《综合实验设计》教案3-1

综合实验设计》教案

课标要求

1．能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化。

2．能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理。3．能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。

课标解读

1．熟悉各类实验的仪器使用，学会综合实验设计，培养综合实验设计创新思想。2．能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理。

3．能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。

教学地位

本课题是选修6中最后一节，为选学内容，但本节课涉及到的内容也比较重要，如启普发生器的使用，创新实验的设计等在近年全国高考的理综测试卷中，每年都至少有一道化学实验试题具有开放性的特征，所以本节课也不能忽视。

新课导入

美国“阿波罗登月计划”总指挥韦伯在“阿波罗”登月成功后曾说：“‘阿波罗计划'中没有一项新发明的技术，都是现成的技术，关键在于综合。”

综合也是创新，实验设计创新是建立在课本的基础实验之上，没有基本实验方法与技能就谈不上实验设计的创新，实验的创新是实验的生命，它包括新实验的设计和旧实验的改进，实验设计的创新往往体现在以下方面，即：一个实验的多种现象，一个实验现象的多种原因，一种仪器的多种用途，一个用途的多种装置，一个仪器的多种用法，一种物质的多种制法，一组物质的多种鉴别方法等。这对培养我们的发散思维具有重要的作用和意义。

在本课题中，我们将综合利用现已掌握的各种知识和技能，进行实验设计上的“创新” 尝试。

教学过程

一、装置的改进与创新

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1．启普发生器

(1)组成：启普发生器由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。

⑵工作原理：(以稀硫酸和锌粒制H2为例)

打开活塞，容器内压强与外界大气压相同，球形漏斗内的稀硫酸在重力作用下流到容器内，与锌粒接触，产生氢气；关上活塞后，氢气继续生成，此时容器内的压强大于外界大气压，压力将酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，氢气不再产生。

(3) 使用范围：启普发生器适用于块状固体与液体试剂在常温条件下制取气体。如氢气、二氧化碳等气体。

(4) 气密性的检验：

使用前应先检查装置的气密性，方法是开启旋塞，向球形漏斗中加水，当水充满容器下部的半球体时关闭旋

塞，继续加水，使水上升到球形漏斗中。静置片刻，观察水面是否下降，如果下降说明漏气，反之不漏气。

(4------ 水

\ 氨气或

~T~氯化氢

7 气体

2 •如上图所示，准备好装置和试剂，确信烧瓶塞紧后，将滴管内水滴入烧瓶，观察到的现象是烧瓶内的气球膨胀，原因是：滴入水后，大量气体溶解于水，使烧瓶内压强减小，小于大气压，利用大气压使气球在烧瓶内膨胀。此实验的原理与喷泉实验原理相似。

【思考题1】图中两个气体发生装置有什么异同？各有什么特点？

气体发生装置

【提示】仪器不同、装置不同，但所依据的原理相同，都适用于块状固体跟液体的反应,

不需要加热。

3•用玻璃管弯制成的U形管、T形管、软胶管、弹簧夹等连接成如上图所示装置。U形管中加入适量红色水溶液，即得简易U形气压计。

将此装置用于以下实验：

①溶解热效应、反应热效应实验

实验时，先按图示将实验装置连接好。在U形管内加入少量品红溶液（或红墨水）。打开T 形管上的弹簧夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧弹簧夹。然后将A中液体逐滴滴入B中，观察现象。

反应物

U形管中的现象实验结论

A B

浓硫酸水U形管中液面左低右咼浓硫酸与水混合放热

水硝酸铵U形管中液面右低左咼硝酸铵与水混合吸热

水过氧化钠U形管中液面左低右咼Na2O2与水反应放热

将铁钉放在如下图所示的试剂瓶中，用饱和食盐水浸泡，过一段时间观察，U形管中液面右低左高，说明发生的是吸氧腐蚀，相关的电极反应式为

—2+

负极：2Fe—4e =2Fe ;

正极：O2+ 2H 20 + 4e—=40H —。

•铁钉 NaCl 溶液

可见，此装置的应用可以归纳为两类：有气体量变化 （增加或减少）的实验，如上述实验

② ；有温度变化从而使气体体积发生变化的实验，如上述实验①。

二、综合实验设计程序

1 •确定实验设计项目。

2•前期准备工作：针对所选项目相关的知识、仪器、技术等问题查阅资料，做好理论、 技术和装置上的准

备。

3.提出设计方案初稿。 4 •检验设计实验的效果。 5 •写出实验设计报告。

报告中应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验用品、实验安全、实验装置图、实 验步骤和实验现象记录，对记录的整理分析及实验结论等。

【思考题2】化学实验方案设计的一般思路是什么？ 【提示】

三、实验设计的创新 【问题导思】

① 实验设计的创新包括哪些方面？

【提示】包括实验原理、实验装置、实验效果、实验步骤与程序、实验安全等方面的创 新。 ② 实验装置、仪器的创新指哪些方面？

【提示】主要包括仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等方面。 实验设计的创新包括以下几个方面：

（1）实验原理的创新，如与其他学科的综合、新反应的应用、新的检测手段的应用等。

⑵实验装置、仪器的创新，如仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等。 ⑶实验效果的创新，如视觉效果一一实验现象明显 （如颜色变化、能量变化、气体的产 生等）、应用多媒体手段放大或模拟、现代实验技术

（数字化采集器、光谱分析法 ）的应用等。

⑷实验步骤与程序的创新，如简化、快速、安全等。

优化 方案

具体 设计

械 I

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