的泥沙,可溶性的MgCl2、CaCl2以及一些硫酸盐等,除去这些杂质的主要步骤如下:
【思考与交流】
1.粗盐中什么杂质易于除去?如何除去?
2.用上述方法后还含有的杂质是什么?
3.若要除去粗盐中的下列杂质,则应加入什么试剂?把试剂的化学式及发生反应的化学方程式填入下表:
杂质
加入的试剂
化学方程式
Na2SO4
MgCl2
CaCl2
4.加入你选择的试剂除掉杂质后,有没有引入其他离子?想一想可用什么方法再把它们除去?
【归纳总结】
【活学活用】
3.依据粗盐提纯的原理,除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质,可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂,按如图步骤操作:
滤液纯净氯化钾溶液
(1)
B的化学式是________,C的化学式是________。
(2)加入过量A的目的是__________________________________________________。
(3)加入过量B的目的是___________________________________________________。
(4)加热煮沸的目的是_____________________________________________________。
(5)操作Ⅰ的名称是______________________________________________________。
三、SO42-的检验
【问题讨论】
某同学设计了如下实验检验某试液中是否含有SO42-
试液白色沉淀白色沉淀不溶解。
结论:试液中有SO。
思考:该方案是否严密?请说明理由。
【归纳总结】检验SO的流程:
【活学活用】
4.某溶液中含有MgSO4和Na2SO4两种溶质,选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固体分离出来,设计实验流程如下:
(1)欲证明滤液中存在SO、CO,选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的________,发现有气泡生成,再向其中加入________溶液,出现白色沉淀,则可证明SO、CO均存在。
(2)如何洗涤MgCO3沉淀?
(3)如何检验MgCO3沉淀是否洗涤干净?
【达标检测】
1.下列仪器用于过滤和蒸发分离物质的是(
)
①漏斗
②试管
③蒸发皿
④天平
⑤烧杯
⑥研钵
A.①③④
B.①②⑥
C.①③⑤
D.①③⑥
2.过滤实验中,有关仪器的作用不正确的是(
)
A.玻璃棒用来搅拌溶液
B.玻璃棒用来引流溶液
C.烧杯用来承接滤液
D.漏斗用来制作过滤器
3.下图是关于蒸发的实验示意图,下列说法正确的是(
)
A.组装实验装置时,应先固定好铁圈,放上蒸发皿,再放酒精灯
B.给蒸发皿内所盛液体加热时,必须垫上石棉网
C.玻璃棒的作用是搅拌,防止因局部过热而使固体迸溅
D.蒸发的过程中,用酒精灯一直加热到全部固体析出,没有水分
4.检验某未知溶液中是否含有SO,下列操作最合理的是(
)
A.加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液
B.先加HNO3酸化,再加Ba(NO3)2溶液
C.加入盐酸酸化的BaCl2
D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加BaCl2溶液
5.除去下列物质中混有的少量杂质,把适当的试剂、操作方法的字母写在相应的横线上。
A.加适量盐酸、过滤
B.加适量水、过滤、蒸发
C.加适量水、过滤
D.加热(高温或灼烧)
E.加适量盐酸、蒸发
F.冷却热的饱和溶液、结晶
(1)碳酸钙中混有少量的碳酸钠__________;
(2)氯化钾粉末中混有碳酸钾__________;
(3)氧化钙中混有少量的碳酸钙__________;
(4)氯化钠中混有少量的炭粉__________;
(5)硝酸钾中混有少量的食盐______________。
第3课时
蒸馏和萃取
【学习目标】
1.通过制取蒸馏水,学会蒸馏的原理和基本操作。
2.初步学会Cl-的检验方法。
3.通过从碘水中提取碘的实验,学会萃取和分液的原理和基本操作。
【预习】
一、蒸馏
1.蒸馏
(1)蒸馏实验原理
对于
混合物,利用混合物中各组分的
不同,用蒸馏的方法除去
的杂质。
(2)实验——实验室制取蒸馏水
①指出图中主要仪器的名称及作用
(3)实验注意事项
①蒸馏装置的连接应按________________________的顺序。
②冷凝水的流向要________进水,________出水。
④加入碎瓷片(或沸石)是为了________________________________________。
【归纳总结】蒸馏实验装置的改进
当用蒸馏的方法分别获取几种沸点不同的液体时,应该用温度计控制收集沸点不同的馏分,装置改进如下:
说明:(1)温度计的水银球应置于
(2)制取蒸馏水时可以不使用温度计,因为
2.实验1-3:制取蒸馏水的实验流程及Cl-的检验
(1)制取蒸馏水的实验流程
(2)Cl-的检验
【活学活用】
1.如图为实验室制取蒸馏水的装置示意图,根据图示回答下列问题。
(1)指出图中两处明显的错误:①_______________________________________________,
②___________________________________________。
(2)A仪器的名称是________,B仪器的名称是________。
(3)实验时A中除加入少量自来水外,还需加入少量__________________,其作用是_________。
(4)收集完蒸馏水后,是先撤酒精灯还是先停冷凝水?_________________________。
2.工业酒精是含水约4%的液态乙醇,向工业酒精中加入生石灰,会发生如下化学反应且生成物不溶于乙醇:CaO+H2O===Ca(OH)2。要在实验室中将工业酒精转化为无水酒精。请回答下列问题:
(1)加入过量的生石灰后,可采取的分离操作是________________。
(2)在你选择需要加热的实验方法中,需要的玻璃仪器除酒精灯外,还有_____________。
(3)在该方法的实验步骤里,紧挨加热之前的操作是__________________________,并且对此要注意的问题是_____________________________________________。
二、萃取
【预习】
1.萃取
(1)萃取是利用物质在________的溶剂里______的不同,用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。加入的溶剂称为______。
(2)分液是把萃取后两种_____
_的液体分开的操作。
(3)分液常要使用
。
(4)阅读教材实验1-4完成下列内容:
(1)实验中用到的仪器名称是______________________。
(2)实验操作可分解如下几步
①把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;
②把50
mL碘水和15
mL四氯化碳加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞;
③检验分液漏斗活塞上的玻璃塞是否漏液;
④倒转漏斗用力振荡,并不时地旋开活塞放气,最后关闭活塞,把分液漏斗放正;
⑤旋开活塞,用烧杯接收溶液;
⑥从分液漏斗的上口倒出上层水溶液;
⑦将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔;
⑧静置,分层。
正确的操作顺序(用上述序号填写)__________________①⑧______⑤⑥
(3)上述步骤⑤的操作中应注意___________________________________________。
(4)步骤⑦的操作目的是________________________________________________。
(5)能选用四氯化碳从碘水中萃取碘的原因是_______________________________。
(6)已知碘在酒精中的溶解度比在水中大得多,能不能用酒精来萃取碘水中的碘:________(填“能”或“不能”),其理由是_____________________________________________________
【归纳总结】
1.萃取的三个“三”
三仪器:①
②
③
三种常见萃取剂:①
②
③
三原则:①萃取剂和原溶剂________;②萃取剂和溶质__________;
③溶质在萃取剂中的溶解度______在水中的溶解度。
2.分液漏斗的使用和检漏方法
分液漏斗使用前必须检查是否漏液。若漏液可在活塞上涂少量凡士林。
检漏方法:在分液漏斗中注入少量的水,塞上瓶塞,倒置看是否漏水。若不漏水,正立后把瓶塞旋转180°,再倒置看是否漏水。
3.分液操作的注意事项
(1)振荡时,要不时地旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大造成危险。
(2)分液时,分液漏斗下端要________________,以防液滴飞溅。
(3)旋开活塞,用烧杯接收下层液体时,要注意待下层液体恰好流出时及时关闭分液漏斗的活塞,注意不能让____________流出,____________应从上口倒出。
【活学活用】
3.将碘水中的碘萃取出来的实验中,下列说法错误的是(
)
A.分液漏斗使用前要检验它是否漏水
B.萃取剂要求不溶于水,且比水更容易使碘溶解
C.注入碘水和萃取剂,倒转分液漏斗反复用力振荡后立即分液
D.若用苯作萃取剂,则分层后上层液体呈紫红色
4.实验室用含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、Br-等离子的溶液进行有关实验,
已知:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。
原溶液
(1)操作②使用的试剂是____________,该操作的名称是________,所用主要仪器是________。
(2)若溴(Br2)是从上层液体获得的,则使用的试剂可能是________,________(填“能”或“不能”)使用酒精。
【达标检测】
1.我国明代《本草纲目》中收载药物1892种,其中“烧酒”条目下写道:“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也。”这里所用的“法”是指(
)
A.萃取
B.过滤
C.蒸馏
D.蒸发
2.下列关于蒸馏实验中仪器使用的说法错误的是(
)
A.酒精灯内酒精不超过容积的2/3
B.蒸馏烧瓶应垫上石棉网加热
C.蒸发和蒸馏过程中都需用到玻璃棒
D.接收馏分的仪器名称为锥形瓶
3.在使用分液漏斗进行分液时,正确的操作是(
)
A.分液时,原溶剂从分液漏斗下口流出,萃取剂溶液从漏斗上口倒出
B.分离液体时,将漏斗拿在手中进行分离
C.分离液体时,分液漏斗上的小孔与大气相通时打开活塞
D.分液漏斗中盛装的是液体,振荡后不必拧开活塞把气体放出
4.下列离子检验的方法正确的是(
)
A.某溶液中加硝酸银溶液生成白色沉淀,说明原溶液中有Cl-
B.某溶液中加BaCl2溶液生成白色沉淀,说明原溶液中有SO
C.某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀,说明原溶液中有Cu2+
D.某溶液中加稀硫酸生成无色无味气体,说明原溶液中有CO
5.在常用方法和混合物之间连线。
第二节
化学计量在实验中的应用
第1课时
物质的量、摩尔质量
【学习目标】
1.知道物质的量、摩尔质量的单位及含义。
2.理解物质的量的基准——阿伏加德罗常数的含义。
3.能进行物质的质量、微粒数目与物质的量之间的换算。
【预习】
一、物质的量的单位——摩尔
1.物质的量及其单位
阅读书P11——资料卡片,完成下表:
国际单位制(SI)中的七个基本单位
物理量
质量
电流
热力学
温度
物质
的量
发光
强度
单位名称
及符号
米(m)
秒(s)
安(A)
开(K)
坎(cd)
(1)物质的量是一个
,表示含有________________
____,用符号
表示。“物质的量”四个字是一个整体概念,为专用名词,不可任意加减字,既不是物质的质量,也不是物质的数量。
(2)物质的量的单位是
。
2.阿伏加德罗常数
(1)阿伏加德罗常数是____________________________,约为________________个,用符号________表示。
(2)物质若含有阿伏加德罗常数(6.02×1023)个微粒,其物质的量为
。
(3)阿伏加德罗常数可表示为NA,约为6.02×1023
mol-1,其单位是________。
(4)物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数之间的关系:n=__________________。
【活学活用】
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)物质的量可以理解为物质的数量(
)
(2)摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一(
)
(3)物质的量描述对象是分子、原子等微观粒子(
)
(4)1
mol氢中含有2
mol氢原子和2
mol电子(
)
(5)1
mol任何物质都含有6.02×1023个分子(
)
2.
下列关于阿伏加德罗常数的说法错误的是(
)
A.6.02×1023就是阿伏加德罗常数
B.0.012
kg
12C含有的碳原子数就是阿伏加德罗常数
C.含有阿伏加德罗常数个粒子的物质的量是1
mol
D.1
mol
NH3
所含原子数约为2.408×1024
3、1
mol
C中约含有
个碳原子。
4、0.3
mol
H2SO4约含有_____________
个硫酸分子。
5、
1.204
×
1024个H2O2分子的物质的量为
。
6、1
mol
Na2CO3中含有__
_molNa+、
___molCO32-,共含有离子的个数约为_________个。
7、与0.3
mol
H2O
含有相同氢原子数的是(
)
A.
0.3
mol
HNO3
B.
3.612
X
10
23个
HNO3分子
C.
0.2
mol
H3PO4
D.
0.1mol
NH3
【预习】
二、摩尔质量
1、阅读书P12——图1-11,完成下列内容:
1
mol
H2O
1
mol
Al
约
个水分子
约
个铝原子
18g
H2O
27g
Al
(1)1mol不同物质中所含的粒子数是
,但由于不同粒子的质量
,1mol不同物质的质量也
。
(2)1mol任何粒子集合体都约含有
个粒子,而1mol任何粒子或物质的质量以克为单位时,其数值都与粒子的
或
相等。
2、摩尔质量有关概念的理解
【学与问】
24.5g
H2SO4的物质的量是多少?1.5mol
Na2CO3的质量是多少?
【活学活用】
3.下列有关摩尔质量的描述或应用中正确的是(
)
A.1
mol
OH-的质量为17
g·mol-1
B.二氧化碳的摩尔质量为44
g
C.铁原子的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.一个钠原子的质量等于
g
【归纳总结】
【活学活用】
4.在14.2
g
Na2SO4中:
(1)含有的Na+的数目是____________;
(2)含有的SO的质量是__________;
(3)含氧原子的物质的量是________。
5.设NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是(
)
A.2.3
g钠由原子变成离子时,失去的电子数为
0.2NA
B.0.2NA个硫酸分子与19.6
g磷酸(H3PO4)含有相同的氧原子数
C.28
g氮气所含的原子数为NA
D.NA个氧分子与NA个氢分子的质量比为8∶1
【达标检测】
1.下列说法中正确的是(
)
A.摩尔是用来描述微观粒子的物理量
B.0.5
mol
H2O中含有的原子数目为1.5NA
C.64
g氧相当于2
mol氧
D.1
mol任何物质都含有6.02×1023个原子
2.下列说法正确的是(
)
A.1
mol氯含有6.02×1023个微粒
B.阿伏加德罗常数的数值约等于6.02×1023
C.钠的摩尔质量等于它的相对原子质量
D.H2O的摩尔质量是18
g
3.某原子的摩尔质量是M
g·mol-1,则一个该原子的真实质量是(
)
A.M
g
B.
g
C.
g
D.
g
4.下列说法不正确的是(
)
A.硫酸的摩尔质量与6.02×1023个磷酸分子的质量在数值上相等
B.6.02×1023个N2和6.02×1023个O2的质量比等于7∶8
C.3.2
g
O2所含的原子数目约为0.2×6.02×1023
D.常温、常压下,0.5×6.02×1023个二氧化碳分子质量是44
g
5.(1)
O2和O3是氧元素的两种单质。根据分子式回答:
等质量的O2和O3所含分子数之比为________,原子个数之比为________。
(2)摩尔质量是指单位物质的量的物质所含有的质量。
①已知NH3的相对分子质量为17,则NH3的摩尔质量为________。
②1.28
g某气体含有的分子数目为1.204×1022,则该气体的摩尔质量为________。
③已知一个铁原子的质量为b
g,则铁的摩尔质量为__________________。
为认真贯彻落实自治区政府领导批示指示,加强全区涉危涉爆品和易制毒化学品日常安全监管,防止危爆品和易制毒化学品行业领域发生生产安全事故,为党的十九大胜利召开营造良好的社会环境,根据《关于印发《自治区安委办关于集中开展危爆物品和易制毒化学品百日安全专项整治方案》的通知》、西藏自治区教育厅关于转发《自治区安委办关于加强涉危涉爆品和易制毒化学品安全监管的紧急通知》藏教稳安[2017]13号》的要求,结合本校实际情况决定在本校为期一百天的危爆物品和易制毒化学品安全专项整治活动,为保障专项整治活动圆满进行,特制定工作方案如下:
一、工作目标
按照“全覆盖、零容忍、严执法、重实效”的总要求,切实加强危爆品(含危险药品)、易制毒化学品(含药品化学制毒类)安全管理工作 ,对本校实验室危险化学品的管理、使用进行专项检查和整治。通过专项整治,建立健全实验室危险化学品安全监管责任体系和长效工作机制,明确系部所属实验室安全责任人,切实加强组织领导;认真研究解决存在的突出问题,全面堵塞管理漏洞,坚决消除安全隐患,降低实验室危险化学品采购、储存、使用、处置等环节安全风险,提高危险化学品安全监督管理能力,坚决杜绝学校实验室危险化学品事故发生,确保师生人身财产安全,维护校园安全稳定。
二、工作步骤
(一)部署摸排阶段(即日起至6月1日)。
按照全区统一部署,我校实验室根据本案要求,彻查实验室药品并根据切合实际制定具体方案,从系部做好宣传发动,组织本系部相关专业的教师全面深入的摸底排查工作。
(二)自查和整治阶段(6月2日—6月25日)
我校实验室按照本方案要求,对照专项整治要求全面开展自查自纠。对本系部实验室所有涉及危险化学品的场所进行摸清底数、明确重点、全面管控。统计化学品相关详细信息,并按照严格分类,列出清单,详细记录名称、来源、数量和流向。建立台账,明确整改时限、隐患责任和隐患预案,制定落实整改措施,坚决予以消除。确保不存盲区,不留死角。
(三)集中整治阶段(6月26日—7月31日)
根据自查和整治阶段彻查危爆品、易制毒化学品清单,健全组织领导,明确责任人,建立完善实验室危险化学品安全管理规章制度和操作规程,制定事故应急救援预案,落实监管责任,结合实际,科学安排时间和力量,有步骤、有重点地开展集中整治行动。整治一批影响实验课堂、师生人身安全的隐患。在排查整治的过程中,对发现的重大隐患、必须立即上报整改。根据第一阶段排查、针对突出的问题,梳理出的重点和难点问题,逐项落实责任人员,迅速开展整治,彻底堵塞漏洞,确保绝对安全。由系部向学校提出处置危爆品、易制毒化学品处置申请,联系有资质的危化品处置相关单位尽快将实验室积压的危废品予以分批处理,并逐步建立学校和危废处置相关单位长期合作、定向处理机制,加强实验室人员危废品处置的教育培训工作和操作流程的培训。
(四)总结固化阶段(8月1日—8月20)
我系对整治行动取得的实效和存在的不足等进行全面总结,加强日常监管部,从制度建立健和机制建设上建章立制,形成常态的、固化的日常安全监管模式,并提出进一步完善专项行动的意见和措施,形成书面总结报告。
(五)巩固提高阶段(8月21日-9月15日)
我系开展整治回头看活动,进一步巩固工作效果,推进长效监管模式,各项监管责任落到实处、全面、根本、长期提升危爆品管理工作水平。
三、整治内容和任务分工
(一)、健全组织领导,明确责任人。本系部成立实验室危险化学品安全工作小组,由系主任担任组长,实验员、相关专业教师单位组员,建立系部层面的安全责任体系,明确本系部各实验室、实验用品仓库的安全责任人。
(二)、建立完善实验室危险化学品安全管理规章制度和操作规程,制定事故应急救援预案,落实监管责任。
(三)、进一步做好实验室危险化学品安全教育、培训和宣传工作。要加大实验室危险化学品安全宣教力度,组织开展对师生的安全教育与培训,增强学生的安全意识和自我防范能力,确保相关人员全面掌握实验技术规范、操作规程和安全防护知识。
(四)、全面开展以危险化学品为重点的实验室安全隐患排查活动。系部应对所属实验室危险化学品组织开展一次全方位、立体式的安全隐患排查,确保横向到边、纵向到底,不留死角、余盲区。排查出的安全隐患、问题要逐项制表列出清单,建立台账,及时进行汇报协调和研究解决方案,明确隐患事项、隐患责任、隐患预案、整改责任人、整改措施、整改期限。
5.深入开展危险化学品各环节安全整治工作。重点开展剧毒、易制毒、易制爆化学药品采购、储存、使用、废弃物处置等环节的专项整治工作,规范采购、领用、使用和处置流程,做好实验室危险废液的分类收集和标识工作,实验室废弃物及时送储。
四、整治要求
(一)、根据本案的内容,按照职责分工对直接监管的实验室做到全覆盖、并成立相关的督查小组进行全面、全程、深入、细致的检查督查。
(二)、系部严格监管、严格执法。对检查发现的隐患和问题,必须第一时间上报至学校,由学校依法提出处理意见
(三)、系部要高度重视实验室安全教育和危险化学品专项整治工作,加强领导,精心组织,层层落实责任,按照要求深入开展本部门的实验室危险化学品安全隐患大排查,切实落实整改,推动实验室安全管理工作更加规范化、科学化,坚决杜绝实验室安全事故的发生,确保师生人身财产安全。
只要是亲身做过这个实验的同学就会发现,比起其它一些实验操作,他其实存在很多缺点:首先,是实验的复杂性,化学实验最求的就是简便、快捷,显然这与化学实验追求的目标不符合;其次,是它耗时比较长,通常也不建议采取;再次,就是试验中有不可控制因素,比如棉花的吸水量我们就不能控制它吸多还是吸少;最后,就是整个实现的成功率很低,不建议采用这种方法。这个实验的失败之处就是无法获得稳定的水蒸气流,要解决这个问题,我们可以用另外一个实验来完成,那就是加热硫酸铜晶体粉末。具体实验方法如下:①准备一根实验室中规格干净的玻璃管,用药匙或者是纸槽向洁净的玻璃管内分别添加0.5g的纯净的还原铁粉和粉末状的硫酸铜晶体,同时注意控制两种药品之间的距离保持在100mm左右;然后密封住有硫酸铜晶体的一端试管口,同时用导管连接另一端的试管口。②装置固定好后,在还原铁粉出加热半分钟,然后再用另外一台酒精灯加热玻璃管的另一端。③将玻璃导管口插入蒸发皿中盛有的徐第几的水溶液液面以下,当实验中有大量的气泡冒出时,用酒精灯点燃,会发现有爆鸣声产生。
实验改进后,不仅效率高,减少了反应时间,呀节省了反应的原材料,可以说是真正的绿色化学实验。开发出简单的新仪器代替常规仪器。新课标下的化学课本上有很多介绍新化学物质的概念以及理论原理,为了学生们很好的掌握,课本中都是逐步将学生引入化学物质的具体性质。所以在学习有关的基本知识之前,课本首先会让学生们先看看即将要学的化学物质的实验反应,同时,我们也看到许多先进的设备和仪器运用到试验中,着为高中的化学教学在一定程度上提供了物质基础。但是开发一些简单的仪器装置,在化学教学中也能发挥出独特的作用。下面是以高中三年级的化学课本上的一个关于胶体的电泳实验为例,相信学过的同学都很清楚这是一个失败的实验,许多地方都存在缺陷,实验的关键是在于如何改进才能降低它对电压的高需求。经过多次实验的总结和分析,我提出了三点改进意见:一经过多次实验对比后,发现氯化钾溶液是最适合的电解质溶液,这是因为该溶液中钾离子和氯离子的迁移速率与氢氧化铁胶粒的迁移速率差不多;二是由于氢氧化铁胶粒呈红褐色,易于实现的观察,所以他是最合适作为电泳实验中的胶体对象三是电泳装置主要是U形管或H形管;四是电压越高实验所需的时间越短。以上实验要获得改进的突破点就是:尽量想办法缩短两个反应电极之间的距离,已获得较短的反应时间。实验时,我们难以获取胶体在氯化钠的稀溶液中形成的清晰界面,这是因为一般实验室的试管都是口径比较大的,还有一个问题就是两个反应电极之间的距离过大,这就导致反应所需要的时间很长。有的同学考虑到用H形管来代替,但是它也存在着难加工成型的缺点。就这样重复了好几次,在一次次的欣喜到失望中,我终于成功的找到了一件合适的替代品,找到了一个相对来说较为合理的解决方案,那就是用内径为4mm、长180mm的细玻璃管制成一个改造的V形管。改良之后,不仅成功地解决了以上的问题,最重要的是它可以形成氢氧化铁胶体与电解质溶液的清晰界面。实验表明:化学实验中对化学反应一起的改造就能化难为易,将V形管替代U形管就能轻易地揭开了胶体电泳神秘的面纱。
启示1:演示实验营造了一个很好的互动交流学习的氛围和学以致用的舞台。在这个过程中,有时候我们也许会面临各种各样的困难,可能经历过无数的试验过后还是失败,但是我们一应不能放弃,要从每次失败的背后吸取教训,并相信最后终的胜利一定会像我们走来。启示2:改验证性实验为探索性实验让学生由被动接受知识的状态变为主动探索知识的状态,活跃了学生的思维,激发了主动积极探索的热情,增强了自信,激活了创新能力。启示3:实验是很好的培养创新能力的一种方式,学生们通过自己思考,亲自动手实验,既动了脑有动了手,还培养了自己的思维散发能力和创新意识。但是取得这样好的反馈效果的前提是教师要学会引导学生想正确的方向努力,否则的话就算是进行在多的亲身实验压制是竹篮打水一场空,不能发挥实验教学的真正目的。同时老师还要在课堂上,多多鼓励同学们动手思考,大胆设想,用于回答问题,这样既调动了学生们自主学习和思考的积极性都锻炼了他们的口头表达能力和创新思维能力,达到了事半功倍的良性教学效果。启示4:一次成功的实验绝对少不了认真的总结,总结也就是实验过程的再次“重演”,只不过这次的实验不是在实验室而是在脑子里慢慢回顾。这种“再次放映”也是一次加深记忆的过程,人们常说“:好记性不如烂笔头”。实验时我们也许会对这些实验现象有印象,但是过后如果没有做好总结和笔记同样也达不到较好的效果。同时鼓励学生正确对待实验失败,面对失败的实验结论,鼓励学生放开思路大胆质疑,提出合理假说,发展思维的广阔性和创造性,培养学生面对现实,树立信心,敢于攀登的精神。总之,在化学实验教学中,教师必须营造民主、宽松、和谐的实验气氛,特别重视学生的主体参与,尊重学生的亲身体验,让学生在实验中应用所学的知识解决问题,相互合作,相互交流,共同探讨,同时培养学生创新精神、思维能力和实践能力。教师必须创设实验教学的最佳情景,让实验教学成为化学教学中最生动、最活跃的组成部分,在培养学生创新能力和实践能力等方面发挥独特的功能和作用。同时教师要帮助学生把实验课程资源与校外课程资源联系、辐射、整合,创造尽量多的机会,去点燃学生创新、进取的火花,激发学生的潜能,发展学生的创新探究能力。
作者:陈凌云 单位:山西省长治市第一中学
一、高考化学实验设计型试题考查内容
高考化学实验设计型题目所考查的内容主要有下面所列的一个或几个方面:
1.确定实验原理。要求学生在认真审题、明确实验目的的基础上,综合运用学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而确定(选择或拟出)实验原理。
2.选择实验用品。根据实验目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件等,合理选择实验所需的仪器和药品。
3.设计装置步骤。根据实验目的和原理,以及选用的实验仪器和用品,设计合理的实验装置和实验操作步骤,并绘制或识别相应的实验装置图。
4.观察现象和数据。根据实验目的、实验原理和过程,预测实验将观察到的现象,以及实现实验目的将要记录哪些数据等。
5.分析得出结论。根据实验观察得到的现象和数据,通过分析或计算、审读图表、推理论证等处理,得出正确的实验结论。
6.对实验方案作出评价。根据题目所要求的实验目的,对实验所采取的原理、实验装置、实验现象、实验过程、实验结果等作出优与劣、好与坏等的分析和评价,并在评价的基础上作出改进等。
二、实验设计与评价试题的类型
(一)物质制备实验方案的设计
【例1】孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4・5H2O及CaCO3。
步骤如下:
请回答下列问题:
(1)溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择:实验步骤中试剂①为(填代号),检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为(填代号)。
a.KMnO4b.(NH4)2S
c.H2O2d.KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4・5H2O,需要经过加热蒸发、、过滤等操作。除烧杯、漏斗外,过滤操作还用到另一玻璃仪器,该仪器在此操作中的主要作用是。
(3)制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出,应选用下列装置回收(填代号)。
(4)欲测定溶液A中Fe2+的浓度,需要用容量瓶配制某标准溶液,定容时视线应,直到。用KMnO4标准溶液滴定时应选用滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
参考答案:(1)cd
(2)冷却结晶引流
(3)NH3 (或NH3・H2O)b
(4)平视凹液面(或平视刻度线)凹液面的最低处与刻度线相切酸式
启示:制备实验方案的设计,对巩固元素化合物知识和掌握各类有机物之间的相互转化关系,全面训练实验技能,培养分析问题和解决问题的能力是非常有益的。
制备实验方案的设计,应遵循以下原则:①条件合适,操作方便;②原理正确,步骤简单;③原料丰富,价格低廉;④产物纯净,污染物少。即从多种路线中选出一种最佳的制备途径,合理地选择化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实验操作步骤。
(二)物质性质实验方案的设计
【例2】已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置可以实现该反应。
回答下列问题:
(1)A中加入的物质是,发生反应的化学方程式是。
(2)B中加入的物质是,其作用是。
(3)实验时在C中观察到的现象是,发生反应的化学方程式是。
(4)实验时在D中观察到的现象是,D中收集到的物质是,检验该物质的方法和现象是。
参考答案:(1)固体NH4Cl和Ca(OH)2
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O
(2)碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水汽(或干燥NH3)
(3)黑色粉末部分逐渐变为红色
2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu
(4)出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验,试纸变蓝;用无水CuSO4粉末检验,无水CuSO4变蓝
启示:对于物质性质实验方案的设计,主要是从物质的结构特点或从物质的属类去推测物质可能具有的一系列性质,而后据此设计出合理的实验方案,去探索它可能具有的性质。该类试题的关键是设计出简洁的实验方案,要求操作简单,简便易行,现象明显,且安全可行。
解答物质性质实验方案的设计题的基本流程为:研究物质结构预测可能性质设计实验方案(方法、步骤、仪器、药品、操作要点、现象及分析、结论等)实施实验结论。其基本思路如下图所示:
(三)物质(离子)检验探究实验方案的设计
【例3】三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]・3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol・L-1 HNO3、1.0 mol・L-1盐酸、1.0 mol・L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1 mol・L-1 KI、0.1 mol・L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是。
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是,现象是。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1:;
假设2:;
假设3:。
②设计实验方案证明你的假设。
③实验过程根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤预期现象与结论步骤1:步骤2:步骤3:……参考答案: (1)CO2和CO
(2)焰色反应透过蓝色钴玻璃,观察到紫色火焰
(3)①假设1:铁元素的存在形式为Fe单质
假设2:铁元素的存在形式为FeO
假设3:铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合
③
实验步骤预期现象与结论步骤 1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使K2CO3完全溶解。分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体固体产物部分溶解步骤2:向试管中加入适量CuSO4溶液,再加入少量上述不溶固体,充分振荡(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立
(2)若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体物质生成,则证明有Fe单质存在步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN结合步骤2中的(2):
(1)若溶液基本无色,则假设1成立
(2)若溶液呈血红色,则假设3成立启示:解物质(离子)检验实验方案的设计试题的思维程序如下:(1)先对试样进行外观观察,确定其颜色、气味、状态等。(2)准备试样,并进行检验。当试样是固体时,应先取少量配成溶液,同时观察试样是否溶解,在溶解时有无气体产生等,以初步判断试样可能含有哪类物质。(3)根据实验现象得出结论。
(四)综合探究实验方案的设计
【例4】乙二酸(HOOCCOOH)俗称草酸。某研究小组为探究乙二酸的部分化学性质,进行了下述实验:
(1)向盛有少量乙二酸的饱和溶液的试管内滴入用稀硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,观察到的现象为溶液紫红色褪去,说明乙二酸具有(填“氧化性”、“还原性”或“酸性”)。
(2)向图甲的A试管中加入一定量的乙二醇、浓硫酸和乙二酸,用酒精灯小火均匀加热该试管3~5 min,在B试管中有油状液体产生,若反应中生成了六元环状化合物,该反应的化学方程式为,其中B试管中的导管不伸入液面下的原因是,饱和碳酸钠溶液的作用是。
(3)已知:草酸在约157℃时升华,在175℃时受热分解可生成H2O、CO2和CO;草酸钙是难溶于水的白色固体。该研究小组设计了一套验证草酸受热分解并检验产物中有CO2的实验装置,如图乙所示。请回答:
①从环境保护的角度看,应增加尾气处理装置,你如何进行尾气处理。②依据题给数据,请分析根据D试管中澄清石灰水变浑浊的现象,能否确定草酸分解产物中有CO2(填“能确定”或“不能确定”),理由是。
参考答案:(1)还原性
(2)COOHCOOH+CH2HOCH2HO浓H2SO4COOCH2COOCH2+2H2O防止加热不均匀而使碳酸钠溶液倒吸入加热的A试管中除去酯中混有的乙二酸和乙二醇,同时减小酯在水中的溶解度,便于酯分层析出
(3)①在装置的尾端放一个点燃的酒精灯(其他合理答案均可)
②不能确定因草酸升华后可能有部分进入D试管,与澄清石灰水反应生成草酸钙沉淀,从而对CO2的检验造成干扰
启示:对于综合探究实验方案的设计类试题,其解题思路一般为:
(1)巧审题,明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心,是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上,遵循可靠性、简洁性、安全性的原则,确定符合实验目的、要求的方案。
(2)想过程,理清实验操作的先后顺序。根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程,确定实验操作的方法步骤,把握各步实验操作的要点,理清实验操作的先后顺序。
(3)看准图,分析各项实验装置的作用。有许多综合探究实验题图文结合,思考容量大。在分析解答过程中,要认真细致地分析图中所示的各项装置,并结合实验目的和原理,确定它们在该实验中的作用。
(4)细分析,得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中,要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因,或从有关数据中归纳出定量公式,绘制一定的变化曲线等。
根据对以上试题的分析可知,解化学实验设计方案类试题时必须特别注意以下几方面:(1)原理恰当;(2)效果明显;(3)装置简单;(4)操作安全;(5)节约药品;(6)实验步骤简单;(7)误差较小等。换句话说,就是要符合“绿色化学”的要求(注:“绿色化学”研究的中心问题是使化学反应以及其产物具有以下特点――采用无毒、无害的原料;在无毒、无害的反应条件下进行;减量、循环、重复使用;具有“原子经济性”,即反应具有高选择性、极少副产物、甚至实现零排放;产品应是对环境友好的;满足价廉物美的传统标准)。以上几个方面不仅在实验设计过程中必须充分注意,同时这些标准也是对实验设计优劣进行评价的相关要素。
三、常用解题策略及思想
(一)类比思想
不同物质的属类、结构、性质、制备等诸方面可能有某些相似甚至相同之处。类比是学习中常用的一种科学思维方式,可将不同物质进行由此及彼的联系,可以简化思维过程,提高思维效率。
【例5】某校化学研究性学习小组的同学在学习了金属的知识后,为了解Cu的常见化合物性质,运用类比学习的思想提出如下问题,进行探究。请你协助该小组的同学完成下列研究。
【提出问题】
①Cu的金属活泼性小于Al,Al(OH)3具有两性,Cu(OH)2也具有两性吗?
②通常情况下,+2价Fe的稳定性小于+3价Fe,+1价Cu的稳定性也小于+2价Cu吗?
③CuO能被H2、CO等还原,也能被NH3还原吗?
【实验方案】
(1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、(填试剂),同时进行相关实验。
(2)解决问题②的实验步骤和现象如下:取98 g Cu(OH)2固体,加热至80~100℃时,得到黑色固体粉末,继续加热到1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量,A的质量为72 g。向A中加入适量的稀硫酸,得到蓝色溶液,同时观察到容器中还有红色固体存在。据此可推得,A的化学式为 。
(3)为解决问题③,设计的实验装置为(夹持及尾气处理装置未画出):
实验中观察到CuO变为红色物质,无水CuSO4变蓝色。同时生成一种无污染的气体。
【实验结论】
(1)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是。
(2)根据“实验方案(2)”,得出的+1价Cu和+2价Cu稳定性大小的结论是;。
(3)CuO能被NH3还原。该反应的化学方程式为。
【问题讨论】
有同学认为NH3与CuO反应中生成的红色物质是Cu,也有同学认为NH3与CuO反应中生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应中生成的红色物质中是否含有A:。
解析:(1)类比Al(OH)3的实验室制法和两性的检验方法,可以利用CuSO4溶液和适量的NaOH溶液制得Cu(OH)2,把制得的Cu(OH)2分成两份,一份加盐酸,另一份加NaOH溶液,观察蓝色沉淀是否溶解。
(2)98 g Cu(OH)2固体受热分解可以得到80 g CuO,CuO在高温条件下继续受热分解如果全部生成Cu,应得到64 g Cu,但实验中A的质量为72 g,且加入硫酸溶液变蓝,说明有Cu2O的存在,Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu2+和Cu,由此证明A应为Cu2O,质量恰好为72 g。该实验说明在高于1000℃时,+1价Cu比+2价Cu稳定;在溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定。
(3)NH3通过加热的CuO应生成无污染的氮气和水蒸气;CuO被还原,还原产物可以根据(2)的实验现象进行验证。
参考答案:
【实验方案】(1)盐酸、NaOH溶液
(2)Cu2O
【实验结论】(1)Cu(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液
(2)在高于1000℃时,+1价Cu比+2价Cu稳定;在溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定
(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O
【问题讨论】取NH3与CuO反应中生成的红色物质少许,加入稀硫酸,若溶液出现蓝色,说明红色物质中含有A,反之则无
(二)控制变量思想
控制变量法是化学实验设计类试题中的一种常用思想方法。当影响实验某项内容的变量有多方面(个)时,往往先控制某些变量不变化,而只改变某个变量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变量对实验结果的影响,进而总结出相关规律,然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。
【例6】 某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原理进行了如下探究:
【实验】制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。
(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是(填序号)。
a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水,至最初的沉淀恰好溶解为止
b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中
c.制备银镜时,用酒精灯的灯焰给试管底部加热
d.银氨溶液具有较弱的氧化性
e.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大
【提出假设】
假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。
假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO-3能氧化Ag。
【设计实验方案,验证假设】
(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出了Fe2+,验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式:。
(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示:NO-3在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。
实验步骤(不要求写具体操作过程)预期现象和结论①
②
……若银镜消失,假设2成立;若银镜不消失,假设2不成立【思考与交流】
(4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立,则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO-3都氧化了Ag。
你是否同意丙同学的结论,并简述理由:。
解析:本题是一道探究类试题,以日常生活中的蚀刻银制作美丽的银饰为情境,以探究Fe(NO3)3溶液中何种因素蚀刻银为研究课题,考查学生运用相关化学反应原理、元素化合物知识及化学实验基本知识,并运用控制变量思想进行实验设计的能力,同时也考查了对实验现象和结果进行分析、解释和科学举证的能力,以及用正确的化学术语及文字进行表述的能力。
第(3)问,考查学生运用控制变量的科学方法设计实验,是该题的核心。本题中有两个变量,如下表所示:
实验变量Fe3+的氧化性NO-3的氧化性能否蚀刻银能不确定现象或结论银溶解无法测定还原产物由于NO-3的氧化能力随着溶液pH的变化而变化,那么在验证假设2即Fe(NO3)3溶液中的NO-3能氧化Ag时,就要求学生必须严格控制溶液的pH进行实验,这是考查单一变量控制法。解决本题的关键就是需测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液的pH,然后配制相同pH的稀硝酸溶液,再将此溶液加入有银镜的试管内。显然,这是该实验的最佳设计方案。
参考答案:(1)ade
(2)Ag+Fe3+Ag++Fe2+
(3)
实验步骤预期现象和结论①测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液的pH;
②配制相同pH的稀硝酸溶液,将此溶液加入有银镜的试管内(4)不同意。甲同学检验出了Fe2+,可确定Fe3+一定氧化了Ag;乙同学虽然验证了此条件下NO-3能氧化Ag,但在硝酸铁溶液氧化Ag时,由于没有检验NO-3的还原产物,因此不能确定NO-3是否氧化了Ag
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力,因而在高考试题中屡屡出现。解答此类题时,要认真审题,弄清实验目的,弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。但在分析相关数据时,要注意题给数据的有效性。
(三)分析、推理思想
当实验设计类试题涉及结构与性质的关系,特别是利用有关化学反应原理(如氧化还原反应、离子反应、酸碱反应、水解等反应原理)来解释有关过程或现象时,我们可利用相关原理进行分析、推理得出相关结论。
【例7】食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。已知:
氧化性:IO-3>Fe3+>I2;还原性:S2O2-3>I-
3I2+6OH-IO-3+5I-+3H2O
KI+I2KI3
(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验:取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得试液分为3份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色;第二份试液中加足量KI固体,溶液显淡黄色,用CCl4萃取,下层溶液显紫红色;第三份试液中加入适量KIO3固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色。
①加KSCN溶液显红色,该红色物质是(用化学式表示);CCl4中显紫红色的物质是(用电子式表示)。
②第二份试液中加入足量KI固体后,反应的离子方程式为、。
(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失。写出潮湿环境中KI与氧气反应的化学方程式:。
将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3・H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适?(填“是”或“否”),并说明理由。
(3)为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性,可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是。
A.Na2S2O3B.AlCl3
C.Na2CO3D.NaNO2
(4)对含Fe2+较多的食盐(假设不含Fe3+),可选用KI作为加碘剂。请设计实验方案,检验该加碘盐中的Fe2+:。
解析:(1)①加KSCN溶液后显红色的是Fe3+,它与SCN-的配合物有多种,中学阶段一般写Fe(SCN)3;I2的CCl4溶液显紫红色。
②应用信息“氧化性:IO-3>Fe3+>I2”,说明IO-3和Fe3+均能氧化I-生成I2,由题意,加碘盐中可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+杂质,故此处反应有两个。
(2)据题意“由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失”则可推断KI被潮湿空气氧化,但反应不能写成“I-+O2+H+…”形式(因此处没有酸性环境)。若联系金属吸氧腐蚀的电极反应,则能顺利写出有关反应。
KI3・H2O作加碘剂问题,可由题中“加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的”进行分析推理。因为加碘盐受热时,KI3・H2O不稳定生成KI和 I2(这一性质可从题中“将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3・H2O”分析推得),KI被氧气氧化,I2受热易升华。
(3)根据信息“还原性:S2O2-3>I-”,可判断Na2S2O3能作稳定剂; C中 Na2CO3水解呈碱性,能实现“I2+OH-I-”的变化,故也可作稳定剂。B中AlCl3水解呈酸性,使I-易被氧气氧化,D中NaNO2能氧化I-。
(4)实验方案简答要注意规范性。
本实验中I-对Fe2+的检验有干扰(因还原性:I->Fe2+,加氧化剂时应先氧化I-,所以应加入适量氧化剂),因过量氧化剂可能氧化SCN-,所以后加的检验试剂KSCN溶液应加至过量。
参考答案:(1)①Fe(SCN)3∶I・・・・∶I・・・・∶
②IO-3+5I-+6H+3I2+3H2O 2Fe3++2I-2Fe2++I2
(2)4KI+O2+2H2O2I2+4KOH否KI3在受热(或潮湿)条件下产生KI和I2,KI易被O2氧化,I2易升华
(3)AC
(4)取足量该加碘盐溶于蒸馏水中,用盐酸酸化,滴加适量氯水(或H2O2),再滴加KSCN溶液,若显血红色则该加碘盐中存在Fe2+
综上所述,化学实验方案设计的一般方法或思路为:
(1)明确目的原理
首先必须认真审题(如要求采用最简单或最佳的方案,制取纯净的某物质等),明确实验目的要求。弄清题目有哪些新的信息,综合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器药品
根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件,如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器或橡皮,反应是否加热及温度是否控制在一定范围,给出的药品、仪器或装置是否足够,需要补充还是筛选,仪器药品的规格等。从而选择合理的化学仪器和药品。
(3)设计装置步骤
根据上述实验目的和原理,以及所选用的实验仪器和药品,设计出合理的实验操作步骤、实验装置。学生应具备识别和绘制简单的实验装置图的能力,实验步骤应完整而又简明。
(4)记录现象和数据
根据观察,全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论
一、总体要求
实验操作考试由泗水县教育和体育局统一组织实施。全县考生6939人,共设置16个考点、302个场次。按照“方便学生,相对集中,安全第一”的原则,考点分别设置在龙城初级中学、洙泗初级中学、子路中学、育才学校和各镇街初级中学(其中,柘沟初级中学考点设在柘沟镇李家村小学),竞技体育学校考点设置在一中。育英中学和大志中学不设置考点,按就近原则,分别到龙城初级中学、苗馆初级中学参加考试。非考点学校主动与考点学校联系考试有关事宜,服从考点学校安排,遵守考点学校纪律,确保本校师生到相邻考点就考的各项安全保障工作。参加全县2021年高中段学校招生考试的考生均要参加实验操作考试。
二、考试内容及时间
实验操作考试内容为初中物理、化学课程标准及教材上规定的学生必须掌握的基本实验技能。试题由市教育局统一命题、统一制定评分标准、统一印制试卷。
考试时间:2021年5月11日至13日。
三、信息采集
为方便中考数据合并,实验操作考试统一使用县教育体育局基础教育科提供的报名信息采集库编场。各学校要严格按照基础教育科的报名时间要求上报考生报名数据,过期不侯。
四、考点要求
1.各考点要制订详细的实验操作考试工作应急预案,结合实际制定疫情防控方案,将疫情防控按常态化工作去落实好,提前做好考场的消毒、通风,牢固树立“安全第一”的指导思想,将安全工作落实到考试工作的每一个环节,确保考试安全规范进行。
2.营造良好考试环境,规范考点。考点门口统一悬挂“2021年泗水县高中段学校招生物理化学实验操作考试xx考点”横幅标语,也可在电子屏幕上打出同样内容的标语。要在醒目位置统一张贴《济宁市2021年高中段学校招生实验操作考试考生守则》(见考试手册)和考场示意图、考试时间、考试场次(见考试手册)。设置警戒线,非考试工作人员一律不得进入警戒区。备好饮用水。考点门口设举报信箱,注明举报电话。
关键词 实验室 档案建设 规范化管理
一、引言
实验室是开展各项工作的主要场所,一般实验室内存有较多的档案资料,其反映了实验室以往研究的情况,是教师、学生、研究人员以及管理人员在开展相关工作与学习时保存下来的经验总结。因此,实验室档案建设与规范化管理的质量尤为重要。本文就对实验室档案建设与规范化管理进行深入研究。
二、实验室档案建设与规范化管理的相互作用
实验工作档案指的是在进行实验室内教学、科研以及社会服务等各项工作中所形成的资料文件,其中包括图表文件、影像资料等。[1]为了便于实验室档案资料的查询,提高实验室档案建设与管理十分必要,以便更好地开展实验教学、实验室管理等工作。
(一)实验室档案与实验室教学的关系
以前的实验教学工作过于随意,实验能力的培养是需要一段时间的,实验教学质量关系到学生的实践能力的提升。因此,实验室的资料存档与教学质量息息相关,档案能够检验教学的实际效果,督促教师更好地开展实验教学。
(二)实验室档案与队伍建设的关系
实验队伍关系到实验工作的质量,对提升实验室队伍的素质十分重要。通过档案建设,能够使人员在工作中、业务水平以及科研中提供有效的依据,让工作者对自己的工作有更深入的了解,以便为今后的工作起到督促作用。
(三)实验室档案与发展规划建设的关系
实验室档案还有助于推动实验室规划发展,根据档案内容与社会发展现状,制定规划发展建设目标,为学校基础建设提供有效建议。
三、实验室档案管理存在的问题
(一)实验室工作人员缺乏档案管理方面的知识,没有认识到档案管理的重要性
有的工作人员缺乏相关的专业知识,没有经过培训就进行实验管理工作。从而导致在工作中不能科学规范地收集与整理档案,影响档案管理的效果。
(二)实验室档案管理缺乏相关的规章制度
在实验室的档案管理中,没有制定详细的制度,导致档案管理工作的质量得不到保障,从而无法对实验室档案管理工作进行理论指导。
(三)档案管理的方法落后
当前有的高校的档案管理方式还采用传统的手段,主要以手动的方式展开档案管理工作。当前是信息化时代,对于电子文件的资料逐渐增多,档案管理的信息化成为档案管理的主要方式。因此,做好档案信息化的安全管理是提高实验室档案建设与管理的有效手段。
(四)资金投入不够
档案管理的信息化已经得到广泛应用,然而有的高校或者单位在这方面的投资还不够,其中包括备份管理文件服务器、高速扫描仪等。大力投入建设资金,能够保证实验室档案管理的质量。
四、提高实验室档案建设与管理的策略
(一)增强实验室工作人员的档案意识,履行工作职责
首先,要增强实验室档案管理人员的责任意识,使其认识到档案管理工作的重要性,使工作人员认真履行工作职责。[2]另外,还要注重档案管理人员的培训工作,有计划、有目的、有针对性地进行管理人员的培训,从而提升管理人员的专业知识,提高实验室档案管理工作水平。
(二)建立健全实验室档案管理的规章制度
要想提高档案管理工作的质量,明确实验室档案工作任务十分重要。学校要加强档案建设,建立相关的规章制度,在各方面提出一些建议,并将档案管理工作制度落实到位,以此推动实验室档案工作的顺利开展。
(三)实施档案管理信息化建设
传统的档案管理方式已经无法适应时代的需求,随着科学技术的快速发展,一些新型信息设备不断出现,其中包括电子文件、多媒体技术等。因此,改革传统的档案管理方式十分必要。需要加强档案管理的信息化建设,将以往的纸质文件转为电子文件,增强信息采集、传输等功能,从而提高档案管理的质量,适应现代化的档案管理发展趋势。
(四)提高实验室档案工作的必要环境与设施
在实验经费中应划拨一定数额的资金投入到实验室档案建设,完善实验室的硬件条件,购置先进的档案管理设备,比如计算机、档案管理软件等,为提高实验室档案管理质量提供物质保障。
(五)开发实验室档案管理信息系统
为了提高实验室档案的技术效用与管理效率,采用数字化的档案管理手段,实施各类资料的数字化管理。[3]可以利用计算机等网络技术进行档案管理,便于档案的储存、管理与查询,有效提高实验室档案管理水平。
(六)落实多级管理体制
实验室档案管理工作可以开展多级管理,首先要制定有效的运行机制,将实验室档案的收集与整理分布与档案管理相关的人员,实施统一管理、分工合作的方式,有效提高实验室档案管理的质量。
五、结语
实验室档案建设与管理是实验室工作的重要环节,档案管理人员要认识到档案管理工作的重要性,认真履行工作职责。[4]然而,当前实验室档案管理还存在一些问题,比如实验室工作人员缺乏档案管理的专业知识、实验室档案管理缺乏相关的规章制度、档案管理的方法落后等。因此,提高实验室档案建设与管理十分重要,首先要增强实验室工作人员的档案意识与责任感;根据实验情况制定确实可行的规章制度;加强档案管理信息化、现代化建设;改善实验室档案工作的环境与设施;开发高校实验室档案管理信息系统;落实多级管理体制,这样才能提升档案管理的水平。
(作者单位为西北政法大学)
参考文献
[1] 瞿翠玲,堵锡华,岳玮.高校实验室工作档案的建设与规范化管理研究[J].广东化工,2014(20):175+177.
[2] 郭梦鸥,黄金莲,马细珍.试论高校实验室档案实现规范化管理的突破口[J].企业家天地下半月刊(理论版),2008 (07):83-84.
关键词:思维导图;学习力;思维模型;思维品质
一、化学简答题教学中存在的问题
化学简答题要求学生用简练的文字表述来回答化学问题。它具有取材广阔、内涵丰富、立意新颖、设问巧妙、思考容量大、能力要求高的特点,而且常把识记、理解、实验、推论和计算等多方面、多层次的要求融于一题之中。在高考化学试题中简答题已成为非选择题中不可缺少的一个组成部分,是考查学生化学思维能力与化学学习力的一种形式。但从高考试卷分析数据来看,简答题是历年考生失分的“重灾区”,也是高考拉分的关键题型。在教学中虽然教师也很重视化学简答题的学生训练与总结、讲评,但学生的答题能力仍处于较低水平。主要原因有:教师在教学上只重视训练与讲评,缺乏有效的化学思维能力提升指导;学生在学习上只重视记忆、机械答题,缺乏化学思维。
二、化学简答题类型与解决策略
化学简答题涉及知识面广、试题类型多,主要类型有:化学原理解释类、化学实验操作(设计)类、化学实验方案评价类等。其解决策略是分类总结化学基础知识、掌握问题分析方法、培养解决问题思维顺序,运用思维导图提升学生的化学思维品质和解答化学简答题能力,从而有效提升学生的化学学习力。
(一)化学原理解释类简答题的解决策略
化学原理解释类简答题常用来考查化学基本理论和元素化合物知识,最常见的是分析说明和解释一个化学现象或事实。分析时要运用由果索因的思维方法,先分析题中给出的结果,然后结合化学原理、物质的性质等知识,推测出产生结果的原因。回答时侧重于化学用语(如化学方程式、离子方程式,特别是应用平衡移动原理时,一定要写出化学方程式),并配以必要的文字说明。
【案例1】氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图1所示。电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3之间,试解释盐酸的作用。
学生解答错例解析如表1所示。
纠错办法:叙述时一般可使用因果表述法,不但要回答出“是什么”,重点还要回答出“为什么”,回答问题一般要体现“前提、理由、结论”的答题过程,切忌顾此失彼;最后联系题意综合分析、归纳,并进行语言的加工提炼,做到原理正确、回答切题、语言精练、意思完整,如表2所示。
笔者根据化学原理解释类问题的考查方法、常见错误、思维要点、答题策略四个维度归纳出“学习导图”,通过学习导图使学生掌握化学原理解释类试题的特点、思维方法和解答策略,如图2。
(二)化学实验操作(设计)类简答题的解决策略
化学实验操作类问题要求回答“怎么做”。常用来考查化学实验知识,最常见的是实验的基本操作及设计一个简单的实验。分析时要运用同中求异的思维方法,设计出简便而可行的实验方案。回答时,需用文字陈述实验的操作步骤、所用药品、现象以及结论。一般不必阐述 “这么做”的理由。图3为化学实验操作类学习导图。
【案例2】图4为对某混合样品含量的测定实验装置,A、D瓶内所盛试剂是氢氧化钠溶液,B瓶内所盛试剂是浓硫酸,连接好仪器后,如何检查整套装置的气密性?
气密性检查学生错误解析见表3。
实验装置气密性检查是实验前的重要环节,是化学实验中重要的基本操作。学生在解答此类问题时暴露出缺乏思维有序性与实验想象思维。在教学中可通过问题引导、分类研究、归纳方法、总结提升等策略,建立实验装置气密性检查方法学习导图(如图5),培养学生思维有序性与实验想象思维。
【案例3】工业生产Na2S2O3产品中除了未反应的Na2SO3外,还可能存在Na2SO4。设计一个简单实验检验是否存在Na2SO4杂质。
针对此物质检验类题的答题思维训练以及实验设计常见思路如表4和表5。
心理想象练习(想象实验操作)是解答好化学实验操作类问题的关键。教师一方面要切实重视实验教学,让学生掌握准确而熟练的实验操作,积累深刻的实验体验,为建立动作表象、进行心理练习奠定基础;另一方面要注意学生心理实验的习惯养成,加强心理练习方法的指导,让学生学会实验想象。学生需要凭借心理练习将试题设置的实验在头脑中“做”一遍,然后对题设问题做出应答。因此,心理练习的“真实性”和准确性,对于实验简答题的解题质量至关重要。
(三)化学实验方案评价类简答题的解决策略
评价一个实验方案,必须符合设计原则,对于不合理的设计能指出存在的问题及原因,并能提出合理建议,对于不同的设计做出比较,实验方案的评价要比设计实验的难度稍大,要求稍高。一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理,操作与装置是否简单可行来评价,另外还要从绿色化学和安全性两个角度去评价,图6为化学实验方案评价学习导图。
【案例4】为了检验火柴头燃烧后产生了SO2气体,某学习小组讨论后提出下列六种检验试剂选择方案,通过对实验原理分析,对不同的试剂选择方案进行评价。
对这六种检验试剂选择方案的实验原理分析及可行性评价见表6。
如何将燃烧产物SO2收集,以便观察实验现象?以0.01mol・L-1KMnO4酸性溶液为检查试剂,学习小组讨论后提出表7所列六种实验设计方案,通过对实验设计方案比较,提出评价意见。
方案评价:方案2、3、4、5、6均可行,方案2、3、5基本原理相同,SO2气体密度大于空气,火柴燃烧产生的SO2气体会下沉到试管或烧杯中与KMnO4酸性溶液反应而褪色;方案4操作最简单、试剂用量少、现象明显,为最优方案。
对给出的实验方案做出选择、评价或找出最佳方案,包含的知识点很多,能考查学生分析问题和解决问题的能力。
三、实践效果与体会
化学简答题要求学生通过外在的语言形式将解决问题的内在思维过程展示出来,而内在思维要借助于内部语言进行,又要通过外部语言将过程和结果表达出来,语言表达的质量实质上是由思维的内容和品质决定的[1]。笔者在高三化学复习中尝试运用思维导图提升学生解答化学简答题能力取得了良好效果:通过建立化学简答题学习导图,明确不同类型化学简答题的考查方向、思维要点;针对不同的简答题类型构建不同的思维模型,有助于学生克服思维的无序性和非逻辑性;通过思维导图将解决问题的内在思维过程展示出来、通过典型错误原因的分析揭示学生的思维缺陷,可有效减少思维的盲目性,提高思维的准确性和严密性;在教学中通过分类总结解决策略,通过会思、会说、会写训练来提升学生解答化学解答题的能力。
将思维导图运用于化学专题复习,能有效地改变学生的认知方式,促进学生的意义学习、合作学习和创造性学习,提高学生学习化学知识的兴趣,提高学生的思维品质和创造性思维能力,从而有效提升学生的化学学习力[2]。
参考文献:
二、从题例看实验综合探究题的设计与评价
1.实验方案的设计内容与类型
(1)实验方案设计内容
从题例中的五个小问可以看出,实验综合探究题方案的设计内容包含了实验目的与原理、用品与步骤,方法与现象、结果与讨论等.就实验方案设计的内容来说,虽然看上去较多,但高考题很少出现让考生设计一个完整的较为复杂的实验方案.如题例中的第 (5)小问,仅要求考生以简答的形式补充其中的两个实验步骤节点.这是由于考虑到中学生能力发展和认知水平.新课程强调,科学探究的学习方式不等于科学家的科学探究,它是在某种程度上学习科学家研究和解决问题的思路来进行学习.所以,一般情况下,实验综合探究题实验方案设计与题例相似,原理与问题大多是现成的.如题例中,由绿矾制备柠檬酸亚铁的反应原理、相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH等都作为信息直接呈现,让考生去识别与加工.实验具体操作方法的设计,有的是现成的,有的是开放的,如题例中的第(1)(2)(3)三个小问,让考生去整合与联想.实验探究过程的设计,绝大多数是开放的,有弹性的,如题例中的第(5)小问,虽然是补充其中的两个实验步骤节点,但这种补充简答的设计,是开放的、富有弹性的.要求考生在平时的实验探究学习过程中,注重实践、注重操作、注重交流与体验,才能用扎实的化学基础知识和基本实验技能,对综合实验方案作出正确的判断.
(2)实验方案设计类型
题例从绿矾制备柠檬酸亚铁的综合实验中给出五个小问题,基本涵盖了目前中学化学综合探究实验设计的主要类型,即:物质的组成与性质,物质的制取与性质、分离与提纯.就此实验方案设计的类型来讲,题例是物质的制取、分离与提纯的探究设计.然而,命题专家考虑到中学生的认识水平和能力,在题例第(3)、(5)这两小个小问中分别设计了台阶,让考生的思维既聚焦在设定的问题中,又具有一定的发散性,可能有一个或多个解答途径;既降低了难度,又使考生的思维得到充分的发展.
2.实验方案的评价
(1)实验方案评价原则
对实验方案的评价,无论是对哪一方面的探究内容进行评价,都应根据探究实验设计的原则来进行,即从科学性、安全性、可行性和简约性等方面进行分析,评价正确与错误、严密与疏漏、规范与随意等.要分析是否合理、是否经济高效、是否有干扰因素、是否符合安全环保化学的思想.
像题例中第(1)小问,制备FeCO3时,选用的加料方式及其原因,应从反应物的性质即科学性的角度进行评价.题意中表格所列出的相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH已提示,因Na2CO3溶液碱性较强,为了避免生成Fe(OH)2沉淀生成,所以应将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中.
对于第(3)小问,将制得的FeCO3加入到足量的柠檬酸溶液中,再加入少量的铁粉,80℃下搅拌反应.对于加入铁粉的作用,应从生成的产物亚铁盐溶液的性质来评价,因为溶液中的Fe2+易被氧化,加入铁粉可以防止+2价的Fe元素被氧化;对于除去过量铁粉的方法,不少同学用加入稀硫酸的方法除去铁粉,这是不对的.只要我们分析一下,此时反应的进程已陈述为“反应结束后”,不是反应开始或反应过程中,反应物柠檬酸溶液呈酸性,目标产物是得到柠檬酸亚铁.从这几个节点上来看,既反映了科学性的评价原则,又反映了可行性、简约性的评价原则,过量的铁粉无需过滤而除去的方法,很容易联想到柠檬酸呈酸性,应加入适量的柠檬酸达到除去过量的铁粉的目的.
在第(4)小问中,反应后溶液经浓缩、加入适量的无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体.这时加入无水乙醇的目的,只有从无水乙醇对柠檬酸亚铁溶解性的影响这个角度来评价.因随着无水乙醇的加入,水的浓度降低,柠檬酸亚铁在水中的溶解量减小,有利于柠檬酸亚铁晶体的析出,这也是实验评价简约性原则的具体体现.所以,综合探究实验的评价,要分析每一步实验方案的目的,抓住探究实验方案设计的评价原则,一定能得到有针对性的评价结果.
(2)实验方案评价内容
实验方案评价要从实验原理、实验方法、操作步骤、实验现象、实验误差、环境保护等方面来进行分析.但由于受考试时间的限制,高考题很少出现让考生评价一个完整的较为复杂的实验方案.像题例是从绿矾制备柠檬酸亚铁的综合实验这一较为复杂的实验,只提取部分实验内容让考生进行评价,体现了新课程“从学生实验和探究课题的复杂性出发,设计探究的基本要素,确定探究活动的重点环节” 的基本要求.从题例可以看出,尽管柠檬酸亚铁晶体制备的探究实验比较复杂,命题专家仍根据实验探究的基本要素,确定1-2个重点环节让考生评价.如题例第(5)个小问.以硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2、Al2O3、)出发,结合的绿矾的溶解度曲线,只要求考生补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4・7H2O晶体的两个重要实验步骤,一是物质的提纯与操作方法.既要除去不溶的SiO2,又要除去Fe3+、Al3+,涉及到不止一次的过滤技巧,虽然加入试剂的顺序不同,都能达到实验目的,具有一定的开放性.二是控制实验条件的方法.从溶解度曲线图可知,首先要加热浓缩到60℃并形成饱和溶液,然后冷却至0℃结晶,过滤后用冰水洗涤,减少FeSO4・7H2O晶体的溶解,低温干燥减少FeSO4・7H2O晶体失水分解.当然,如果命题专家能在简答评价节点上让考生再少写一些文字,探究实验的评价效果会更加显现.
1.克服困难,将一些学生探究实验搬到教室里进行。
由于学校的实验室数量严重不足,且实验室里没有多媒体教学设施,不利于开展教学,我就准备了八个水槽,放上试管架、试管等常用仪器和一些常用的试剂,放在教室的实验橱中备用,每次实验时,再根据实际需要增减仪器和试剂,而这些工作都让学生独立完成,包括仪器和试剂的选择,到实验室领、送用品和洗刷仪器等,时间久了学生就养成了良好的习惯,将一切实验准备工作都做得井井有条,使我们的探究实验得以顺利进行。有时,实验室里一时缺少一些用品,我就从家里带去,例如鸡蛋、纯毛线和腈纶线等。
2.不怕麻烦,将大部分简便易行的活动探究实验设计成学生分组探究实验。
在两位实验教师的大力帮助下,我开设了大部分的学生活动探究实验,而且把一些“观察思考”也设计成了“活动探究”实验。例如本学年我实施了的学生探究实验有:钠的性质、过氧化钠的性质、铁及其化合物的氧化性和还原性、碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质、铵盐的性质、不同价态硫元素的转化、镁与二氧化碳和水的反应、铝和氢氧化铝的性质、原电池的工作原理、乙醇的催化氧化性质和蛋白质的性质,等等。上述实验多是试管实验,操作比较简单,且比较安全,是适合学生分组实验的。学生通过实验探究体验了科学研究的过程,近距离地观察到了实验现象,增强了感性认识,培养了观察能力,锻炼了动手操作能力和合作能力,提高了学习化学的兴趣。经过一段时间的实验,学生总是盼着上化学课。
3.循序渐进,引导和培养学生设计实验方案和优选实验方案的意识和能力。
开始的实验探究多数是学生根据教师设计好的项目和步骤进行,注重操作和观察方法的培养,后来逐渐引导学生自行设计实验,优选实验方案。例如在实施“不同价态硫元素的转化”的实验探究的前一天,我就布置好让学生以小组为单位,自行设计实现S4+和S6+的相互转化的实验探究方案,要求方案既要简便易行,又要效率高,还要考虑减少污染的问题。学生的积极性很高,设计了多种方案,交到了我的手中,我分类把学生的方案制作成PPT,在实验探究前,组织学生讨论各个方案的优缺点,最后选定了用铜跟浓硫酸反应实现S6+到S4+的转化,同时将产生的气体分别通过品红试液、酸性高锰酸钾溶液和溴水,来验证二氧化硫的漂白性和实现S4+到S6+的转化的实验方案,并且讨论了吸收尾气二氧化硫的方法,我们实际采用了用浸有NaOH溶液的棉球塞在试管口部,将仪器迅速移到室外的方法。经过这样的训练,学生的设计实验方案和优化实验方案的能力得到了大大的提高,学习化学的兴趣也空前高涨。
4.细致入微,适时调控学生的实验进程,及时予以方法上的指导,提高实验探究的效率。
学生实验时,教师要给学生限定时间,强调好注意事项,提前做好一些常见事故的处理工作,特别是防伤害、防火、防毒等问题,且教师要不断巡视各小组的实验情况,及时发现问题,及时指导和处理,发现学生做得好的地方要及时给予表扬与鼓励,发现学生错误的实验操作要及时给予指正。在整个探究活动中,学生自始至终处于积极的、兴趣盎然的状态之中,学习效率大大提高。
5.追根寻源,引导学生进行探后归纳和总结。
实验探究结束后,教师要及时引导学生进行归纳总结,总结实验现象,分析现象变化的本质,得出正确的实验结论,使学生充分感受过程和方法上的收获,得到情感态度和价值观方面的体验等。另外,教师还要引导学生注意对实验探究失败的原因进行分析,找出实验失败的原因,寻求正确的实验方案,鼓励学生不要怕失败,树立继续探究的信心,直到成功。
关键词:学案设计;评价学案;食醋总酸含量;中学化学教学
文章编号:1005-6629(2012)2-0041-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1、设计思想
“食醋中总酸含量的测定”是高中《实验化学》(苏教版)关于“物质的定量分析”专题研究的开始,将学生带入定量研究学习状态尤为重要。为此,学案设计的基本思想是利用学案导学诱思,促进学生积极主动地投身入定量实验探究活动。
2、学案设计
研究课题:食醋中总酸含量测定
学习目标:学会用化学方法检验某品牌食醋是否合格.
复习之窗:醋酸有哪些重要化学性质?
参考答案:①与酸碱指示剂反应
②能与活泼金属反应产生H2
③与金属氧化物反应生成盐和水
④与碱发生中和反应生成盐和水
⑤与盐反应生成新盐和新酸
⑥酯化反应
信息提示:
问题思考:
[问题1]食醋中总酸含量的测定,属于物质的定量检验,设计此类化学实验方案的依据是什么?
参考答案:依据物质的性质,特别有赖于化学性质。
[问题2]为准确地测定食醋中酸的含量,你能设计出哪些实验方案?
解答说明:是开放性的问题,依据醋酸的化学性质,可以设计多种方案。通过评价择优选取合理方案。
[问题3]为了测定食醋中酸的含量,某学习小组依托醋酸的化学性质设计了以下3个方案,请抓住实验设计原理思考相关问题。
方案1:利用醋酸与活泼金属反应,测H:体积确定醋酸含量。
①现有活泼金属Na、K、MgAl、zn、Fe、sn等,你认为选择Mg、Al、zn最合适,理由是这三种金属活泼性适中,与酸反应速率适中可控制,反应进行的比较彻底。
②为了准确测出H2体积,该小组设计了如下3个装置,你认为较理想的是图3装置,选择的理由是,图3装置不会因为分液漏斗中的溶液进入体系而引起实验误差,量气管也易操作。
方案2:利用醋酸与碳酸盐反应,测CO2的量确定醋酸含量。
①现有足量的CaCO3、Na2CO3、NaHCO3等,你认为最好的选择是CaCO3,理由是反应速率适中,可控制。
②关于CO2的测定,该小组出现了两种做法:
一是,测出CO2体积后进行计算,请你帮助该小组设计合理的实验装置。
解答说明:开放性的问题,可以迁移上述测量H2体积设计多种方案。
二是,利用图4所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,测定CO2的质量,请关注设计意图并回答问题。
①此设计中A、C、D装置各有什么作用?
参考答案:A把生成的C02气体全部排入C中,使之完全被Ba(OH)2溶液吸收;C吸收CO2以测定其质量;D装置是防止空气中的CO2等杂质进入C中而引起实验误差。
②下列各项措施中,不能提高测定准确度的是c、d(填标号)。
a.在加入醋酸之前,应排净装置内的CO2气体
b.滴加醋酸不宜过快
c.在A-B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d.在B-C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
③有人认为不必测定装置C中生成的BaCO3质量,只要测定装置C吸收CO2前后质量差,一样可以确定醋酸的质量。实验证明,按此方法测定的结果明显偏高,原因是B中的水蒸气等进入装置C中。
方案3:利用醋酸与NaOH反应,用中和滴定法确定醋酸含量
课外活动:
酸碱中和滴定是我们熟知的定量实验,请记录课堂实验过程,课外完成两项任务。
①建立“知识卡片”:根据提示查阅资料,整理相关知识以备课堂学习之用。
②处理实验数据:完成下列表格,并判断该食醋是否合格。
问题4:上述3套方案中,你认为哪个最理想?能否通过测定溶液的pH来确定酸的总含量?说明理由。
参考答案:用中和滴定法最好,操作简单,实验误差较小;不能,因为醋酸是弱电解质,不能完全电离。
问题5:只测定总酸的含量能准确地判断产品是否合格吗?请用所学知识加以说明。
参考答案:不能,因为测定只能确定H+的浓度,不能确定CH3COO-的浓度,也不能排除其他酸性杂质干扰。
互拟作业:根据相关内容,请为其他同学设计3道课外作业题。
3、学案评价
学案作为一种新型教学载体,是教育理论与教学实践发展到―定阶段的产物。追溯学案的起源,是人们在极力主张进一步提升主体地位、强化调动学习内驱力的背景下而诞生的。理所当然,学案的根本任务是用来帮助学生当好学习主体,促进学习方式的“生本”化。本学案设计从以下几个方面突出了以“生”为本的教学理念。
3.1 学习目标设计
胸中有目标,践行当自然。尽管用学案呈现学习目标有利于学生明确探究方向,但要突出关键,教师并不需要将欲达成的所有学习目标都罗列出来,否则会导致学生分不清主次而失去目标。此学案将“学会用化学方法检验某品牌食醋是否合格”确定为学习目标,直截了当,清晰明了。
3.2 学案容量设计
学案是促进学生学习的方案,课堂是学习的主阵地。设置学案容量理应符合课堂教学要求,要帮助学生在每一节课中都能有目的、按计划地完成学习任务。该学案围绕食醋化学性质,引导学生设计实验方案,有较多量地思维活动,贴近课时教学。
3.3 学习问题设计
“问题化”学案能将知识点转变为探究点,便于借助设疑、质疑、释疑以激活学生思维,培养良好的思维品质。学案设置的5个问题具有逻辑关系,形成了一个完整的“问题串”,能够产生强烈地磁性,诱导学生去探究、讨论和总结。
3.4 学案栏目设计
学案中的多样化栏目,可以从不同角度引导学习,增强学习兴趣。本学案设置了“复习之窗”、“信息提示”、“问题思考”、“课外活动”、“互拟作业”等栏目,条理清晰,活动一波三折,逐步把学生引入了学习胜景。
3.5 处理教材设计
不可能有“人人适应”的教材,也不可能有“适应人人”的教材,完美无缺的教材过去没有,现在没有,将来也一定没有。所以,编制学案应在考虑适合教师教学风格及兼顾多数学生学情的基础上,对教材进行必要地补充和完善。《实验化学》教材只介绍了中和滴定法,如完全依托教材,只能是简单地重复已学知识与技能,就会失去“探究”的支点,限制学生思维。此学案摆脱了教材束缚,创设了多个思维活动的切入点,扩充了思维容量,有利于打造高效课堂。
一、存在的问题
1.缺乏足够的档案意识
在高校实验室建设阶段,我们大部分关注的是实验教学、实验室规划以及仪器采购等,对于档案管理还缺乏足够的认知。由于疏于对档案管理工作的重视,造成实验室档案配置的人员工作积极性的缺失,也给基础设施的建设带来了一定的阻碍,档案的接收面临着一定的困难,给具体的归档工作带来了不便。同时高校实验室未能科学合理地对档案进行分类,导致档案的利用率极低,最后导致档案工作的进度变得十分迟缓。
2.急需提高档案管理员的业务素质
出于完善高校实验室档案管理工作的目的,首先要确定的是工作人员的业务素质要足够高,具备最基本的从业能力,掌握一定的档案管理理论知识。同时基本的计算机与外语能力也是必不可少的,部分进口的设施需要借助这些工具才能得到很好的应用,我们对工作人员最基本的要求就是读懂操作说明书,然后能够按照要求操作仪器。随着高校实验室的信息化建设,实验室档案的管理越来越趋向于电子化了,所以档案管理员们还应该掌握基本的办公软件以及互联网的使用能力,可以独立自主地分析处理多媒体数据,学会用信息化管理的模式来进行档案管理工作。
3.过于分散的存储档案
从设备的论证、立项以及验收的各个环节,各部分的负责人也许存在一定的调动情况,这给档案管理工作的协调组织带来了一定的困难。有些时候我们也许要花费很长时间才可以完成资料的收集工作,而且这也有可能给实验教学大纲以及实验指导书的修订环节造成不利的影响,最后反而得到不够完善的档案资料。
4.档案信息服务方式过于单一
现在,实验室档案通常存在查询、复印以及借阅三种服务方式,缺乏档案编研这一关键的组成部分,所以不能进行有效的档案交接工作。尽管实验室还存储着很多的电子版资料,然而假如不能进行开发利用,缺乏科学合理的档案资源系统,那么这种电子存储方式也就失去了其存在的价值。
二、解决问题的手段
1.增强岗位责任感
实验室建设、管理以及运行过程中会直接产生实验室档案,实验室档案可以准确地记录实验室发展的各个组成环节,具有毋庸置疑的举证作用;通过信息载体的方式,结合实验室建设阶段的成果,能够给未来解决这类问题提供重要的理论依据,方便科学地预测实验室的整体规划与发展方向。
2.提高职业素养
档案管理工作水平,是取决于档案管理员的工作能力与基本技能的,因此,有针对性地开展职业技能培训十分关键。实验室档案管理工作是一项复杂的工作,它涵盖了学科建设、采购器具、实验教学以及实验室发展规划等多个方面的内容,因此有关的从业人员应该在平时注重学习,让自己的理论知识和工作能力都得到显著的提升。与此同时,对于高校实验室档案管理人员来说,必要的信息开发以及文字写作能力也十分关键,这是对每个档案工作者的基本要求。
3.加强现代化建设
通过计算机技术来进行档案管理工作,确保档案管理的规范化,这是我们通过计算机开展档案管理工作最基本的要求,如此一来,高校实验室档案管理的基本需求就得到了极大的满足。随着电子档案的趋势越来越明显,档案管理工作更是走向了智能化与科学管理化,这是未来的一个大趋势。所以,我们不仅要保留过去的存储方式,还应该将电子档案与纸质档案紧密结合起来,改进档案的管理方式,促进信息采集、传输以及服务效率的不断提升,扩大信息量,扩展服务领域。
4.进行开发利用
?_发利用高校实验室的档案,不仅可以显示档案的使用价值,而且可以让档案管理工作更加规范。在高校教师以及学生的反馈意见的基础上,结合档案管理人员的工作经验,切实完成实验室档案的查阅服务、借出服务、复印供应服务、咨询服务、信息交流以及数字化网络服务,提升档案管理水平。
关键词:化学教学;培养;导学案;能力
初中化学课程具有科学性、综合性、实践性。在材料选择上,导学案设计要体现初中化学学科特点;在教学思想上,突出科学性,关注学生的发展;在知识形成上,以学生活动为主,以活动为教育手段,既要遵循运动规律,又要关注自身的思想,注重知识的生成,突出化学课的实践性;在教学方式上,体现综合性,导学案设计内容与初中政治课程特点相适应。教学方法的组织、教学内容的选择都要与学生现有的认知结构相贴近,学习知识、传授技术、培养能力,符合学生的经验系统,实现终身参与的教学目标。
一、导学案的概念内涵
导学案源起于江苏省南京市东庐中学的讲学稿。起初,该校采取集体备课的形式,教师集体编写教案,学生参与教案的编写,讲学稿的使用使教师的教和学生的学融为一体,课堂教学中的文本材料被融为一套师生共用的课程材料。山东省聊城市杜郎口镇初中,将东庐中学的讲学稿转变为学案,在导学案问题上取得明显成效,让学生课前预习学案,培养学生自主学习能力。导学案突破传统课堂教学的不足,在教师的指导下,学生自主学习,学前预习、课堂答疑,课后巩固,打破了教师与学生的单向交流模式,改变了教师的课程身份,学生的学习方式发生了改变。导学案是教师导学的方案,也是学生自学的方案,由备课组成员一人主备,其他成员再备,是有学生介入的集体成果。导学案把知识问题化,能力过程化,情感、态度、价值观潜移化,发挥教师的主导作用,尊重学生的主体地位,通过有效的训练,实现高效课堂教学。学生生活是课程建构的基础,导学案在选用材料时,不仅要源于生活,更要高于生活,以初中学生的生活经验为基础,教师使用导学案,要关注学生发展,引导学生积极参与学习活动,在实践中感悟体验,把学习的知识运用到生活中,实现素质教育目标。
二、初中化学教学中导学案的实施实践
1.更新教育理念,引入导学案模式
农村部分教师对新课改认识不足,教学行为落后,课堂教学缺乏恰当的点拨,课堂教学沉闷没有活力,不注重培养学生的创新思维能力,不注重实验探究,只注重化学知识及解题能力的训练,忽视自主学习能力的培养。导学案课堂教学模式中,学案的开发设计体现了教师对课程的理解程度,为学生的课程参与提供空间,实现以学定教、先学后教,通过“预习―展示―反馈”三个环节,以学生自学为基础,让学生与文本对话,学生对展示者的成果做出评价,检测自己的成果,在教师的点拨中反思自己的言行;根据教师的总结,对学习情况查漏补缺,形成认知,对促进课堂教学改革具有积极的意义。实施导学案教学模式,教师要转变教育观念,要准确把握课标要求,明确教学目标,有效设计导学案。例如,在教学石灰石的利用时,教师利用多媒体课件展示千姿百态的石笋、石柱、钟乳石等梦幻般的溶洞奇观,引出课题并提问:“它们的成分是什么?”激发学生的学习兴趣,根据课前预习的反馈信息,师生之间进行交流,寻找问题答案,根据学生身心发展特点,依据课程设置理念,合理优化课程结构,拓宽学生的知识面,减轻学生的学习负担,提高学生的心理素质,将心理健康教育纳入综合素质教育体系,设计不同的教学内容及恰当的导学案,激发学生学习兴趣,调动学习的主动性,培养学生自主学习能力,养成热爱生活、乐观向上的生活态度。
2.合理设计,科学实施导学案
导学案的设计理念直接关系到学案导学的效果,初中化学导学案设计要体现新课程理念,突出化学学科特点,准确设置学习目标;注重情境设置;科学合理设置问题;重视知识的生成,体现以人为本的教育思想,师生间进行情感交流,帮助学生形成正确的情感。农村很多中学化学实验室设施不全,实验教学条件达不到要求,实验仪器、药品配备不足,农村中学没有能力完善化学实验室,教学创设简单而真实的情境,弥补化学实验的缺憾。
例如,在教学石灰石的利用时,探究碳酸钙的检验方法,创设真实的情境:教师出示一条珍珠项链,让学生想办法检验项链的真假。学生积极讨论,设计实验方案进行验证,让一名学生利用所提供的仪器和药品进行实验操作,其他学生仔细观察,记录实验现象,然后分析,经过讨论得出正确的结论,总结碳酸钙的检验方法。教师出示碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾等碳酸盐的化学式,让学生比较这几种物质组成上的共同点,由个别到一般,得出碳酸盐都能与盐酸反应生成气体二氧化碳,归纳出检验碳酸盐的一般方法。在完成教学后,用于谦的《石灰吟》结束,并进行知识的延伸拓展,用化学方程式表示古诗反映的化学道理,总结碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的转化关系,培养学生学以致用的能力。学生在互动中掌握知识,形成技能,注重情境的设置及活动环节,师生互动,加深情感体验,在活动中生成知识。初中生正处于情感发展的特殊时期,他们自尊心强,自我意识开始觉醒,教师要积极采用多种教学手段,让学生获得真切的情感体验,结合学生特点,合理拓展教学内容,不断提高学生的综合素养,在教学中注重体验性教育,学生通过力所能及的活动,体验成功的喜悦,增强自信心和自尊心,形成健全人格。
总之,导学案是新课改理念下的新的教学模式,体现着素质教育的目标要求,引领学生自主学习、合作探究,导学案运用到初中化学课堂教学中,提高了课堂实效,显示了独特的魅力,在学案导学中,坚持以人为本的思想,不断探究,大胆尝试,恰当设计导学案,构建初中化学高效课堂。
参考文献:
[1]吕炳君,何兰芝.有效教学 和谐课堂:总论[M].光明日报出版社,2008.