2019-2020年高三化学教材教案性质实验方案的设计.doc

2019-2020年高三化学教材教案性质实验方案的设计重点难点1、了解性质实验方案的设计方法和要求。2、应用乙二酸的性质，设计完整的化学实验方案。3、综合运用高中阶段有关铜和铜的化合物的知识，设计实验反方案验证铜和铜的化合物的性质。知识讲解我们知道，物质的结构决定物质的性质，而物质的性质在一定程度上也反映其结构，并决定它的用途和制法。在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系。要根据物质的结构特点来设计化学实验方案，探究或验证物质所具有的一些性质。对于物质化学性质实验方案的设计，要抓住物质的本质特征进行整体考虑，学会应用分析、比较、综合、概括的方法。可应用元素周期律来分析元素及化合物的有关知识，使物质的存在、性质和制法的知识条理化。在设计实验方案时，要对物质结构与性质有正确的理解与认识。推测物质的性质应从其结构出发，与已学过的物质的结构进行比较，抓共性、找个性。一、乙二酸的结构及其性质推测乙二酸结构简式为含两个羧基，可推测乙二酸应具有：酸的通性：和活泼金属反应生成氢气，和碱性氧化物反应生成盐和水，和酸碱指示剂作用，和碱作用生成盐和水，和某些盐作用。乙二酸晶体中含结晶水，受热时会失去结晶水，继续强热，乙二酸可能分解为气体CO2和水。乙二酸能和醇在催化剂作用下发生酯化反应。乙二酸中两羧基直接相连，可能会被酸性高锰酸钾氧化，使高锰酸钾溶液褪色。根据常识，衣服上沾有蓝墨水，可用乙二酸洗涤干净，说明乙二酸能使蓝墨水褪色。二、如何设计实验方案，验证乙二酸所具有的性质（1）乙二酸的酸性分别用洁净的玻璃棒蘸同物质的量浓度的乙二酸溶液、稀硫酸、乙酸点在pH试纸上，并与标准比色卡对比，可看出pH试纸均显红色，说明乙二酸溶液和稀硫酸溶液、乙酸溶液一样均显酸性。那么酸性怎样呢？乙二酸溶液显示的pH试纸红色比乙酸使pH试纸变红的更明显，说明乙二酸酸性强于乙酸。向盛有少量Na2CO3粉末的试管中加人约3mL乙二酸溶液，观察现象。可以看到产生大量的无色气泡，这是CO2气体，说明乙二酸酸性比H2CO3强，综合上述两点，知乙二酸呈强酸性，酸性强于乙酸、碳酸。（2）乙二酸晶体受热分解如图，先将导气管通入一倒立的干而冷的小烧杯中，可以看到烧杯内壁有雾状水珠生成，然后再通入澄清的石灰水中，可观察到澄清的石灰水变浑浊，说明乙二酸受热能分解，产物有CO2和H2O。 验证乙二酸受热分解产物时，因乙二酸晶体的熔点为100.1，因此加热试管时管口应略向上倾斜较好。如验证有水生成，可直接观察加热时试管上部出现较多液珠，且冷却之后不变为固体即可。（3）乙二酸和酸性KMnO4溶液作用向盛有约5mL乙二酸饱和溶液的试管中滴入3滴用硫酸酸化的0.5%的KMnO4溶液，振荡，可观察到酸性KMnO4溶液褪色，说明乙二酸具有还原性。验证乙二酸的还原性，高锰酸钾溶液浓度不宜过大，而且混合后要充分振荡。最初看到溶液变为浅褐色，过一会儿才接近于无色。（4）酯化反应如图，在一试管中加入3mL乙二醇，然后边摇动试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙二酸，用酒精灯小心均匀地加热试管3min5min，产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上。可观察到在Na2CO3液面上有无色透明油状液体产生，并可闻到香味。这种香味是由酯散发出的，说明乙二酸和乙二醇发生了酯化反应。 （5）乙二酸使蓝墨水褪色在一支试管中放一块溅有蓝墨水的布条，用2的乙二酸与乙二酸钾混合溶液浸泡，可观察到布条上的蓝墨水渍消失了，说明乙二酸能洗去溅在布条上的蓝墨水渍。 三、性质实验的设计中，要注意下列问题：1实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。例如，设计“证明醋酸是弱电解质”的实验时，有这样一个方案：配制pH=1的盐酸溶液和pH=1的醋酸溶液，然后分别取两溶液各1mL均稀释至10mL，然后在两溶液中各加入少量镁条观察现象，产生气泡速率较快的是醋酸。这个实验设计的原理并没有错，但是中学阶段要准确配制pH=1的醋酸在实际操作上是有一定难度的，而且等比例稀释后与镁反应的速率，通过气泡的观察，其结论也是不可靠的。2实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验的准确高效。同时要减少副反应和避免实验步骤间的干扰。例如，已知柠檬醛结构为：设计柠檬醛的化学性质实验时，有一个方案是：通过加入高锰酸钾酸性溶液或溴水，根据溶液褪色来验证C=C的性质。用新制的氢氧化铜悬浊液在加热条件下产生砖红色沉淀来验证醛基的性质。殊不知，由于醛基具有还原性，很容易被氧化，也会使高锰酸钾酸性溶液和溴水褪色，所以实验结论是不准确的。其实只要把实验步骤做一下调整，先用新制的氢氧化铜悬浊液验证醛基的性质，醛基完全氧化成羧基后，再有高锰酸钾酸性溶液或溴水验证C=C的性质，即可避免上述错误。3实验现象要直观。仍然是设计“证明醋酸是弱电解质”的实验，如果我们去配制一个一定浓度的CH3COONa溶液，用pH试纸测试溶液的pH，通过测定的结果pH7来得出醋酸是弱电解质的结论，既操作简便又现象明显。4实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论的准确可靠。四、设计铜和铜的化合物的性质实验方案1 铜和铜的化合物的性质铜是一种不活泼的金属，可和氧气反应生成CuO，和硫反应只能生成低价的Cu2S；与盐酸、稀H2SO4不反应；与冷的浓H2SO4也不反应，在加热条件下可以和浓H2SO4作用，但不产生H2，能与HNO3作用，其中和浓HNO3作用生成NO2气体，和稀HNO3作用生成NO气体、实验室可利用这些反应来制取SO2、NO2、NO等气体；在盐溶液中铜只能置换比它更不活泼的Hg、Ag等金属，但它可以和FeCl3溶液反应，工业上利用这个原理来腐蚀线路板；铜可以作为乙醇氧化为乙醛的催化剂；铜在干燥的空气中比较稳定，但在潮湿的空气中会发生锈蚀而生成铜绿。2、实验步骤可设计如下：（1）铜与非金属反应用一根铜丝在酒精灯火焰上灼烧，观察铜丝在灼烧前后的变化。取一支小试管加入少量硫粉，在酒精灯上加热至硫变成蒸气，迅速插入一束擦亮的细铜丝，观察现象。（2）铜与氧化性酸反应在盛有一小块铜片的试管中加人约3mL浓H2SO4，观察现象；小心加热试管，观察现象；把生成的气体通入品红溶液中，观察现象。在两支试管中各加入一小块铜片，分别加入少量浓硝酸和稀硝酸，立即用无色透明塑料袋将试管口罩上并系紧，观察发生的现象；然后，将加稀硝酸的试管口上的塑料袋稍稍松开一会儿，使空气进入塑料袋，观察发生的现象。（3）铜与盐溶液反应在试管中加入约3mL AgNO3溶液，插入一根铜丝，过一会儿取出，观察现象。在盛有一小块铜片的试管中加入约3mL浓FeCl3溶液，不断振荡试管，观察现象。（4）铜的催化作用在试管中加入3mL乙醇，把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰上加热，使铜表面生成一薄层黑色的氧化铜，立即把它插入盛有乙醇的试管里，这样反复操作几次，闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化.（5）铜的其他性质取两小块铜片，故在教室里，并露置在空气中。使其中一块铜片保持表面的湿润，另一块铜片放在干燥处，使其表面保持干燥。课后不断观察铜片表面的变化。典型例题例1设计双氧水化学性质实验方案。分析 在设计双氧水化学性质实验方案前，先预测双氧水可能具有的性质。双氧水是H2O2的水溶液，H2O2中的氧元素是-l价，-1价的氧元素是中间价态，它既能升高又能降低，因此它可能既具有氧化性又具有还原性； 中负一价的氧元素在溶液中可能不太稳定(Na2O2遇水立刻反应)，因此它可能还具有不稳定性；根据常识，双氧水在医院里可用作皮肤上伤口的消毒剂，而且消毒后皮肤表面变白，这说明双氧水不但能杀菌消毒使蛋白质变性，而且还可能有漂白作用。综上所述，在设计双氧水化学性质实验方案时，可以从以下几个方面加以推测并进行实验：双氧水可能具有不稳定性，在受热或遇到恰当的催化剂时，可能发生分解，如果分解产物中有气体，很可能是O2；双氧水可能具有氧化性，可能会氧化H2S、Fe2+等物质；双氧水可能具有还原性，可能被KMnO4酸性溶液、K2Cr2O7溶液等氧化；双氧水还可能具有漂白性；双氧水可能使鸡蛋白等蛋白质变性。解 实验步骤设计如下：（1）双氧水的不稳定性在试管中加入约3mL双氧水，在酒精灯上小火加热，观察现象，然后把带火星的木条伸到试管内，观察现象。在试管内加入约3mL双氧水，加入少量MnO2粉末，观察现象；然后把带火星的木条伸到试管内，观察现象。（2）双氧水的氧化性在试管中加入约3mL新制的FeSO4溶液，同时滴入几滴KSCN溶液，振荡、观察现象；然后逐滴加入双氧水，振荡，观察现象。（3）双氧水的还原性向盛有5mL双氧水的试管中加入10滴用硫酸酸化的1（质量分数）的KMnO4溶液，振荡，观察现象；用带火星的木条伸到试管内，观察现象。（4）双氧水的漂白性在两支试管中分别加入1mL品红溶液，然后在其中一支试管中逐滴加入双氧水，振荡，观察现象；在另一支试管中逐滴加入同样多的水，振荡，观察现象。（5）双氧水使鸡蛋白变性在两支试管中分别加入1mL鸡蛋白，然后在其中一支试管中加入3rnL水，振荡，观察现象；在另一支试管中逐滴加入同样多的双氧水，振荡，观察现象。通过实验，可以观察到双氧水具有不稳定性，在变热或遇到恰当的催化剂时，会发生分解并生成氧气。双氧水具有氧化性，会把Fe2+氧化成Fe3+。双氧水具有还原性，能使KMnO4酸性溶液褪色，并生成氧气。双氧水具有漂白性，能使品红溶液褪色。双氧水能使鸡蛋白变性而凝固。例2BaCl2溶液中通入SO2不会产生沉淀，若继续通入另一种气体，使之产生沉淀，请问通入何种气体？分析：我们注意到，SO2是酸性氧化物，可以与碱性气体反应生成亚硫酸盐，另外 具有明显的还原性，容易被氧化成 。解答 （1）向溶液中通入NH3，就可以生成BaSO3沉淀。反应： （2）通入具有氧化性的气体，如Cl2、NO2等，可以生成BaSO4沉淀。反应如下： （3）SO2也具有弱氧化性，溶液中通入H2S也可以生成沉淀，不过是淡黄色的硫。反应： 例3 阿司匹林（Aspirin），化学名称乙酰水杨酸，是我们日常生活中最熟悉的一种解热镇痛药。它自从1882年在德国拜尔公司诞生起至今，已经有了100多年的历史，经久不衰，始终是临床治疗发热、风湿的良药。阿司匹林为白色结晶或结晶性粉末，无味或微带醋酸味，微溶于水，易溶于乙醇、氯仿，微溶于乙醚。阿司匹林的结构简式。根据阿司匹林的分子结构和你已有的知识，判断它有怎样的化学性质？如何验证？结构决定性质，我们先来分析阿司匹林的分子结构。阿司匹林分子中有两个主要的官能团，分别是羧基和酯的结构，因此推测阿司匹林可能具有：（1）酸性：阿司匹林结构中的羧基（COOH），在水中可电离出H+。（2）水解反应：阿司匹林结构中的COO-在一定条件下可以水解。根据以上推测，实验步骤设计如下：1阿司匹林的酸性：向一试管水中加入阿司匹林粉末并加热。分别蘸取稀硫酸和阿司匹林溶液点在pH试纸上，并与标准比色卡对比。向一试管Na2CO3溶液中加入阿司匹林粉末，并加热，观察现象。2阿司匹林的水解反应：将阿司匹林溶于适量NaOH溶液中，加热直至溶液沸腾。冷却后向溶液中滴入稀HCl，直至溶液显酸性。有该溶液进行两个实验：向上述溶液中滴入少量FeCl3溶液，观察现象向上述溶液中滴入少量浓溴水，观察现象。通过实验，可以观察到阿司匹林显酸性，与Na2CO3反应有CO2生成。阿司匹林在碱性条件下水解：由于酚羟基的存在，所以可以与Fe3+发生显色反应，与浓溴水生成白色沉淀。通过以上阿司匹林化学性质的实验设计，我们不难发现，在设计性质实验方案时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点来设计实验方案，探究或验证物质所具有的一些性质。推测物质的性质的基本思路是：根据物质的结构，推出该物质所属类别，推测其基本的化学性质（共性）；然后进一步分析该物质的特殊性，推测其独有的化学性质（个性）。