高中化学 第1章 从实验学化学 第1节 化学实验基本方法教案 新人教版必修1

第一章 从实验学化学一、教学目标1.树立安全意识，初步形成良好的实验习惯，并能识别一些化学品安全标识。2.通过粗盐提纯实验，进一步掌握溶解、过滤、蒸发等基本操作，在此基础上练习蒸馏、萃取等分离方法。并通过实验中杂质离子的检验与除杂质方法的讨论，加深对提纯操作原理和方法的理解。3.了解摩尔质量的概念，理解物质的量、摩尔质量与物质的质量的关系。4.理解物质的量浓度的概念，掌握一定物质的量浓度溶液的配制方法和应用。5.体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。二、内容分析1.地位和功能根据课程标准所确定的“内容标准”，在必修课程的6个主题“认识化学科学”“化学实验基础”“常见无机物及其应用”“物质结构基础”“化学反应与能量”“化学与可持续发展”中“化学实验基础”是必修课程内容的核心。化学是一门以实验为基础的科学，要让学生学好化学，首先要了解化学学科的这一特征，并引导学生通过实验去学习化学。实验是了解无机物性质的最好方法，也是认识元素周期律的最佳途径；通过实验可以感受化学反应与能量的关系，认识并研究能量的利用问题；通过实验还能切实了解材料、环境、绿色化学等问题。教科书把化学实验列为第一章体现了课程标准所反映的教学思想。此外，教科书不仅把“化学实验”作为专题内容，还把它安排在第一章，突出了化学实验的基础性，既起到与初中化学实验以及化学知识的衔接，又为高中化学新知识的学习穿针引线，通过实验把学生引入化学世界，由此决定了本章教学内容的基础性和重要性。2.内容结构本章以化学实验方法和技能为主要内容和线索，结合基本概念等化学基础知识，将实验方法、实验技能与化学基础知识紧密结合。全章包括两节内容，第一节“化学实验基本方法”在强调化学实验安全性的基础上，通过“粗盐的提纯”实验，复习过滤和蒸发等操作。对于蒸馏，则是在初中简易操作的基础上，引入使用冷凝管这一较正规的操作。在复习拓宽的基础上又介绍一种新的分离和提纯方法萃取。本节还结合实际操作引入物质检验的知识。这样由已知到未知，由简单到复杂，逐步深入。第二节“化学计量在实验中的应用”则是在化学基本概念的基础上，通过实验介绍一定物质的量浓度溶液的配制方法。溶液的配制方法作为化学实验基本方法和技能，也作为对知识的应用。而物质的量的有关知识，作为化学实验中的计量来呈现，从而突出实验主题。因此，这一章的教学内容是以实验基本方法和基本操作（包括一定物质的量浓度溶液的配制）为主要内容，也包括相关的化学基础知识，对整个高中化学的学习起着重要的指导作用。这一章是高中化学的第一章，课程标准所提到的有关实验的要求，不可能在本章一步达到，这些要求将在整个必修化学的教学中逐步完成。三、课时建议第一节 化学实验基本方法 3 课时第二节 化学计量在实验中的应用3 课时复习1 课时第一节 化学实验基本方法一、教学设计课程标准将“化学实验基础”专题的具体内容标准确定为：“1.体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。2.初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能。3.树立安全意识，能识别化学品安全使用标识，初步形成良好的实验工作习惯。4.能够独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流。5.初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。”虽然初中化学介绍了常见的化学仪器和药品的使用，以及一些基本操作，但高中新生对化学实验还了解不多。考虑到学生的实验基础和知识基础，本章对“化学实验基础”专题所确定的上述5个内容标准没有全部涉及，只是在初中化学实验的基础上，选择一些基本的实验知识和基本的操作。对课程标准中的所有实验要求，将在整个高中必修化学中贯穿，如实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用，一些实证方法、实验探究过程的体验，以及对实验科学方法的认识等。1.本节从实验室安全注意事项入手，主要提醒学生从实验室规则、安全措施和正确的操作方法等方面重视安全问题。并通过让学生讨论一些实际问题而加深对安全的认识。2.初中化学已经介绍了药品的取用、物质的加热、仪器的洗涤、天平的使用等基本操作，也介绍了过滤、蒸发等分离方法。本节选择“粗盐的提纯”实验，其目的是：（1）学生已经做过粗盐的提纯实验，在此，从学生的经验出发，既可起到复习的作用，又可降低实验的难度，逐步深入；（2）粗盐的提纯实验中包含着较多的分离操作，而且过滤是所有分离方法中最常用的，有必要让学生掌握；（3）粗盐经溶解、过滤后所得的滤液并不只是NaCl的溶液，仍然含有少量可溶性杂质，需要进一步检验并除去。这样就可以利用这一实验进一步介绍离子检验的方法。3.蒸馏的操作在初中只介绍了简易的方法，在此进一步介绍实验室较正规的操作方法，比初中有所提高。而且本节最后介绍了萃取这一新的方法，让学生对分离和提纯的方法有更进一步的认识，同时使实验技能进一步提高。本节教学重点：混合物的分离与离子的检验。本节教学难点：物质检验试剂的选择，蒸馏、萃取的操作，分离与提纯过程的简单设计。教学建议如下：1.强调实验室规则，严格规范实验行为，培养学生良好的实验习惯第一课时应该先对学生进行化学学科特点和化学学习方法的教育，教育的重点放在实验的必要性和重要性上。实验安全教育可以结合具体实验内容，如当酒精灯内酒精小于酒精灯容积的1/3时，用于加热可能会发生什么后果？用一盏酒精灯点燃另一盏酒精灯，或向燃着的酒精灯添加酒精，会造成什么后果？给盛有液体的烧瓶加热时，不加碎瓷片或沸石会造成什么后果？等等。使学生认识到化学实验的操作应该规范，应该仔细检查安全措施，确保实验的安全和成功。可利用教科书中的“思考与交流”，让学生根据自己的经验或了解的情况进行讨论，加深对实验安全的认识。教学中要强调实验的规范，让学生掌握实验程序：实验名称实验目的实验药品与装置实验操作步骤实验结果。要求学生做到：实验前做好预习，熟悉实验的内容，制定实验的方案，了解安全操作事项，检查实验的仪器和药品；实验时要认真观察与记录、分析实验现象并得出结论。要使学生认识到良好的实验习惯是实验顺利进行和实验取得成功的保证。2.通过复习粗盐的提纯方法，提高学生综合实验的能力高一新生来自不同的初级中学，有的学校实验条件较好，有的学校实验条件可能较差，因此学生的实验水平参差不齐。通过粗盐的提纯这一涉及基本操作比较多的典型实验，复习实验原理和步骤，使学生掌握溶解、过滤、蒸发等基本操作。3.多采用演示、边讲边实验的教学方法，认真指导实验，培养学生实验技能实验的体验和成功，有利于激发学生学习化学的兴趣。在教科书中，不区分演示实验和学生实验，提倡教师多采用边讲边实验的教学方式。这样有利于学生掌握实验技能，培养观察、思维、独立操作等能力，容易获得成功感。在实验过程中，教师通过分阶段讲解实验的操作要点和注意事项，提高学生的注意力，并可减少实验过程中不规范的操作。在教学中，教师应该做好以下几方面工作，充分发挥教师的引导、示范和调控作用。切实做好实验的组织和准备工作首先根据实验内容准备好实验仪器和药品，教师应预先做实验，保证实验成功；其次要把实验内容、要求和注意事项在黑板上写清楚；再是要求学生做好实验预习。加强对学生实验的全面指导实验开始时教师应检查学生的预习情况，针对实验的目的向学生讲清实验的内容和要求，强化注意事项。实验过程中教师要进行巡视，发现学生实验中存在的问题要及时纠正。及时做好实验的评价实验完成后教师应作简要的总结，评价学生实验完成的情况。组织学生完成药品回收、仪器清洗和实验室整理等工作对于一些重要的实验和操作，教师可先演示。演示实验是教学双方协调活动的一种实验方式，在根据一般要求进行教学时，还应该注意：操作规范学生实验技能的形成，往往从模仿教师的行为开始，教师应该严格要求自己，一丝不苟地按规范化的要求操作，起好示范作用。力求做到玻璃仪器透明洁净，试剂、装置排放井然有序，介绍仪器名称、实验原理清晰、简捷，实验操作准确、熟练，实验速度快慢适当等。现象清晰为增加实验的直观性，应选择那些反应时有明显颜色改变、气体产生、沉淀生成、物质溶解、热量变化、发光发热、燃烧爆炸（应保证安全）等鲜明现象的实验；尽可能使用大型仪器，使演示实验的整个装置位于全体学生的视野范围内；借用白色或黑色纸屏衬托，或作空白对比；如果是试管、烧杯等简单仪器内的反应，教师可作巡回演示；一些难以直接看清的实验，可采用投影放大等方法。力求成功实验前必须做好充分准备，演示实验前教师要亲自动手实验，有把握才进教室。对一些难做的实验，要设法改进，能很好地控制化学反应的条件。实验中要确保学生的安全，要努力减少学生对化学实验的恐惧心理。4.通过比较和归纳，使学生学会选择物质检验和分离的方法过滤所得的食盐溶液中仍含有SO42-、Ca2+、Mg2+等离子，除去这些离子，试剂的选择是难点，要引导学生根据物质的溶解性表选择试剂。说明检验的试剂与除离子的试剂有所不同，应尽量具有单一性，因此需要加以比较和选择；为了确定某一离子的存在，还要设法排除其他离子的干扰。在学生学习了过滤、蒸发、蒸馏、萃取等物质分离方法后，要帮助学生比较和归纳，了解这些方法的原理、操作步骤和要点，引导学生从生活中寻找物质分离的事例进行分析和应用。二、活动建议【实验1-1】建议安排一节课复习粗盐的提纯。实验前教师先准备好学生的实验报告，格式参考：实验名称实验目的实验药品与装置实验操作步骤实验结果处理，把教材中的操作步骤和实验现象作为实验报告内容。报告中可用讨论形式复习溶解、过滤、蒸发的操作要点。操作步骤的填写内容可以参考下表：步 骤现 象 （1）溶解：称取约4 g粗盐加到盛有约12 mL 水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至粗盐不再溶解为止 固体食盐逐渐溶解而减少，食盐水略显浑浊 （2）过滤： 将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入过滤器中， 过滤器中的液面不能超过滤纸的边缘。 若滤液浑浊，再过滤一次 不溶物留在滤纸上，液体渗过滤纸，沿漏斗颈流入另一个烧杯中 （3）蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，然后用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，待出现较多固体时停止加热 水分蒸发，逐渐析出固体思考分析：仅通过溶解、过滤、蒸发得到的固体仍然是不纯的食盐，因为从海水晒制的粗盐中除含有不溶于水的泥沙等杂质外，还含有可溶性的CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐，这些杂质也被溶解，且过滤时进入滤液。检验这些离子存在的方法，可从分析它们盐在水中的溶解性得出。大多数硫酸盐都溶于水，而硫酸钡不溶于水，所以可用BaCl2溶液来检验硫酸盐。但钡盐除BaSO4外，还有BaCO3等，BaSO4不溶于稀盐酸，BaCO3等溶于稀盐酸。所以，检验硫酸盐时应先加入稀盐酸，再加入BaCl2溶液，若产生的沉淀不溶于稀盐酸，则存在硫酸盐。同理，可用Na2CO3溶液检验CaCl2，用NaOH溶液检验MgCl2。【实验1-2】与粗盐的提纯实验同一课时内完成。在进行物质检验时，一般先对试样的外观进行观察，确定其颜色、状态、气味等，然后准备试样进行检验。当试样是固体时，一般应将固体试样溶解，观察溶解后溶液的颜色、在溶解过程中有无气体产生、有无沉淀生成以及沉淀的颜色等。如需要加鉴别试剂检验时，应从溶液中取出一小部分，再滴加几滴试剂进行检验，观察现象。检验硫酸根离子所用的试剂是BaCl2溶液、稀盐酸（或稀硝酸）。加入顺序可先加酸、再加BaCl2溶液，也可先加BaCl2溶液、再加酸。实验现象：若先加酸、再加BaCl2溶液，则有白色沉淀生成即说明有SO42-存在；若先加BaCl2溶液、再加酸，应是有白色沉淀生成，加酸后沉淀不溶解证明含有SO42-。【实验1-3】实验室制取蒸馏水的目的是通过蒸馏除去水中的杂质。所以，本实验的设计是，先检验自来水中含有氯离子，然后将自来水蒸馏，再检验所得的蒸馏水中是否含有氯离子。若蒸馏后的水中检验不出氯离子，则说明自来水中的氯离子已通过蒸馏除去。由于【实验1-1】、【实验1-2】只介绍了SO42-的检验（讨论了Ca2+、Mg2+的检验），在做此实验前应先讨论实验的目的、氯离子的检验方法和蒸馏装置特点，再进行实验。实验中各步的现象可参照下表：实 验现 象（1）自来水中氯离子的检验加AgNO3溶液后有白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解。（2）蒸馏，制蒸馏水加热，烧瓶中水温升高至100 后沸腾。在锥形瓶中收集到蒸馏水。（3）检验蒸馏水中是否含有氯离子加AgNO3溶液和稀硝酸，蒸馏水中无沉淀。【实验1-4】实验前介绍萃取的原理和萃取、分液的专用仪器分液漏斗；讲清加萃取剂、用力振荡、分液前打开玻璃塞、分液时控制活塞等操作的目的。实验现象：（1）加四氯化碳时，四氯化碳不溶于水，密度比水的大，在下层；（2）用力振荡的目的是使水与四氯化碳充分混合；（3）静置后四氯化碳层变紫色，水层黄色变浅或接近无色。三、问题交流【学与问】化学上所指的杂质不一定是有害或无价值的，如水中含有一些矿物质和微量元素是对人体有益的。可见，要视杂质性质及含量来评价其是否有害或在人类活动中是否有利用的价值。化学中除杂，主要是因为杂质的存在会影响某物质的利用价值，如在化学反应中杂质的存在可能会引起一些副反应，或反应中杂质的存在可能会引起催化剂中毒，等等。【思考与交流1】进行化学实验和探究时应该注意的安全问题，可以从试剂的存放、试剂的取用、实验操作和实验过程中废液等废弃物的处理等方面考虑。例如： 氧化剂不能与还原剂一起存放； 取用化学试剂时不能用手直接去取； 不能用鼻子直接闻气体； 酒精灯内酒精的量要适当； 不能给燃烧着的酒精灯添加酒精； 点燃可燃性气体前要验纯； 加热固体时试管口要略低于试管底； 加热液体时要放碎瓷片； 有加热和洗气（或气体吸收）装置的实验要防止液体倒吸； 稀释浓硫酸时要使浓硫酸慢慢沿器壁流入水中。讨论实验中应注意的安全问题时，要让学生畅开思路，充分发表自己的意见。【思考与交流2】金是一种很不活泼的金属，在自然界中通常以游离态存在。金的密度又很大，所以从沙里淘金，可用水冲洗的方法从沙里提取密度很大的金。在用水冲洗沙时，密度小的泥土、细沙等物质被水冲去，可提取含量极少的金。这也是最简单的一种利用物质物理性质不同进行分离的方法。如果铁屑和沙混合，根据铁能被磁铁吸引的性质，可以用磁铁将混合物中的铁屑分离出来。还可以让学生讨论能不能用其他方法分离等。【思考与交流3】除去粗盐中含有的可溶性CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐，根据资料卡片和【实验1-2】得出，除去这些杂质的试剂可选用Na2CO3、NaOH、BaCl2，它们之间发生的反应有：杂 质加入的试剂化学方程式硫酸盐BaCl2BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaClMgCl2NaOHMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClCaCl2Na2CO3CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl为了使杂质能除得比较干净，所加试剂一般要过量，试剂过量则又出现原杂质被除去却可能引入新杂质的问题。为此要设计加入试剂的顺序，即要使前一过量试剂在后续除杂操作中除去。本实验中，一般的加入顺序是BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。加Na2CO3时可除去过量的BaCl2，最后加HCl可除去过量的Na2CO3和中和过量的NaOH，当溶液达到中性微酸性时，得到几乎不含其他杂质的NaCl溶液。四、习题参考1.例如，农村把稻谷加工成大米时，常用筛子分离大米与糠；农村做豆腐常用纱布袋将豆腐花与豆浆水分离；在淘米时，常用倾倒法将洗米水与大米分离；当水中混有较多油而分层时，用吸管可逐渐吸出上层的油等。2.不慎将油汤洒在衣服上可用酒精、 洗涤剂等除去， 它们能将油污从汤液中萃取出来而除去。3.提示：纯碱的主要成分是Na22O3,大理石的主要成分是CaCO3,它们与盐酸反应生成CO2。陶瓷是由黏土烧制而成，不含有CO32-；玻璃是用石灰石、纯碱和二氧化硅等原料熔炼而成，在熔炼过程中发生了化学变化，因此，玻璃中不存在碳酸盐。4.在可能含有可溶性硫酸盐、碳酸盐和硝酸盐的溶液中，加入BaCl2溶液时，生成的沉淀不一定是BaSO4，也可能是BaCO3，或两者均有。可向有沉淀的液体中加入盐酸（或稀硝酸），振荡。若沉淀消失，说明该沉淀是BaCO3；若沉淀不消失，说明该沉淀是BaSO4，若沉淀减少，但不完全消失，则说明两种沉淀都有。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375