《2016-2017学年选修6人教版4.3 综合实验设计教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017学年选修6人教版4.3 综合实验设计教案（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题三综合实验设计(选学)(教师用书独具)课标要求1能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化。2能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理。3能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。课标解读1熟悉各类实验的仪器使用，学会综合实验设计，培养综合实验设计创新思想。2能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理。3能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。教学地位本课题是选修6中最后一节，为选学内容，但本节课涉及到的内容也比较重要，如启普发生器的使用，创新实验的设计等在近年全国高考的理综测试卷中
2、，每年都至少有一道化学实验试题具有开放性的特征，所以本节课也不能忽视。(教师用书独具)新课导入建议美国“阿波罗登月计划”总指挥韦伯在“阿波罗”登月成功后曾说：“阿波罗计划中没有一项新发明的技术，都是现成的技术，关键在于综合。”综合也是创新，实验设计创新是建立在课本的基础实验之上，没有基本实验方法与技能就谈不上实验设计的创新，实验的创新是实验的生命，它包括新实验的设计和旧实验的改进，实验设计的创新往往体现在以下方面，即：一个实验的多种现象，一个实验现象的多种原因，一种仪器的多种用途，一个用途的多种装置，一个仪器的多种用法，一种物质的多种制法，一组物质的多种鉴别方法等。这对培养我们的发散思维具有重
3、要的作用和意义。在本课题中，我们将综合利用现已掌握的各种知识和技能，进行实验设计上的“创新”尝试。教学流程设计师生互动完成探究1启普发生器的组成工作原理、应用，互动方式可利用问题导思，教师通过例1，对探究1进行总结，指导学生完成变式训练1及当堂双基达标1、2、3检验学生对探究点的理解掌握情况师生互动完成探究2实验方案的设计与评价，互动方式可利用问题导思，教师通过例2对探究2进行总结指导学生完成变式训练2及当堂双基达标4、5、6、7检验学生对探究点的理解掌握情况课标解读重点难点1.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价、优化。2.综合运用已有知识、技能，充分调动潜能，培养创新思维，
4、体验创新乐趣。1.综合实验设计的创新。(重点)2.综合实验设计实践。(难点)装置的改进与创新1.启普发生器(1)组成：启普发生器由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。(2)工作原理：(以稀硫酸和锌粒制H2为例)打开活塞，容器内压强与外界大气压相同，球形漏斗内的稀硫酸在重力作用下流到容器内，与锌粒接触，产生氢气；关上活塞后，氢气继续生成，此时容器内的压强大于外界大气压，压力将酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，氢气不再产生。(3)使用范围启普发生器适用于块状固体与液体试剂在常温条件下制取气体。如氢气、二氧化碳等气体。(4)气密性的检验使用前应先检查装置的气密性，方法是开启旋塞，向球形漏斗中加水
5、，当水充满容器下部的半球体时关闭旋塞，继续加水，使水上升到球形漏斗中。静置片刻，观察水面是否下降，如果下降说明漏气，反之不漏气。2如右图所示，准备好装置和试剂，确信烧瓶塞紧后，将滴管内水滴入烧瓶，观察到的现象是烧瓶内的气球膨胀，原因是：滴入水后，大量气体溶解于水，使烧瓶内压强减小，小于大气压，利用大气压使气球在烧瓶内膨胀。此实验的原理与喷泉实验原理相似。1图中两个气体发生装置有什么异同？各有什么特点？气体发生装置【提示】仪器不同、装置不同，但所依据的原理相同，都适用于块状固体跟液体的反应，不需要加热。3用玻璃管弯制成的U形管、T形管、软胶管、弹簧夹等连接成如右图所示装置。U形管中加入适量红色水
6、溶液，即得简易U形气压计。将此装置用于以下实验：溶解热效应、反应热效应实验实验时，先按图示将实验装置连接好。在U形管内加入少量品红溶液(或红墨水)。打开T形管上的弹簧夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧弹簧夹。然后将A中液体逐滴滴入B中，观察现象。用此装置实施放热、吸热过程的方法及现象如下表所示：反应物U形管中的现象实验结论AB浓硫酸水U形管中液面左低右高浓硫酸与水混合放热水硝酸铵U形管中液面右低左高硝酸铵与水混合吸热水过氧化钠U形管中液面左低右高Na2O2与水反应放热证明、测定空气中的氧气参与氧化还原反应实验将铁钉放在如下图所示的试剂瓶中，用饱和食盐水浸泡，过一段时间观察，U形管中
7、液面右低左高，说明发生的是吸氧腐蚀，相关的电极反应式为负极：2Fe4e2Fe2；正极：O22H2O4e4OH。可见，此装置的应用可以归纳为两类：有气体量变化(增加或减少)的实验，如上述实验；有温度变化从而使气体体积发生变化的实验，如上述实验。综合实验设计程序1.确定实验设计项目。2前期准备工作针对所选项目相关的知识、仪器、技术等问题查阅资料，做好理论、技术和装置上的准备。3提出设计方案初稿。4检验设计实验的效果。5写出实验设计报告。报告中应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验用品、实验安全、实验装置图、实验步骤和实验现象记录，对记录的整理分析及实验结论等。2化学实验方案设计的一般思路是什么？
8、【提示】实验设计的创新【问题导思】实验设计的创新包括哪些方面？【提示】包括实验原理、实验装置、实验效果、实验步骤与程序、实验安全等方面的创新。实验装置、仪器的创新指哪些方面？【提示】主要包括仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等方面。实验设计的创新包括以下几个方面：(1)实验原理的创新，如与其他学科的综合、新反应的应用、新的检测手段的应用等。(2)实验装置、仪器的创新，如仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等。(3)实验效果的创新，如视觉效果实验现象明显(如颜色变化、能量变化、气体的产生等)、应用多媒体手段放大或模拟、现代实验技术(数字化采集器、光谱分析法)的应用等。(4)实验步骤
9、与程序的创新，如简化、快速、安全等。(5)实验安全的创新，如有毒药品的替换、消除实验污染安全装置的设计等。(2012上海高考)碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下：步骤一：废铜屑制硝酸铜如图，用胶头滴管吸取浓HNO3缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量)，充分反应后过滤，得到硝酸铜溶液。步骤二：碱式碳酸铜的制备向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至70左右，用0.4 mol/L的NaOH溶液调节pH至8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。完成下列填空：(1)写出浓硝酸与铜反应的离子方程式_。
10、(2)上图装置中NaOH溶液的作用是_。反应结束后，广口瓶内的溶液中，除了含有NaOH外，还有_(填写化学式)。(3)步骤二中，水浴加热所需仪器有_、_(加热、夹持仪器、石棉网除外)；洗涤的目的是_。(4)步骤二的滤液中可能含有CO，写出检验CO的方法。_。(5)影响产品产量的主要因素有_。(6)若实验得到2.42 g样品(只含CuO杂质)，取此样品加热至分解完全后，得到1.80 g固体，此样品中碱式碳酸铜的质量分数是_。【解析】(2)广口瓶内铜与浓硝酸反应生成大气污染气体NOx，NaOH溶液可用来吸收NOx，利用NO22NaOHNaNO2NaNO3H2O可知，反应结束后，广口瓶的溶液中，除了
11、剩余的NaOH外，还含有新生成的NaNO2与NaNO3。(3)因反应器为大试管，故水浴加热中用来盛放水的仪器可以选用烧杯，温度计(测定水温)；洗涤可除去碱式碳酸铜表面吸附的硝酸钠。(5)由步骤2可知实验成功的关键是控制溶液pH和反应温度，故影响产品质量的主要因素为温度、pH。(6)碱式碳酸铜完全分解得到CuO，设样品中碱式碳酸铜的质量分数为x，依据碱式碳酸铜受热分解的方程式，利用“差量法”可得：222622.42x(2.421.80)，解得x0.92。【答案】(1)Cu4H2NOCu22NO22H2O(2)吸收氮氧化物(合理即可)NaNO3 、NaNO2 (3)烧杯温度计除去产品表面吸附的硝酸
12、钠(4)取样，加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明有CO(5)温度、pH (6)0.921下图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是()A大理石和稀硫酸制取二氧化碳B锌粒和稀硫酸制氢气C浓硫酸和亚硫酸钠制取二氧化硫D电石和水制取乙炔【答案】B实验方案的设计与评价【问题导思】实验方案设计的一般思路是什么？【提示】明确目的和原理选仪器药品设计步骤和装置评价确定方案。化学实验方案评价的原则是什么？【提示】化学实验方案的评价原则a安全无险b装置最简c药品价格低廉d环保无污染e操作方便f原理简单、正确g现象最明显。1实验方案设计的一般思路2实验设计的注意
13、事项(1)药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。(2)题目条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。(3)实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。(4)药品的描述有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图能够绘制
14、和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。(6)其他应注意的问题冷凝回流的问题。冷却问题。防止倒吸问题。具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管等。3实验方案的评价(1)从科学性和可行性对方案评价(2)从“绿色化学”视角对实验方案做出评价“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面综合评价：反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率以及合成物的产率是否较高；合成过程中是否造成环境污染。(3)从“安全性”方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质
