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1、中学化学实验研究讲义化学（师范）专业用秦浩正 主编上海师大生环学院2013.2前 沿化学是以实验为基础的科学。化学实验既是科研工具，也是化学教学的工具。做化学实验要多观察、多动脑，不但要关注实验原理、现象，还要注意操作技术。对于师范生，研究化学实验、做好化学实验更是科学教师的基本功。中学科学实验的化学篇向师范生提供重温和进一步巩固化学实验能力的机会，并从教学的角度重新认识那些看似不太复杂的中学化学实验。化学篇共30课时，理论讲解、复习和仪器洗涤占6课时，其余24课时安排8个实验。其中3个来自初中、4个来自于高中，还有1个课外化学兴趣实验。从定性实验和定量实验分，有5个定性试验和3个定量实验。怎
2、样学好中学科学实验的化学篇呢？第一是要有认真的学习态度，其次是要做好预习。预习实验的原理、预习实验的操作要领，在预习中要强调思考，明白每一步实验的道理，避免“照方抓药”的学习方式做化学实验是对一个人综合能力的培养和考验，希望每一位同学在修习化学篇的过程中经受住考验，综合能力得到长进。实验一 几种常见溶液的配制一 背景知识配制溶液是中学化学的基本实验技能。初中化学要求学生能学会配制一定质量百分比浓度的溶液，高中化学则要求学生能够掌握配制一定物质的量浓度的溶液。本实验将帮助师范生重温配制一定浓度常见溶液的过程，体验实验过程中的操作要点，为未来指导学生实验打好基础。二 实验目的1 学会配置一定百分比
3、浓度和摩尔浓度的溶液。2 掌握实验过程中的操作要点。三 实验内容1 配制5%氯化钠溶液100克2 配制5%硫酸亚铁溶液50克3 配制1mol/L硫酸100毫升四 实验原理1 2 3 五 实验仪器和药品1 仪器：托盘天平、量筒、称量纸、研钵、容量瓶、烧杯、滴管、试剂瓶、玻棒2 药品：食盐、绿矾、浓硫酸、蒸馏水、铁钉 六 实验步骤：1 配制100克5%氯化钠溶液的步骤（1）计算 求算出配制100克5%的氯化钠溶液需氯化钠和水多少克。（2）称量 称量5克氯化钠和95毫升蒸馏水。（3）溶解 用量筒量取95毫升蒸馏水注入200毫升的烧杯内，在将前面称得的5克氯化钠加入，用玻璃棒搅拌，使其溶解，即得100
4、克5%氯化钠溶液。2 配制50克5%硫酸亚铁溶液的步骤（1）计算 求算出配制50克5%的硫酸亚铁溶液需绿矾和水多少克。（2）称量 4.57克绿矾和45.43毫升蒸馏水。（3）溶解 用量筒量取45.43毫升蒸馏水注入100毫升的烧杯内，在将前面称得的4.57克绿矾加入，用玻璃棒搅拌，使其溶解，即得50克5%硫酸亚铁溶液。3 配制100毫升1mol/L硫酸溶液的步骤：（1）计算 求算出配制100毫升1mol/L硫酸溶液需浓硫酸的体积。（2）称量 用10毫升的量筒量取所需的浓硫酸。（3）溶解 在80毫升的小烧杯中倒入一些水，用玻璃棒将浓硫酸缓慢引流之水中，不断搅拌。（4）转移 将硫酸溶液转移至100
5、毫升容量瓶中。（5）定溶 往容量瓶中加蒸馏水至离刻度1到2厘米处，改用胶头滴管至刻度线。（6）摇匀。按住容量品瓶瓶塞颠倒摇匀，反复进行三次。七 实验记录：实验步骤和现象八 思考题1 实验室配制硫酸亚铁溶液时常加适量酸和铁钉，试说明其原因。2 物质的量浓度是一种“体积”浓度，配制的主要步骤有哪些？3 在配制1mol/L的氯化钠溶液时，称取58.5g氯化钠并直接溶解于1L水。这样做正确吗？4 你认为在指导学生做配制一定浓度溶液时，应抓住哪些要点？九 参考书目1 化学实验精义（初中），陈耀亭等主编，四川科学技术出版社，成都，1989年12月2 中学化学实验大全，刘正贤主编，上海教育出版社，上海，19
6、94年12月第一版实验二 氧气制取和性质一 背景知识在初中化学中，氧气历来是学习的重点。做好制取氧气和氧气性质的实验对于成功地进行教学十分重要。另外，氧气的制取还是“固体 + 加热”制取气体的典型实验。二 实验目的1掌握氧气制取和性质实验。2体验实验过程中方法和操作的要点。三 实验内容1 以氯酸钾为基本原料制得并收集4集气瓶氧气2 完成氧气化学性质的实验：跟硫粉反应；跟细铁丝反应；使余烬木条复燃四 实验原理1 氯酸钾在400分解产生氧气，如果用二氧化锰催化，分解温度大约降低到200。产生的氧气可以用排水集气法收集。2KClO3 2KCl +3O2 (MnO2催化并加热)2 硫、木条可在空气中点
7、燃，在氧气中燃烧更剧烈。铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中可以点燃。S + O2 SO2（点燃） 3Fe+2O2 Fe3O4（点燃）3 使余烬木条复燃，是检验氧气的实验室检验氧气的方法。五 实验仪器和药品1仪器：大试管、单孔塞、集气瓶（4只）、橡皮管、弹簧夹、铁架台、试管夹、煤气灯、燃烧匙、水槽、火柴，木条（或线香）2药品：二氧化锰、氯酸钾、木条、细铁丝、硫磺六 实验步骤1 按图搭建装置，检查气密性。2 制取并收集四集气瓶氧气（氯酸钾6g；二氧化锰2g）。3 完成余烬木条在氧气中复燃的实验。4 完成硫在氧气中燃烧的实验。5 完成铁丝在氧气中燃烧的实验。七 实验记录实验步骤和现象八 思考题1 怎样做
8、才能不浪费氯酸钾？2 你认为在指导学生做氧气制取实验时，应抓住哪些要点？3 改造本实验，设计一个能证明二氧化锰是催化剂的实验方案。九 参考书目1 化学实验精义（初中），陈耀亭等主编，四川科学技术出版社，成都，1989年12月2 中学化学实验大全，刘正贤主编，上海教育出版社，上海，1994年12月第一版实验三 氢气制取和性质一 背景知识在初中化学中，氢气历来是学习的重点。做好制取氢气及氢气性质的实验对于成功地进行教学十分重要，氢气的制取还是“固 + 液体”制取气体的典型实验。二 实验目的本实验将帮助师范生重温氢气制取和性质实验，体验实验过程中方法和操作的要点，以及启普发生器（包括简易装置）的奥妙
9、，为未来指导学生实验打好基础。三 实验内容1 设计具有启普发生器功能的简易装置；2 用简易启普发生器制取氢气；3 完成氢气性质的实验：可燃性；爆鸣实验；还原氧化铜；吹氢气泡。四 实验原理1活泼金属与酸作用会产生氢气；实验室中通常利用启普发生器（见图1）来制取氢气，实验室常用锌和稀盐酸或稀硫酸来制取氢气，反应方程式如下：图1 启普发生器Zn + 2HCl ZnCl2 + H2Zn + H2SO4 Zn SO4 + H22氢气具有可燃性，在空气中可以被点燃。当氢气与空气混合到一定比例范围时，遇明火会发生爆炸。3氢气具有还原性，在加热条件下可以跟一些金属氧化物反应，置换出金属。五 实验仪器和药品1仪
10、器：具有支管的试管、大试管、单孔塞、长颈漏斗、橡皮管、弹簧夹、铁架台、试管夹、玻璃管、煤气灯、火柴、塑料漏网、塑料杯（自备）。2 药品：锌粒、稀硫酸或稀盐酸、氧化铜、肥皂水。六 实验步骤1如图一搭建简易启普发生器，并检查气密性；2加入30ml左右稀硫酸和约10粒锌粒，打开活塞制取氢气。3确认氢气纯净后，再点燃。 图2 建议启普发生器4 如图3在塑料杯中收集氢气，点燃爆鸣。 方法 一 方法二图3 氢气爆鸣装置5 如图4将氢气通入装有加热的氧化铜，完成氢气还原氧化铜的实验。图4 氢气还原氧化铜装置七 实验记录：实验步骤和现象八 思考和小结1再设计一种新的简易启普发生器。2在氢气还原氧化铜实验中，你
11、会提醒学生注意哪些关键现象？3对本次实验进行小结。九 参考书目：1中学化学实验大全，刘正贤 主编，上海教育出版社，上海，1994年版2中学教学全书，杨德壬 主编，上海教育出版社，上海，1996年版实验四 测硫酸铜晶体的含水量一 背景知识在中学化学中，测硫酸铜晶体的含水量是少数定量实验之一，具有这类实验的代表意义，在这个实验中还涉及到加热、称量等基本的试验步骤，不失为一个培养学生试验操作能力的好试验。二 实验目的本实验将帮助师范生熟悉测硫酸铜晶体含水量的实验，复习定量实验的基本方法和要求，为未来指导学生实验打好基础。三 实验内容测定硫酸铜晶体的含水量四 实验原理1硫酸铜的结晶水合物在加热情况下会
12、失水，不同温度失水的量不同。258时完全失水成为无水硫酸铜。2根据硫酸铜晶体样本失水前后的质量，可以求出样品硫酸铜晶体平均结晶水含量。五 实验仪器和药品1仪器：托盘天平、称量纸、研钵、瓷坩埚、坩埚钳、泥三角、铁架台、铁圈、煤气灯、火柴、干燥器。2 药品：硫酸铜晶体六 实验步骤1 研磨：在研钵中将硫酸铜晶体研碎。2 称量：准确称量坩埚质量和硫酸铜晶体质量（3g左右）。3 加热：（如右图）将盛有硫酸铜晶体的坩埚放在三脚架上面的泥三角上，缓慢加热，直到蓝色硫酸铜晶体完全变成白色粉末，且不再有水蒸气逸出。然后将坩埚放在干燥器里冷却。4 称量：冷却后，称量坩埚和无水硫酸铜的质量。5 再加热称量：把盛有无
13、水硫酸铜的坩埚再加热，然后放在干燥器里冷却后再称量，记下质量，到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止。6 数据处理和计算：处理原始数据，计算样品平均含水量。七 实验记录实验步骤和现象八 思考和小结1 有的同学加热硫酸铜晶体后，晶体变成了灰黑色固体，这是什么原因？2 定量实验如操作不慎，常会引起“偶然误差”。那么本实验中有哪些因素会造成误差，误差是偏大还是偏小呢？请予以分析。3 让学生动手做“硫酸铜晶体中结晶水含量测定”前，你在教学上会做哪些安排呢？4 对本次实验进行小结。九 参考书目化学高中二年级第一学期（试验本），上海中小学课程教材改革委员会，上海科学技术出版社，上海，2003年版实验五
14、水的电解一 背景知识在初中化学中，常通过电解水的实验帮助学生认识到水是由氢、氧两种元素组成的。同时，在这个实验中又可以复习到氢气和氧气的一些性质，而且这个实验还要用到电学仪器，因而也可以让学生体会到使用适当仪器对实验的重要意义。二 实验目的：本实验将帮助师范生熟悉用霍夫曼电解器（右图）完成电解水的实验，通过检验电解产生气体可以得知水是由氢元素和氧元素所构成的，同时通过氢气与氧气的体积比约为21，可得出水中氢与氧的个数比21，从而可以确定水的分子式。三 实验内容：1用电解法证明水中含有氢元素和氧元素；2电解产生的氢气和氧气的体积比为21，从而确定水的组成。四 实验原理：1水在通电情况下会发生电解，电解的阴极产物为氢气、阳极产物为氧气，其体积比为21，从而确定水的组成。2由于纯水导电能力太弱，电解速度太慢，不适合演示。为解决这个问题，通常可以加入硫酸等，增大水的导电能力。五 实验仪器和药品：1仪器：霍夫曼电解
