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我們對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,以綜合能力培養(yǎng)為目標(biāo),改變跟著理論課程走的模式,提出了有機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)。我們將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為以下三個(gè)教學(xué)模塊:有機(jī)基本操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊(60學(xué)時(shí)),有機(jī)化合物的性質(zhì)與鑒別教學(xué)模塊(12學(xué)時(shí))和有機(jī)化合物的合成與制備教學(xué)模塊(72學(xué)時(shí))。前兩個(gè)模塊是基本技能的訓(xùn)練和基礎(chǔ)知識的應(yīng)用,為第三模塊打下基礎(chǔ),整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一階梯式的模塊訓(xùn)練過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化主要是加強(qiáng)基本操作的訓(xùn)練。如在有機(jī)基本操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊中,針對多年來學(xué)生對重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)操作掌握不夠理想的情況,在重結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容上進(jìn)行增加調(diào)整,除了保留原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(70%乙醇重結(jié)晶萘和水重結(jié)晶苯甲酸),增加了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:采用兩種不同的方法重結(jié)晶苯甲酸。一是先加入不溶溶劑,再加入可溶溶劑;另一是先加入可溶溶劑,再加入不溶溶劑。在重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上遵循循序漸進(jìn)的過程:首先將水和有機(jī)溶劑重結(jié)晶化合物的溶解裝置不同、溶劑量和具體操作步驟明確告訴學(xué)生,先讓學(xué)生對重結(jié)晶操作、溶劑的選擇和應(yīng)用有了一個(gè)基本的認(rèn)識;然后,給出物理常數(shù),學(xué)生運(yùn)用物理常數(shù)來分析、計(jì)算確定重結(jié)晶所需的溶劑量,再根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)和原來的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)選擇溶劑,給出具體的實(shí)驗(yàn)用量和操作步驟。通過這些訓(xùn)練,即多次重復(fù)練習(xí)了重結(jié)晶的操作技術(shù),學(xué)生學(xué)會(huì)了應(yīng)用化合物的物理常數(shù)(如在不同溶劑中的溶解度)來掌握實(shí)驗(yàn)中溶劑的用量,知曉溶劑量是重結(jié)晶收率高低的一個(gè)關(guān)鍵。學(xué)生應(yīng)意識到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)所查的物理常數(shù)不是擺設(shè),它是指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)使學(xué)生明白了有機(jī)化合物的重結(jié)晶溶劑的選擇可以是多樣化的,懂得如何選擇合適的溶劑純化化合物。實(shí)驗(yàn)基本操作內(nèi)容上的調(diào)整,為之后的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)?zāi)K、綜合實(shí)驗(yàn)以及本科論文階段打下了一定的基礎(chǔ)。調(diào)整增加了一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生實(shí)際的能力訓(xùn)練得到了加強(qiáng),教學(xué)效果明顯提高。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革
在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課上,任課教師會(huì)仔細(xì)地將實(shí)驗(yàn)講解一遍,對原理和所采用的裝置及藥品的用量都做詳細(xì)的說明。學(xué)生聽完之后,“照方抓藥”,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中只是被動(dòng)地驗(yàn)證,機(jī)械地重復(fù),印象不深,沒有達(dá)到能力培養(yǎng)目的。因此,我們在不同的階段(或不同的教學(xué)模塊),根據(jù)學(xué)生的能力采用不同的教學(xué)方法。如有機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本操作模塊,重點(diǎn)加強(qiáng)基本規(guī)范操作的教學(xué),并要求學(xué)生了解這些操作在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。因此,我們在教學(xué)組織上,在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)學(xué)生上臺(tái)示范的環(huán)節(jié)。先請學(xué)生上來實(shí)驗(yàn)操作一下,然后其他同學(xué)來評定其操作的規(guī)范性,再由老師總結(jié)點(diǎn)評,強(qiáng)調(diào)注意點(diǎn)。這既檢查了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,其預(yù)習(xí)效果也有很大提高,他們接下來的實(shí)驗(yàn)操作更加規(guī)范,也不容易忘記。這一教學(xué)過程是一個(gè)師生互動(dòng)的過程,起到了師生手把手交流學(xué)習(xí)的作用。
而在有機(jī)化合物的性質(zhì)與鑒別以及有機(jī)實(shí)驗(yàn)的合成與制備實(shí)驗(yàn)?zāi)K,學(xué)生已學(xué)習(xí)過有關(guān)的理論基礎(chǔ)知識,這時(shí)的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的分析問題解決問題的能力。因此教學(xué)組織上,不再是一味地由老師講,而是增加了師生討論的環(huán)節(jié)。老師根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有針對性地提出問題讓學(xué)生探討,如酚的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中,為何水楊酸(鄰羥基苯甲酸)會(huì)和FeCl3起顏色反應(yīng),但對羥基苯甲酸和間羥基苯甲酸卻不反應(yīng)?同樣含有羥基和羧基的苯環(huán),兩個(gè)基團(tuán)所處的位置不同但卻有不同的反應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)生可根據(jù)所學(xué)的理論知識提出解答,老師再總結(jié),使得學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識,印象深刻,也培養(yǎng)了他們的分析能力。又如在乙酰苯胺的制備實(shí)驗(yàn),提問為何在實(shí)驗(yàn)中要用到刺形分餾柱?為何要保持柱頂?shù)臏囟仍?00℃~110℃?這就需要學(xué)生對刺形分餾柱的使用條件有一定的了解,這就復(fù)習(xí)了基本操作的內(nèi)容,而柱頂溫度的維持又和反應(yīng)物、產(chǎn)物的性質(zhì)有關(guān),學(xué)生要用到化合物的物理常數(shù)來解決問題,整個(gè)有機(jī)實(shí)驗(yàn)的知識由此系統(tǒng)化。同時(shí),對產(chǎn)物的純化用到了重結(jié)晶的操作,這又和第一模塊的基本操作聯(lián)系起來。通過現(xiàn)場提出問題解答問題,學(xué)生將知識有機(jī)地串聯(lián)起來,對知識認(rèn)識、把握的層次有了大幅度提高。有的學(xué)生在進(jìn)行歸納總結(jié)后,有茅塞頓開的感覺。通過加強(qiáng)師生互動(dòng)的教學(xué)方法的改進(jìn),學(xué)生學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,為后續(xù)的綜合實(shí)驗(yàn)及論文階段的實(shí)驗(yàn)順利開展打好了基礎(chǔ)。
積極運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段
計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)提供了一個(gè)很好的教學(xué)手段。教學(xué)中充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化的工具和手段來提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效率和質(zhì)量。[3,4]在有機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本操作模塊中,針對學(xué)生是第一次接觸到有機(jī)實(shí)驗(yàn)玻璃儀器,容易混淆一些儀器的名稱,我們將有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和裝置做成多媒體課件,以上理論課的形式向?qū)W生講授,把枯燥無味的儀器介紹,變成生動(dòng)、鮮明的多煤休畫面,加深學(xué)生對儀器的認(rèn)識。同時(shí),我們在第一次課上還播放一些有機(jī)基本操作如蒸餾、重結(jié)晶、萃取等相關(guān)實(shí)驗(yàn)的多媒體影像資料來演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及規(guī)范化操作,極大地提高了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效率,引起了學(xué)生的興趣,使之對后續(xù)的動(dòng)手操作有一個(gè)感性的認(rèn)識。
1. 2014高考大綱基本要求
(1)了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用儀器的主要用途和使用方法.
(2)掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作;能識別化學(xué)品安全使用標(biāo)識,了解實(shí)驗(yàn)室一般事故的預(yù)防和處理方法.
(3)掌握常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法(包括所用試劑、儀器,反應(yīng)原理和收集方法).
(4)能對常見的物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)、分離和提純.
(5) 掌握一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度的溶液配制方法.
(6)了解酸堿中和滴定的基本原理.
(7)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求,做到:
①設(shè)計(jì)、評價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案;②了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法;③分析或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論;④繪制和識別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖.
(8)以上各部分知識與技能的綜合應(yīng)用.
2. 2014高考預(yù)期分析
(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)考查是歷年高考的重要內(nèi)容,每一年不僅會(huì)在選擇題中涉及到,還會(huì)在化工生產(chǎn)流程或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)流程中重點(diǎn)涉及該內(nèi)容,另外,每一年高考中還會(huì)單獨(dú)有一道關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究的考題,該命題趨勢仍會(huì)繼續(xù).
(2)關(guān)于常見儀器的使用、氣體的制備、物質(zhì)的檢驗(yàn)與提純等問題預(yù)計(jì)在2014高考中會(huì)在選擇題中呈現(xiàn),考查內(nèi)容較為基礎(chǔ),化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作的具體步驟的描述會(huì)在填空題中出現(xiàn),,如容量瓶的查漏、氣密性的檢查、沉淀物的洗滌等等,我們平時(shí)要注意對這些實(shí)驗(yàn)操作描述使用規(guī)范性的語言;
(3)關(guān)于實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評價(jià)與探究等問題是我們2014高考的難點(diǎn)和重點(diǎn),所占分值高,難度大,預(yù)計(jì)以后仍然會(huì)單獨(dú)以一個(gè)獨(dú)立試題形式出現(xiàn),試題命題角度預(yù)計(jì)會(huì)重點(diǎn)涉及:探究實(shí)驗(yàn)條件與物質(zhì)成分、探究反應(yīng)原理、探究反應(yīng)速率的影響因素等,在上述探究過程中,還會(huì)有一些重要的定量實(shí)驗(yàn)滲入.
二、高考題型分析
1. 化學(xué)儀器的使用
例1 (2013年海南高考)下列關(guān)于儀器使用的說法正確的是()
(A) 滴定管裝滴定液時(shí)應(yīng)先用滴定液潤洗
(B) 錐形瓶用作反應(yīng)容器時(shí)一定不能加熱
(C) 蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球可以高于蒸餾瓶支管口
(D) 振蕩分液漏斗時(shí)應(yīng)關(guān)閉其玻璃塞和活塞
精析:選項(xiàng)(B)中錐形瓶可隔著石棉網(wǎng)加熱,(C)選項(xiàng)中水銀球不可以高于蒸餾瓶支管口.
答案:(A)(D)
例2 (2013年山東理綜)利用實(shí)驗(yàn)器材(規(guī)格和數(shù)量不限),能完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)是( )
實(shí)驗(yàn)器材(省略夾持裝置) 相應(yīng)實(shí)驗(yàn)
(A) 燒杯、玻璃棒、蒸發(fā)皿 硫酸銅溶液的濃縮結(jié)晶
(B) 燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、濾紙 用鹽酸除去硫酸鋇中的少量碳酸鋇
(C) 燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、容量瓶 用固體氯化鈉配制0.5 mol/L的溶液
(D) 燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、分液漏斗 用溴水和CCl4除去NaBr溶液中的少量NaI
解析:酸銅溶液的濃縮結(jié)晶需要用到酒精燈,(A)錯(cuò);用鹽酸除去BaSO4中的少量BaCO3需要進(jìn)行過濾,需要用到漏斗,(B)錯(cuò);用固體配制溶液需要用到托盤天平稱量固體,(C)錯(cuò);(D)中可以先進(jìn)行置換反應(yīng),然后進(jìn)行萃取、分液,(D)正確.
答案:(D)
2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作
例3 (2013年福建高考)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的做法不正確的是()
(A) 分液時(shí),分液漏斗的上層液體應(yīng)由上口倒出處
(B) 用加熱分解的方法區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種固體
(C) 配置0.1000 mol•L-1氫氧化鈉溶液時(shí),將液體轉(zhuǎn)移到容量瓶中需用玻璃棒引流
(D) 檢驗(yàn)NH+4時(shí),往試樣中加入NaOH溶液,微熱,用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)逸出的氣體
精析:選項(xiàng)(A) ,分液時(shí)根據(jù)“下流上倒”的原理,打開活塞讓下層液體全部流出,關(guān)閉活塞,上層從上口倒出;(B)項(xiàng),碳酸氫鈉受熱易分解(產(chǎn)生CO2),而碳酸鈉受熱無變化;(C)項(xiàng),配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的步驟,轉(zhuǎn)移步驟中必須用到玻璃棒,作用是引流;(D)項(xiàng), NH+4的檢驗(yàn)方法:加入氫氧化鈉溶液,加熱,在試管口放濕潤的紅色石蕊試紙,如果變藍(lán)色,那么原物質(zhì)中有NH+4.
答案:(D)
3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、操作與評價(jià)
例4 (2013年新課標(biāo)卷Ⅰ)下列實(shí)驗(yàn)中,所采取的分離方法與對應(yīng)原理都正確的是
( )
選項(xiàng) 目的 分離方法 原理
(A) 分離溶于水的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度較大
(B) 分離乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同
(C)除去KNO3固體
中混雜的NaCl 重結(jié)晶 NaCl在水中的溶解度很大
(D) 除去丁醇中的乙醚 蒸餾 丁醇與乙醚的沸點(diǎn)相差較大
解析:(A)錯(cuò),萃取的原則之一是兩種溶劑互不相溶,但乙醇易溶于水中,故不能分離; (B)錯(cuò),分液原理是分離互不相溶的液體,乙酸乙酯和乙醇均為液體有機(jī)物,可以互溶; (C)錯(cuò),重結(jié)晶可以分離KNO3中混雜的NaCl是因?yàn)镵NO3的溶解度隨溫度變化比NaCl大.
答案:(D)
例5 (2013年廣西理綜)下列操作不能達(dá)到目的的是( )
選項(xiàng) 目的 操作
(A)配制100 mL 1.0 mol/L CuSO4溶液 將25 g CuSO4•5H20溶于100 mL蒸餾水中
(B)除去KNO3中少量NaCl 將混合物制成熱的飽和溶液,冷卻結(jié)晶,過濾
(C) 在溶液中將MnO-4完全轉(zhuǎn)化為Mn2+ 向酸性KMnO4溶液中滴加H2O2溶液至紫色消失
(D) 確定NaCl溶液中是否混有Na2CO3 取少量溶液滴加CaCl2溶液,觀察是否出現(xiàn)白色渾濁
答案:(A)
解析:25 g CuSO4•5H20溶于100 mL蒸餾水中體積會(huì)發(fā)生變化, 不再是100 mL,所以(A)項(xiàng)錯(cuò)誤;(B)項(xiàng)利用KNO3在水中的溶解度隨溫度變化相差較大,而NaCl變化不大,從而將混合物制成熱的飽和溶液,冷卻結(jié)晶,過濾得到純凈的KNO3;(C)項(xiàng)雙氧水可還原酸性高錳酸鉀,當(dāng)溶液紫色消失證明MnO-4完全轉(zhuǎn)化為Mn2+;(D)項(xiàng)溶液中若混有Na2CO3,加入CaCl2溶液會(huì)出現(xiàn)白色碳酸鈣渾濁.
4. 定量實(shí)驗(yàn)誤差分析
例6 (2013年天津化學(xué))下列實(shí)驗(yàn)誤差分析錯(cuò)誤的是( )
(A) 用濕潤的pH試紙測稀堿液的pH,測定值偏小
(B) 用容量瓶配置溶液,定容時(shí)俯視刻度線,所配溶液濃度偏小
(C) 滴定前滴定管內(nèi)無氣泡,終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)有氣泡,所測體積偏小
下面舉例分析.
一、有機(jī)物的鑒別、檢驗(yàn)
例1下列敘述錯(cuò)誤的是().
A.用金屬鈉可區(qū)分乙醇和乙醚
B.用高錳酸鉀酸性溶液可區(qū)分己烷和3-己烯
C.用水可區(qū)分苯和溴苯
D.用新制的銀氨溶液可區(qū)分甲酸甲酯和乙醛
分析:乙醇含有羥基可被鈉置換產(chǎn)生氫氣,而乙醚不含有羥基不能產(chǎn)生氫氣,A選項(xiàng)正確;己烷是飽和烴,不與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng),溶液只分層,3-己烯是不飽和烴含有碳碳雙鍵,能被高錳酸鉀酸性溶液氧化,而使高錳酸鉀呈酸性溶液褪色,B選項(xiàng)正確;苯和溴苯都是無色油狀不溶于水的液體,但苯的密度小于水的密度在上層,溴苯的密度大與水的密度在下層,C選項(xiàng)正確;甲酸甲酯和乙醛都有醛基,與新制的銀氨溶液都能出現(xiàn)銀鏡,不能區(qū)分甲酸甲酯和乙醛,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.答案為D.
求解策略:D選項(xiàng)有人認(rèn)為不加熱是可以區(qū)分的,認(rèn)為甲酸甲酯不溶于水,分層,事實(shí)上甲酸甲酯是溶于水的,故不加熱也不能區(qū)分、最好用飽和的Na2CO3溶液,甲酸甲酯會(huì)分層,乙醛不分層.也可以用含酚酞NaOH溶液共熱,甲酸甲酯中顏色會(huì)變淺,乙醛只發(fā)生羥醛縮合,不影響NaOH顏色幾乎不變.
在解有機(jī)物的檢驗(yàn)與鑒別題時(shí),要根據(jù)有機(jī)物的官能團(tuán)性質(zhì)選擇試劑和方法,力求選擇試劑廉價(jià)易得,現(xiàn)象明顯,裝置簡單,操作簡便,方案最佳.在解題時(shí),要準(zhǔn)確觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,如沉淀的生成和溶解、氣體的產(chǎn)生和氣味、顏色的變化等,再進(jìn)行判斷推理.記住常見的實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可以快速解題.
二、有機(jī)物的分離和提純
例2下列實(shí)驗(yàn)中,所采取的分離方法與對應(yīng)原理都正確的是().選項(xiàng)目的分離方法原理A分離溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中溶解度較大B分離乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇密度不同C除去KNO3固體中混雜的NaCl重結(jié)晶NaCl在水中溶解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸餾丁醇與乙醚的沸點(diǎn)相差較大分析:A項(xiàng),乙醇與水任意比例互溶,所以不能用乙醇作萃取劑,應(yīng)該用四氯化碳或苯作萃取劑,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),乙酸乙酯能溶解于乙醇,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤,應(yīng)該用飽和碳酸鈉溶液,采用分液的方法.C項(xiàng),KNO3的溶解度隨溫度升高而變化很大,NaCl的溶解度隨溫度升高而變化不大,因此除去KNO3固體中混雜的NaCl應(yīng)該讓KNO3析出,采用冷卻重結(jié)晶的方法,C項(xiàng)方法雖正確,但原理錯(cuò)誤.D項(xiàng),丁醇與乙醚的沸點(diǎn)相差很大,所以采用蒸餾的方法.答案為D.
求解策略:萃取、分液、蒸餾、重結(jié)晶都是基本實(shí)驗(yàn)操作.要熟練掌握這些操作的基本要點(diǎn),再根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)特點(diǎn)選擇合適的分離提純方案.準(zhǔn)確理解除雜三原則(不增、不減、易分離),多總結(jié)、多歸納分離提純的方法定能觸類旁通.常用的方法歸納如下:①洗氣法:此法適用于除去氣體有機(jī)物中的氣體雜質(zhì).所用的吸收劑為液體.如除去乙烯中混有的二氧化硫氣體可將混合氣體通過盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶裝置.②分液法:用加入萃取劑分液的方法將液體有機(jī)物中的雜質(zhì)除去.③蒸餾分餾法:對于互溶液體的有機(jī)混合物,利用各成分沸點(diǎn)相差很大的性質(zhì),利用蒸餾(分餾)可進(jìn)行分離.④重結(jié)晶法:將晶體進(jìn)行溶解或熔融而后又重新從溶液或熔體里析出晶體的過程稱之為重結(jié)晶(或再結(jié)晶).⑤滲析法:使用半透膜,使離子或小分子從有機(jī)物膠體中分離出來.⑥鹽析法:利用有機(jī)物在加入某些無機(jī)鹽時(shí)溶解度降低的性質(zhì)而進(jìn)行分離.
三、有機(jī)反應(yīng)條件的選擇
例3下列敘述中,錯(cuò)誤的是().
A.苯與濃硝酸、濃硫酸共熱并保持55℃~60℃的溫度下反應(yīng)生成硝基苯
B.苯乙烯在合適條件下催化加氫可生成乙基環(huán)己烷
C.乙烯與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)生成1,2-二溴乙烷
D.甲苯與氯氣在光照下反應(yīng)主要生成2,4-二氯甲苯
分析:苯與濃硝酸、濃硫酸在55-60℃反應(yīng)生成硝基苯,A正確;苯乙烯催化加氫可生成乙基環(huán)己烷,B正確;乙烯與溴的四氯化碳溶液發(fā)生加成反應(yīng),生成1,2-二溴乙烷,C正確;甲苯與氯氣在光照下主要發(fā)生側(cè)鏈上的取代反應(yīng),生成C6H5-CH2Cl,D錯(cuò)誤.答案為D.
求解策略:記住反應(yīng)物及生成物的特點(diǎn)、反應(yīng)條件、反應(yīng)類型,掌握重要物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)是解此類題的基礎(chǔ).特別是對于重要實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法要多歸納多總結(jié)多記憶,如常見的加熱方法與溫度計(jì)的使用方法等.
四、有機(jī)物的制備
例4溴苯是一種化工原料,實(shí)驗(yàn)室合成溴苯的裝置示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)如下.
苯溴溴苯密度/g?cm-30.883.101.50沸點(diǎn)/℃8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步驟回答問題:
(1)在a中加入15 mL無水苯和少量鐵屑.在b中小心加入4.0 mL液態(tài)溴.向a中滴入幾滴溴,有白色煙霧產(chǎn)生,是因?yàn)樯闪藲怏w.繼續(xù)滴加至液溴滴完.裝置d的作用是.
(2)液溴滴完后,經(jīng)過下列步驟分離提純:①向a中加入10 mL水,然后過濾除去未反應(yīng)的鐵屑;②濾液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗滌.NaOH溶液洗滌的作用是;③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣,靜置、過濾.加入氯化鈣的目的 .
(3)經(jīng)以上分離操作后,粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為,要進(jìn)一步提純,下列操作中必須的是(填入正確選項(xiàng)前的字母).
A.重結(jié)晶B.過濾C.蒸餾D.萃取
(4)在該實(shí)驗(yàn)中,a的容積最適合的是(填入正確選項(xiàng)前的字母).
A.25mLB.50mL C.250mL D.500mL
分析:(1)應(yīng)了解苯合成溴苯的化學(xué)反應(yīng)方程式:C6H6 +Br2 C6H5Br+HBr,不難看出白色煙霧為HBr氣體.HBr氣體污染環(huán)境,必須用強(qiáng)堿中和除去.盛有NaOH溶液的d是吸收HBr和Br2的.(2)主要敘述了反應(yīng)產(chǎn)物的后處理步驟.反應(yīng)結(jié)束后,首先向a中加入10 mL水,目的是過濾除去未反應(yīng)的鐵屑.在有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中,一般要得到純凈的液體化合物,在液體化合物之間沸點(diǎn)相差30℃以上者,可以通過蒸餾.但在蒸餾前對液體的混合物一定要進(jìn)行洗滌、干燥或萃取、干燥等步驟,以保證除去反應(yīng)和后處理過程中的酸、堿、催化劑和微量的水分.因此向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣的目的就是干燥,防止蒸溜出的溴苯渾濁.(3)經(jīng)上述洗滌、分離和干燥操作后,反應(yīng)產(chǎn)物中已經(jīng)除去了Br2、HBr和微量的水.由于苯和溴苯之間的沸點(diǎn)相差近80℃,所以完全可以通過蒸餾的方法進(jìn)行提純.故C是正確的選項(xiàng).(4)主要考查考生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器使用規(guī)則的掌握情況.教材中提到在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中“盛放液體的量不能夠超過燒瓶容積的2/3 ,也不能夠太少.”所以在該實(shí)驗(yàn)中按照所加原料的體積為:苯15mL,液溴4mL,再加上反應(yīng)結(jié)束后10mL水.選項(xiàng)A太小,選項(xiàng)C和D又太大,因此a的容積最適合的正確選項(xiàng)應(yīng)該B.
答案:(1)HBr吸收HBr和Br2(2)除去HBr和未反應(yīng)的Br2干燥(3)苯C(4)B
求解策略:該題通過對苯在鐵催化劑存在下與溴反應(yīng)制備溴苯的實(shí)驗(yàn),給出了該反應(yīng)的各個(gè)操作技術(shù)和細(xì)節(jié)的描述,考查考生運(yùn)用化學(xué)知識于實(shí)驗(yàn),解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)際問題的能力.該題目對于親自動(dòng)手做過相關(guān)實(shí)驗(yàn)的考生應(yīng)該不難.近年的實(shí)驗(yàn)大題中能直接作答的問題越來越少.學(xué)生必須全面掌握實(shí)驗(yàn)的目的,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,實(shí)驗(yàn)操作,才能給出答案.特別是化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作有著學(xué)科的相應(yīng)規(guī)范和要求,解題時(shí)要掌握基本的思維方法,注意實(shí)驗(yàn)條件,了解常規(guī)操作方法、要點(diǎn)、原理.比如,對“蒸餾的目的”進(jìn)行設(shè)問,答案可能是“蒸出產(chǎn)物,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行”或者“蒸餾回收溶劑”,也可能是“對產(chǎn)物分離提純”等.如果不全面考慮,就容易錯(cuò)答.針對高考實(shí)驗(yàn)題的這一特點(diǎn),考生在備考時(shí),對教材中的實(shí)驗(yàn)應(yīng)從如下幾個(gè)方面加以總結(jié)歸納:①實(shí)驗(yàn)原理(包括主反應(yīng)與副反應(yīng)及反應(yīng)條件、反應(yīng)特點(diǎn));②實(shí)驗(yàn)用品(包括儀器與使用及藥品的配置、用量和特殊的用途);③實(shí)驗(yàn)操作(包括實(shí)驗(yàn)裝置圖與實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng));④實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(包括制備實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象);⑤產(chǎn)品的收集、分離、提純及檢驗(yàn);⑥其他問題(包括氣密性、加熱方法及實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用等.
關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);意義;目標(biāo);改進(jìn)
在初中教學(xué)過程中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是重要的一環(huán)。作為一種幫助學(xué)生理解書本中的概念和理論的工具,化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于開拓學(xué)生的思維和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能。從生動(dòng)直觀的理解提高到抽象的思維,使學(xué)生牢固地掌握這些知識。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)里有許多是關(guān)于物質(zhì)的制備和性質(zhì)以及各類物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的內(nèi)容。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法、寫出所需的儀器和藥品、繪出實(shí)驗(yàn)裝置圖、說明操作過程,然后通過實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來解答問題。在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)要用到許多儀器,有些簡單的裝置要自己裝配;還有許多基本操作,都有一定的規(guī)范。
一、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)
為了有效地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢,挖掘?qū)嶒?yàn)資源,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的氛圍中提高學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣,作為一名化學(xué)教師,我認(rèn)為在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要做到以下幾個(gè)方面:
1.規(guī)范操作步驟和習(xí)慣
化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的操作雖說很簡單,但仍具有一定的危險(xiǎn)性,實(shí)驗(yàn)過程中易發(fā)生一些意外事故。因此,出于對學(xué)生安全的負(fù)責(zé),教師一定要詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)步驟和安全操作,必要時(shí)可配以實(shí)驗(yàn)演示,讓學(xué)生了解安全操作規(guī)范,逐漸讓他們養(yǎng)成良好的習(xí)慣。
2.增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性
培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣最好的方式就是增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性,讓學(xué)生樂于做化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如有一個(gè)實(shí)驗(yàn)用2~3個(gè)廣口瓶,分別置于室溫、用冰塊包圍、50 ℃水浴,并且分別充滿氧氣,然后投入果肉。讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。教師可以讓學(xué)生親自觸摸這三種物質(zhì),區(qū)分這三者的溫度差異,并讓三個(gè)學(xué)生分別主管一個(gè)廣口瓶,讓這三個(gè)學(xué)生分別敘述這三個(gè)廣口瓶中果肉的變化。
3.尊重科學(xué),鼓勵(lì)創(chuàng)新
初中的學(xué)生處于一個(gè)愛幻想的年齡階段,學(xué)生們愛動(dòng)腦、愛創(chuàng)新。但是,創(chuàng)新也需要有科學(xué)根據(jù),不能主觀猜測假想。培養(yǎng)創(chuàng)新精神要以自主實(shí)驗(yàn)為主,還要輔以演示實(shí)驗(yàn)。在新的教學(xué)理念下注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,學(xué)生自身要積極地參與進(jìn)來。所以,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師不能純粹以演示實(shí)驗(yàn)代替一切,鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦。
二、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)
筆者結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多地方可改進(jìn),概括為以下幾個(gè)方面:
1.改進(jìn)二氧化碳的制取
例如,在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們總是用大理石或石灰石與稀鹽酸反應(yīng)而不用稀硫酸制取二氧化碳,為了能夠解除學(xué)生的疑惑,我們可以做一個(gè)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn):分別觀察石灰石與稀硫酸、碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象,作出對比,學(xué)生就能很容易得到答案。
2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置
現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)裝置雖可準(zhǔn)確測出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但有的實(shí)驗(yàn)裝置存在一定弊端,課堂的實(shí)驗(yàn)操作有不便之處。例如在做飽和溶液不同的溶液的制備和蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)時(shí),現(xiàn)有的酒精燈和蒸發(fā)器具等設(shè)備操作麻煩,而且這種裝置不能得出溶液結(jié)晶時(shí)的溫度,為此,我們可采用現(xiàn)代的技術(shù)設(shè)備,在不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí),還能得到更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3.將多媒體教學(xué)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中
采用先進(jìn)的科技,模擬實(shí)驗(yàn)的過程,真實(shí)地再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的情景。這種應(yīng)用方法不僅可以保證學(xué)生的安全,還能夠讓學(xué)生清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過程,達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。
總之,要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,每一個(gè)教師都要做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,仔細(xì)對待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中的環(huán)節(jié)。但是實(shí)驗(yàn)的目的不僅在于讓學(xué)生獲得更多的知識,更在于重現(xiàn)知識的來源,提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,必須要重視實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié),使學(xué)生能夠認(rèn)知物質(zhì)的變化原理,并且要理論聯(lián)系實(shí)際,把生活中的一些現(xiàn)象與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué) 高職院校 化學(xué)教育
綠色化學(xué)是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子,在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段。綠色化學(xué)在過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。它不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染,而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染,從而在根本上切斷污染源,其在節(jié)約能源、防治環(huán)境污染、保障人類安全與健康等方面,發(fā)揮著重要作用。化學(xué)教育由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成,高職院校應(yīng)在化學(xué)教育的全過程中實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)的意識。
理論教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
在理論上要實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué),首先要培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識。這就要求教師必須有強(qiáng)烈的綠色意識,只有具備了綠色化學(xué)意識才能產(chǎn)生積極的行為效果,才能對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),從而使綠色化學(xué)的理念滲透到學(xué)生的思想中。因此,高職院校化學(xué)教師對于綠色化學(xué)的有關(guān)知識要有充分的了解和掌握,并且要將知識運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識,讓學(xué)生充分理解并接納綠色化學(xué)知識。綠色化學(xué)理念提倡的是教學(xué)手段的現(xiàn)代化以及教學(xué)方法多樣性。因此,要將現(xiàn)代化的教學(xué)手段運(yùn)用到化學(xué)教學(xué)中,要開展多媒體教學(xué),利用多媒體技術(shù),將綠色化學(xué)理念通過圖、文、聲、像和三維動(dòng)畫等方式展現(xiàn)出來。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
1.采用微量化實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近年來新興的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,是指在微型化的實(shí)驗(yàn)裝置中,盡可能少的采用試劑來獲取化學(xué)結(jié)果,這種方法能使得中間生成物的轉(zhuǎn)移的過程盡可能的減少。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)象明顯、節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料、節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間、減少污染、實(shí)驗(yàn)效果好、安全且攜帶方便。一般情況下,微型實(shí)驗(yàn)的試劑量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)試劑量的1/10~1/1000,與綠色化學(xué)的宗旨完全吻合,因此,應(yīng)該大力提倡并且給予實(shí)施。高職院校應(yīng)該在保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)效果好的前提下開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中用常量儀器降低試劑的濃度,以及試劑的用量盡可能的降到最低。如與原來的實(shí)驗(yàn)相比,乙酰水楊酸實(shí)驗(yàn)微型化、乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)微型化試劑的用量減少了l/10~l/5,也縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)一方面降低了經(jīng)濟(jì)成本,另一方面還具有環(huán)保價(jià)值。
2.盡量選擇系列化實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)實(shí)驗(yàn)或組合實(shí)驗(yàn)
選擇系列化實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)實(shí)驗(yàn)或組合實(shí)驗(yàn)有利于實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物循環(huán)使用。用前一實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為后一實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物,以減少試劑用量和環(huán)境污染。如乙醇系列實(shí)驗(yàn):工業(yè)酒精-95%的乙醇-乙酸乙酯-乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)測定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酸乙酯;乙酰水楊酸系列。在合成實(shí)驗(yàn)“硅鎢酸催化合成乙酰水楊酸”中,學(xué)生合成的產(chǎn)品粗品可以為基本操作實(shí)驗(yàn)“重結(jié)晶”之用,學(xué)生精制以后的乙酰水楊酸純品又可為基本操作實(shí)驗(yàn)“熔點(diǎn)的測定”之用,同時(shí)又可為薄層層析實(shí)驗(yàn)所用,如條件允許,還可以作為樣品進(jìn)行紅外吸收光譜測定實(shí)驗(yàn)。在“乙二酸綠色合成與表征”實(shí)驗(yàn)中,對合成的乙二酸粗產(chǎn)品可作為“重結(jié)晶”實(shí)驗(yàn)的原料;重結(jié)晶后的產(chǎn)物既可以作為“熔點(diǎn)測定”實(shí)驗(yàn)及“酸堿滴定”實(shí)驗(yàn)的試劑,又可以作為“有機(jī)元素分析”實(shí)驗(yàn)的樣品。
3.重視“三廢”處理,實(shí)現(xiàn)污染最低化
綠色化學(xué)的宗旨是從源頭上對污染進(jìn)行阻止,因此,應(yīng)該用化學(xué)的方法對實(shí)驗(yàn)室的“三廢”進(jìn)行處理,采取回收再利用的舉措。一方面實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念,另外一方面節(jié)約了實(shí)驗(yàn)開支。在進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)過程中,應(yīng)該將重視“三廢”處理,實(shí)現(xiàn)污染最低化作為高職院校綠色化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要原則。從學(xué)生剛開始接觸實(shí)驗(yàn)室時(shí),就應(yīng)該將“三廢”不經(jīng)處理直接排放造成的危害滲透到學(xué)生的意識里,樹立高職院校學(xué)生綠色化學(xué)的理念,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。另外,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要增加研究實(shí)驗(yàn)后廢棄物無害化的處理這一環(huán)節(jié),使得學(xué)生對于回收實(shí)驗(yàn)廢棄物有足夠的重視,實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)再利用,從而將污染控制到最低。如常見有機(jī)溶劑的回收利用,廢氣的吸附,校園雨水酸度的測定及水質(zhì)凈化,含重金屬實(shí)驗(yàn)廢液的分類回收處理等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)貼近實(shí)際生活,在實(shí)驗(yàn)過程中能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,能加強(qiáng)學(xué)生的綠色化學(xué)的意識。
4.采用多媒體輔助教學(xué),實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化
多媒體技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用和發(fā)展對于自然資源的保護(hù)以及降低實(shí)驗(yàn)環(huán)境的污染具有重要作用。多媒體技術(shù)能將設(shè)備比較復(fù)雜、反應(yīng)速度慢以及操作條件苛刻或者是一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開展的實(shí)驗(yàn)用生動(dòng)的多媒體形式展現(xiàn)在學(xué)生的眼前,寓教于樂,增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外,對于有一些藥品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是環(huán)境污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn),在教學(xué)過程中,可以用多媒體進(jìn)行模擬演示實(shí)驗(yàn),這樣既完成了教學(xué)任務(wù),還將綠色化學(xué)的教學(xué)理論滲透到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中。如芳烴和鹵代烴的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),改用計(jì)算機(jī)模擬教學(xué),無污染,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,教學(xué)效果顯著。
總之,在高職院校化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育,是素質(zhì)教育的一項(xiàng)重要的內(nèi)容,也是培養(yǎng)學(xué)生對社會(huì)、對將來責(zé)任感的一項(xiàng)重要的舉措。有助于提高學(xué)生的環(huán)保意識,提高學(xué)生環(huán)保的能力,同時(shí)還有助于從根本上阻止污染,改善環(huán)境,提高化學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]張康華,曹小華,謝寶華.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)教育[J].2010,29(05):123-126.
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