化学教学论实验讲义(童金强自编).doc

化学教学论实验讲义目录第一部分：公用设施第二部分：分组说明第三部分：实验研究实验一 氯酸钾和二氧化锰最佳用量比的探讨实验二 质量守恒定律演示实验的研究实验三 物质溶解过程热效应实验的研究实验四 氨气喷泉实验的研究实验五 氨的催化氧化实验的研究实验六 乙醇氧化生成乙醛实验的研究实验七 木材干馏实验的研究实验八 渗析实验的研究第一部分：公用设施（必备）1.洗涤用品：去污粉（2盒）、洗衣粉（1袋）、肥皂（2块）、铬酸洗液（2瓶）、试管刷（大小各10把）、抹布（10个）2.玻璃管加工用品：手工打孔器（6套）、挫刀（6把）、各种规格的橡皮塞（每种规格1公斤）、各种规格的玻璃管（含玻璃棒，每种规格2公斤）、医用乳胶管（20米）、医用剪刀（3把）、脱脂棉（2斤）3.加热仪器：酒精灯（20个）、挂式酒精喷灯（6个）、医用酒精若干4.称量仪器：台称（4个）5.时间记录仪器：秒表（3块）第二部分：分组说明本学期一共安排了8个实验，实验班级为化学11001共42人。第3周星期四的下午和晚上，第4周星期四的下午和晚上共4个单位时间（下午或晚上为1个单位时间）即可完成全部教学任务。8个实验同时开（学生分为8个组，5-6人组），每个实验需要准备3套实验装置（1套2人或1套1人；最好男女搭配或动手能力强者与动手能力弱者搭配）。采用循环教学的方式，每个单位时间（下午或晚上为1个单位时间）内交换1次，即每个学生在1个单位时间内完成2个实验。第三部分：实验研究实验一 氯酸钾和二氧化锰最佳用量比的探讨一、实验目的1.二氧化锰的用量对氯酸钾分解反应速率的影响2.氧气的性质二、实验原理1.不加二氧化锰，分解反应速度慢（1）370-380时4KClO3=KCl+3KClO42KClO3=2KCl+3O2（2）400以上时2KClO3=2KCl+3O22.加二氧化锰，分解反应速度快200时2KClO3=2KCl+3O23.二氧化锰的催化反应机理（1）机理一2KClO3+MnO2=2KMnO4+Cl2+3O22KMnO4= K2MnO4+ MnO2+ O2K2MnO4+ Cl2=2KCl+MnO2+ O2（2）机理二2KClO3+4MnO2=2KCl+2Mn2O72Mn2O7=4MnO2+3O2三、仪器和药品大试管（6个组）、大玻璃水槽（1个组）、1000ml集气瓶（6个组）、毛玻片（6个组）、铁架台（1个组）、带有玻璃管的单孔橡皮塞（学生自制）、导气管（学生自制）、120的弯管（学生自制）、60的弯管（学生自制）、广口瓶（6个）、研钵（4个）、蒸发皿（3个）、燃烧匙（1个组）、镊子（2把）、坩埚钳（1个组）、氯酸钾、二氧化锰、20%的氢氧化钠溶液、细铁丝（1斤）、木炭、硫磺粉、红磷、澄清的石灰水、氯化钡溶液、砂子、硝酸银溶液四、实验装置 五、操作步骤1.利用玻璃管加工仪器设备，自制带有玻璃管的单孔橡皮塞1个、导气管1个、120的弯管1个、60的弯管1个。2.在蒸发皿中，将二氧化锰加热，除去混有的杂质和水分；将氯酸钾放在研钵压碎，切勿研磨。3.在台称上分别称取6份4克氯酸钾，称取二氧化锰0.2克、0.4克、0.8克、1.3克、2克、2.6克共6份。4.把每份氯酸钾和二氧化锰混合均匀，分别放入6个大试管中，待用。5.加热大试管，先排去空气，再从试管一端开始加热，逐渐移向试管底部，待水槽中的气泡均匀溢出时，用排水集气法开始收集氧气。6.将每份氯酸钾和二氧化锰的混合物进行加热，用秒表记录收集1000ml氧气所需要的时间，实验结束前，先从水槽中取出导气管，后移走酒精灯。6瓶氧气将用于做氧气的性质实验。7.用上述其中的4瓶氧气，依次完成木炭、铁丝，硫磺粉和红磷在氧气中的燃烧实验。（1）木炭在氧气中燃烧取一小块木炭放入燃烧匙中，再将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶里，观察有无实验现象发生；从集气瓶中取出装有木炭的燃烧匙，并在酒精灯上加热至发红，然后再一次伸入盛有氧气的集气瓶中，观察木炭在氧气中燃烧的现象。燃烧停止后，向集气瓶里加少量澄清的石灰水并振荡集气瓶，观察有什么现象发生。（2）硫磺粉在氧气中燃烧取一小勺硫磺粉放入燃烧匙中，再将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶里，观察有无实验现象发生；从集气瓶中取出装有硫磺粉的燃烧匙，并在酒精灯上加热至发红，然后再一次伸入盛有氧气的集气瓶中，观察硫磺粉在氧气中燃烧的现象。燃烧停止后，向集气瓶里加少量氯化钡溶液并振荡集气瓶，观察有什么现象发生。（3）红磷在氧气中燃烧取一小勺红磷放入燃烧匙中，再将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶里，观察有无实验现象发生；从集气瓶中取出装有红磷的燃烧匙，并在酒精灯上加热至发红，然后再一次伸入盛有氧气的集气瓶中，观察红磷在氧气中燃烧的现象。燃烧停止后，向集气瓶里加少量硝酸银溶液并振荡集气瓶，观察有什么现象发生。（4）铁丝在氧气里燃烧取几根纱窗细铁丝，擦去表面铁锈或油漆，拧成一束呈螺旋状并绕在一根火柴棒上。用坩埚钳夹住螺旋状细铁丝的另一端，点燃火柴，待火柴临近烧完时缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶里装有少量水和砂子）。观察铁丝在氧气中燃烧的现象。六、实验数据处理以二氧化锰的用量（单位：克）作横坐标，以收集1000ml氧气所需时间作纵坐标（单位：秒），绘制t-m图，得到两者的最佳用量比。实验二 质量守恒定律演示实验的研究一、实验目的1.不论有无气体或沉淀生成，化学反应前后物质的质量守恒2.自制演示实验装置二、实验原理序号胶头滴管内锥形瓶里（盛15ml溶液）1硫酸铜溶液氢氧化钠溶液2硫氰化钾溶液氯化铁溶液3稀硫酸氢氧化钠溶液（加酚酞2滴）4浓盐酸大理石（15-20克）5稀硫酸锌片（10克）三、仪器和药品50或100ml的锥形瓶（2个组）、乳胶头（2个）、浓盐酸、稀硫酸、硫氰化钾溶液、氯化铁溶液、氢氧化钠溶液、澄清的石灰水、大理石、锌片、小量筒（1个组）四、实验装置五、操作步骤1.选择与锥形瓶匹配的橡皮塞；选择与玻璃管匹配的手工打孔器并用其将橡皮塞钻孔。2.用酒精喷灯和挫刀自制一支滴管。3.将胶头滴管旋入橡皮塞中。4.用量筒量取15ml氢氧化钠溶液并注入锥形瓶中；用带有橡皮塞的胶头滴管小心地吸入硫酸铜溶液，然后用滤纸将尖嘴出擦干；将带有胶头滴管的橡皮塞旋入锥形瓶中。5.将锥形瓶放到托盘天平上用砝码平衡。6.从托盘天平上取下锥形瓶，通过滴管向锥形瓶中滴加硫酸铜溶液，使氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应，生成蓝色沉淀。7.再把锥形瓶放到托盘天平上，观察到天平仍然平衡。8.用同样的方法对序号2、3、4和5依次实验。六、实验思考1.写出序号1、2、3、4和5的化学反应方程式。2.自制实验装置的优点。实验三 物质溶解过程热效应实验的研究一、实验目的1.物质在水中溶解时，要么吸热，要么放热，或既不吸热，也不放热2.自制演示实验装置二、实验原理用结冰或使蜡烛熔化的方法观察物质溶解过程中的热效应，不仅试剂用量大，演示时间长，而且还不易成功；利用空气热胀冷缩的特点观察物质溶解过程中的热效应，不仅试剂用量小，演示时间短，而且现象鲜明。三、仪器和药品抽滤瓶（1个组）、带铁夹的铁架台（1个组）、医用乳胶管、玻璃管、止水夹（1个组）、橡皮塞、硝酸铵、浓硫酸四、实验装置五、操作步骤1.选择与抽滤瓶匹配的橡皮塞；选择与玻璃管匹配的手工打孔器并用其将橡皮塞钻孔。2.用酒精喷灯和挫刀自制一根长度为8cm左右的玻璃管，并将其旋入橡皮塞中；用酒精喷灯和挫刀自制一个高度为30cm左右的U型管，并将其固定在铁架台上；用医用乳胶管将橡皮塞和U型管的一端相连；用一段长约6cm的医用乳胶管套住抽滤瓶的支管口，并夹上止水夹。3.向U型管中注入高度为15cm左右的红墨水；打开止水夹，先向抽滤瓶中加入20ml水，后加入6ml浓硫酸，迅速塞上橡皮塞，立即夹紧止水夹，轻轻摇动抽滤瓶，观察并解释实验现象。4. 洗净抽滤瓶，先向抽滤瓶中加入20ml水，后加入6克硝酸铵固体，迅速塞上橡皮塞，立即夹紧止水夹，轻轻摇动抽滤瓶，观察并解释实验现象。六、实验思考1.物质溶解时，溶质的分子或离子向溶剂中扩散将吸收热量；同时，溶质粒子与溶剂发生水合作用，将放出热量。当吸收的热量大于放出的热量时，溶解过程为吸热反应。反之则为放热反应。2.自制实验装置的优点。实验四 氨气喷泉实验的研究一、实验目的1.比较两种演示实验装置的优缺点2.自制演示实验装置二、实验原理氨气在水中的溶解性非常大（通常1体积的水中能溶解700体积的氨）。通过胶头滴管向圆底烧瓶内挤入水后，由于圆底烧瓶内氨气的压强降低，导致大气压强大于圆底烧瓶内氨气的压强，因此可产生美丽的喷泉。三、仪器和药品带铁圈的铁架台（1个组）、500ml（或250ml）干燥的圆底烧瓶（2个组）、大烧杯（1个组）、500ml的塑料洗瓶（1个组）、止水夹（1个组）、铁锥子（1把，用于500ml的塑料洗瓶打眼）、大试管（2个组）、橡皮塞（其中2个与500ml干燥的圆底烧瓶配套、1个与500ml的塑料洗瓶配套）、乳胶头（6个）、止水夹（3个）、带有胶头滴管和直行玻璃管的双孔橡皮塞（学生自制）、氯化铵、氢氧化钙、酚酞指示剂四、实验装置五、操作步骤1.利用玻璃管加工仪器设备，自制带有玻璃管的单孔橡皮塞3个（1个与大试管配套，1个与500ml干燥的圆底烧瓶配套，1个与500ml的塑料洗瓶配套）、导气管1个、120的玻璃弯管1个、60的玻璃弯管1个、带有胶头滴管和直行玻璃管的双孔橡皮塞1个（与500ml干燥的圆底烧瓶配套）。2.利用自制的仪器设备，根据化学反应2NH4Cl（s）+Ca(OH)2（s）=2NH3+2H2O+CaCl2，用500ml干燥的圆底烧瓶收集氨气2瓶（用无孔橡皮塞塞紧后备用）。3.向大烧杯中注入23体积的水后，滴加几滴无色酚酞指示剂，用玻璃棒搅拌均匀。4.利用常用装置演示氨气的喷泉实验，首先打开止水夹，观察直行玻璃管的尖嘴处有无实验现象发生，其次挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入圆底烧瓶，再次打开止水夹，观察直行玻璃管的尖嘴处有无实验现象发生。5.在自500ml的塑料洗瓶的瓶底至瓶口45处，用铁锥子打个小眼，然后向其内部注入23体积的水（不得超过“打眼”处）后，滴加几滴无色酚酞指示剂，并用玻璃棒搅拌均匀。将另1瓶充满氨气的干燥的圆底烧瓶置于铁架台的铁圈上，用医用乳胶管把带有玻璃管的单孔橡皮塞的充满氨气的500ml干燥的圆底烧瓶与带有玻璃管的单孔橡皮塞的装有23体积的水和事先滴加了几滴无色酚酞指示剂的500ml的塑料洗瓶相连组成简易装置。用大拇指堵住塑料洗瓶的“打眼”处，并用力挤压塑料洗瓶，当有水进入圆底烧瓶后，立即松开堵“眼”的大拇指，观察有无实验现象发生。六、实验思考1.在中学阶段除了氨气以外，还有哪些气体可以用来做喷泉实验2.比较2种演示实验装置的优缺点实验五 氨的催化氧化实验的研究一、实验目的1.比较三氧化二铬、二氧化锰和氧化铜的催化效果2.自制演示实验装置二、实验原理4NH3+5O2=4NO+6H2O（1）2NO+O2=2NO2（2）其中反应（1）不仅需要加热，而且需要使用催化剂才能完成。三、实验装置四、仪器和药品U型玻璃管（1个组），带铁夹的铁架台（1个组）、抽滤瓶（1个组）、洗耳球（1个组）、250ml烧杯（1个组）、木块（3个组）、橡皮塞（其中2个与U型玻璃管配套、1个与抽滤瓶配套）、1000ml的集气瓶（1个组）、三氧化二铬、二氧化锰、氧化铜、浓氨水、浓磷酸五、操作步骤1.利用玻璃管加工仪器设备，自制带有90玻璃弯管的单孔橡皮塞2个（与U型玻璃管配套）、自制带有2个90玻璃弯管的双孔橡皮塞1个（与抽滤瓶配套）、自制20cm长的直型玻璃管1根。2.向U型玻璃管内注入20ml的浓磷酸、向抽滤瓶内注入30ml的浓氨水、向20cm长的直型玻璃管内装入少许三氧化二铬固体，按照实验装置连接好实验仪器。3.通过酒精灯给直型玻璃管内的催化剂三氧化二铬加热，同时利用洗耳球不断地向抽滤瓶内鼓气，密切观察实验结果。4.将直型玻璃管内的催化剂三氧化二铬，依次更换为二氧化锰和氧化铜，重复上述实验。六、实验思考1.说说浓氨水和浓磷酸在本实验中的作用。2.三种催化剂的催化效果有无差异。实验六 乙醇氧化生成乙醛实验的研究一、实验目的1.探讨乙醇氧化生成乙醛的实验条件。2.用银氨溶液和新制的氢氧化铜溶液检验氧化产物。2.自制演示实验装置二、实验原理AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3AgCl+2NH3H2O（浓）=Ag(NH3)2+2OHCuSO4+2NaOH（浓）=Cu(OH)2+Na2SO4Cu(OH)2+2OH（浓）=Cu(OH)422C2H5OH+O22CH3CHO+2H2OCH3CHO+2Ag(NH3)2+2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2OCH3CHO+2Cu(OH)42=Cu2O+ CH3COOH+4OH+ 2H2O三、仪器和药品洗耳球（1个组）、两端开口的硬质大试管（1个组）、小试管（1个组），带铁夹的铁架台（1个组）、铜芯电线2米、浓氨水、40%氢氧化钠溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液、硫酸铜溶液、无水乙醇、脱脂棉四、实验装置五、操作步骤1.利用玻璃管加工仪器设备，自制带有90玻璃弯管的单孔橡皮塞2个（分别与两端开口的硬质大试管的两端配套）。2.将自制的螺旋状铜丝（5cm长）置于两端开口的硬质大试管的中间部位，在两端开口的硬质大试管的一端塞入事先用无水乙醇浸泡过的一团棉花，向小试管内注入事先制好的银氨溶液，按照实验装置连接好实验仪器。3.通过酒精灯给硬质大试管加热，同时利用洗耳球不断地（10分钟）向硬质大试管内鼓气，使空气均匀缓慢地进入，可见铜丝发红，并在盛有银氨溶液的小试管处闻道乙醛的刺激性气味，10分钟后结束实验。将通入乙醛后的装有银氨溶液的小试管置于沸水中水浴解热2分钟，即可观察到实验结果。4.将小试管内的银氨溶液更换为Cu(OH)42溶液，重复上述实验。六、实验思考1.实验结果说明了什么。2.洗耳球的作用。实验七 木材干馏实验的研究一、实验目的1.了解木材的干馏过程。2.自制演示实验装置二、实验原理木材干馏可以得到木炭、木焦油（酸类、酯类、醇类、酮类、醛类等）和木煤气（一氧化碳和甲烷等）三种产物。三、仪器和药品多排头酒精灯（由4个青霉素小药瓶做成的简易酒精灯，1个组）、大试管（1个组）、小试管（1个组）、带铁夹的铁架台（1个组）、自制90玻璃弯管1个、自制尖嘴直行玻璃管1个、自制带有90玻璃弯管的单孔橡皮塞1个（与大试管配套）、自制双孔橡皮塞1个（与小试管配套，一孔旋入90玻璃弯管的另一端，一孔旋入尖嘴直行玻璃管）、锯屑