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新课程背景下高中化学实验的创新途径

更新时间:2010-8-20:  来源:毕业论文

新课程背景下高中化学实验的创新途径
摘要:化学是以实验为基础的学科,新课程背景下,如何对化学实验创新是我们教师研究的重要课题。对化学实验的创新途径很多,主要包括实验反应条件的优化和反应装置的创新两方面。
关键词:化学实验  创新  实验条件的优化 实验装置的改进
“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不揭动力。”教育,特别是中学教育是培养创新人才,建立创新思维的关键。因此,中学教学素质教育中创新意识的建立显得尤为重要。创新意识在学校中的落实,其主要途径是课堂教育,而化学是以实验为基础的学科。那么,新课程背景下,如何对化学实验创新是我们教师研究的重要课题。
   对化学实验的创新途径很多,本文就实验反应条件的优化和反应装置的创新两方面浅谈自己的看法。
一、 实验反应条件的优化
实验反应条件的选择和控制是决定实验成败的关键,因此为了使实验效果更加理想,就需要实验者对实验的最佳反应条件进行探究。
  案例一:酯化反应实验条件的优化
         酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、粘合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:
浓硫酸
          CH3COOH+C2H5OH——-→ C2H5OOCCH3+H2O

  【提出问题:】
⑴ 欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有那些?
(2)此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成什么问题?。
(3)目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催    化剂,且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)。
反应温度/℃ 转化率(%) 选择性(%)* 反应时间/h
40 77.8 100 2本文来自六*维*论-文|网
60 92.3 100 3
80 92.6 100 2
120 94.5 98.7 6
*选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
①根据表中数据,下列 (填字母)为该反应的最佳条件。
A.120℃,4h B.80℃,2h C.℃60℃,4h D.40℃,3h
②当反应温度达到120℃时,反应选择性降低的原因可能是什么?
【分析认识:】  根据化学平衡原理,本实验要提高乙酸的转化率即平衡正向移动,可以增加另一种反应物乙醇的浓度或移去生成物乙酸乙酯;本实验中的浓硫酸产生大量的酸性废液,而且使部分原料炭化。根据上表数据,综合考虑转化率和选择性,应控制温度为80℃,但此温度下反应物容易挥发,所以反应温度需控制在60℃左右为宜。在120℃时,乙醇脱水生成乙醚,选择性降低。
从案例1可以看出:实验反应条件的控制对实验结果至关重要,在寻求最佳条件的过程中,教师引导学生充分利用自己的学科知识和掌握的科学实验方法,借助细致的观察和较强的推理判断能力,通过实验探究得出完成此实验的最佳反应条件。
【总结提高:】 我们教师在充当了引导者的角色,将实验的主动权交给学生的同时,也应加强自身的实验研究水平,特别是加强科学研究方法的学习,这样才能给予学生适时的科学的指导,以提高整体的实验研究水平。可见,即使一个看似极为普通的实验,给实验者的挖掘空间还是挺大的,教师更要在教学中注意引导和发挥学生的主观能动性,将实验对于学生学习学科知识和培养能力方面的作用尽量发挥到最大限度。
二、 实验反应装置的创新
 实验反应装置是化学实验的重要组成部分,实验反应装置的改进对实验效果的优化和实验价值的更好体现有很好的促进作用。实验反应装置的创新包括装置、仪器的改进,简单装置的有机组合,模拟工业装置的运用以及源于日常生活的经济型装置的使用。
 案例二 : 氯气的性质实验
氯气有毒且装置复杂,在实验室及课堂上制取并验证其性质一直是个难点,通过改进其装置可以突破难点,也可以收到很好的实验效果。附表如下:
 氯气的性质实验的常规装置 氯气的性质实验的微型装置
实验药品及用量 二氧化锰(5克)、浓盐酸(30ML)、溴化钾溶液(5ML)、碘化钾溶液(5ML)、淀粉溶液(少许)、氢氧化钠溶液(5ML)、酚酞试液(少许)、硫酸亚铁溶液(5ML)、硫氰化钾溶液(少许) 浓盐酸(1ML)、氯酸钾晶体(0.5克)、溴化钾溶液(3d)、碘化钾溶液(3d)、淀粉溶液(少许)、氢氧化钠溶液(3d)、酚酞试液(少许)、硫酸亚铁溶液(3d)、硫氰化钾溶液(少许)
主要实验仪器 铁架台、 酒精灯、 烧瓶、 导管若干、 集气瓶、 试管(5支)
 培养皿(一个)、表面皿(一个)、滴管(5支)
实验步骤 (1) 连接好仪器
(2) 检验装置气密性
(3) 点燃酒精灯制氯气
(4) 观察实验现象
装置如图:毕业论文http://www.lwfree.cn/
A二氧化锰+浓盐酸  B溴化钾溶液
C碘化钾+淀粉溶液
D氢氧化钠溶液+酚酞试液
E氢氧化钠溶液 
需要时间10分钟左右
 (1) 在培养皿中间放氯酸钾晶体
(2) 在培养皿中氯酸钾晶体周围分别滴加3滴溴化钾溶液、碘化钾溶液、氢氧化钠溶液、硫酸亚铁溶液
(3) 在氯酸钾晶体上滴加几滴浓盐酸,在碘化钾溶液上滴加淀粉溶液少许,在氢氧化钠溶液上滴加硫氰化钾溶液少许
(4) 在培养皿上盖上表面皿,观察现象
装置如图:
A浓盐酸+氯酸钾晶体
B碘化钾+淀粉溶液
C硫酸亚铁溶液+硫氰化钾溶液
D氢氧化钠溶液+酚酞试液
E溴化钾溶液
 
需要时间2分钟左右
评价 实验复杂 仪器多 药品用量大 污染空气 实验简单 不需加热 仪器少 药品用量少 不污染环境
【分析认识】从案例2可以看出:改进后的实验反应装置具有清洁无污染、装置简洁、操作步骤简单等优点,同时也使实验现象更加明显。通过实验的改进,使得学生的思维不再受教材内容的限制,让他们从中受到启发,形成学会自主设计实验装置的意识,这对于他们的创造能力的培养具有极大的促进作用。
【总结提高】实验装置改进有许多方面,不仅仅局限于实验室仪器和装置的简单组合和安装,还有一些源于生活的实验仪器(如针筒、塑料瓶、自封袋等)替代品的巧妙组合和应用。
“创新实验”教学方法的目的是提高化学教学质量,如何更好的落实在课堂教学中还存在问题需继续研究讨论加以改进。作者:甄艳丽
主要参考文献:
强光银:中学化学课堂创新教育教学模式探讨,《中学化学教学参考》
左丽萍:化学教学中学生创新能力的培养,《中学化学教学参考》
王祖浩 王程杰 .中学化学创新实验[M].南宁:广西教育出版社,2007.1:15-28,1516

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