高三化學總復習（化學實驗）教案(文件)

　

【正文】 沸點，不必加瓷片。對于易成為蒸氣從反應裝置逸出的產物，當生成量不大時，可考慮通過導管時以空氣自然冷卻后收集。若制備液溴，最好將接受器放在冰水中冷卻，使溴蒸氣較充分地冷凝成液溴。例如，在試管中通過硝化反應制硝基苯時，因硝基苯是高沸點的液體，不能從制備裝置中蒸出，在反應結束時，應將冷卻后的混合液小心倒入盛冷水的燒杯中，密度較大、不溶于水的硝基苯沉到水底，再用分液的方法分離。4．物質的分離提純混合物中各組成成分的分離和含雜質的不純物的提純(除雜質)，是一類重要的化學實驗技能。(1)固體混合物的分離提純一般說來，用物理方法較易分開的混合物，可優先考慮使用物理方法分離。分離鋅和銅的混合物可用此法；“沉淀法”，即：先將混合物溶解制成溶液，加入某種試劑使其中一種物質沉淀，分出沉淀后，向沉淀中加入某種物質使之重新變為原來的物質。用化學方法將溶解于溶液中不同溶質分開，或者除去溶液中某種雜質，方法參見“沉淀法”、“轉化法”，不再贅述。例如，為除去一氧化碳中混有的二氧化碳，可使混合氣體通過盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，二氧化碳轉化為碳酸鈉進入溶液，一氧化碳不溶解，達到提純的目的。二、從比較中把握實驗知識與技能的能力比較，是人們在思想上確定事物之間的異同和關系的思維過程。在化學實驗中，很多事物、概念、原理、操作具有可比性，具有內在的聯系和區別。比較的常用思路是：找出并列概念的屬概念，即它們的上位概念，從共性上認識它們的共同屬性與內在聯系；具體比較它們的涵義和應用范圍，抓住它們的異同；找出或剖析典型事例，并通過相同點、不同點和聯系三個方面，領會相關的概念。區別物質，不一定要對物質的所有組成元素(原子或離子等)進行全面檢驗，只要能用化學實驗區別出來即可；鑒定的對象物質常是一種，關鍵在“定”。又如，鑒定某鹽是Na2CO3，對象物質僅為一種，此時既需檢出Na+、又需檢出CO32，還需排除HCO3，需要做三個實驗：取試樣的溶液做焰色反應，焰色黃，確認含Na+；取試樣的溶液加入鹽酸，放出的氣體無刺激性氣味，能使澄清石灰水變渾濁，取試樣的溶液煮沸，不產生使澄清石灰水變渾濁的氣體，確認含CO32(不含HCO3)。2．比較相關的化學實驗一些相關的化學實驗，不論從實驗原理、實驗裝置或實驗操作等方面，只要具有內在的聯系，又要具有可比性，適當運用比較的方法，可將已有實驗知識、技能遷移到解決新情境中的新問題，或者，對原有的化學實驗拓展、加深，形成更為完整的知識結構。這就決定了制氣裝置與收集方法的相似性，不難以C2H4制取方法遷移到CO的制取方法。(3)CO和C2H4比較，它具有毒性，這就要求CO性質實驗裝置的尾氣不得逸入空氣，又由于CO的化學性質決定，尾氣的處理可以使用在尖嘴處點燃使之轉化為CO2，不必刻意開發選取CO的吸收劑。(1)實驗的比較用排水法將三只大小相同的玻璃筒集滿C2HCOCO2(排水法可保證筒內無空氣)，同時分別倒插在三個水槽的液體中。故相同之下，C2H2可用排水法收集，CO2則最好不同排水法收集。這是CO2在水中溶解速率比C2H2在水中的溶解速率大的重要原因。(3)基本結論與氣體收集方法的總結實驗事實和理論探討表明：通常情況下可以用排水集氣法收集乙炔，不使用排水集氣法收集二氧化碳；二氧化碳在水中的溶解度和溶解速率都不很大，如果不是精密實驗，二氧化碳既可用排水集氣法收集，也可考慮用排水集氣法收集；在較精密的實驗中，為了減少二氧化碳的溶解，可采取排稀酸或排溫熱水的方法收集。但是，對于這些描述性知識、動作技能和對有關現象的感知必須深化，必須立足于理性的思考，深刻把握其實質。萃取實質是利用被萃取物在萃取劑和原來溶液的溶劑中溶解能力的明顯差異，使被萃取物依據一定的分配比率，大量地轉入萃取劑中以達到從較稀的溶液中提取物質的目的。”酒精易溶于水，顯然不能從溴水中萃取出溴。這是由于明顯的萃取過程和明顯的化學反應過程在同時進行，其實質已與我們所界定的單純溶解的萃取過程不能一概而論，加入這些物質并不能實現萃取時提取物質的預期目的。可見，從本質上講，溴的萃取劑應該是易溶解溴、與水不互溶且與溴在通常條件下不反應的有機溶劑。配制一定體積、一定物質的量濃度的某溶液的過程分為五步：稱量；溶解；轉移；定容；搖勻。同樣地，使用儀器進行各步操作時產生誤差的結果與原因，可以圍繞物質的量濃度公式展開討論。若用比較精密的分析天平，儀器誤差較小(如可稱準至103g或104g)，那么，敞口稱量時因氫氧化鉀潮解使實際稱得的氫氧化鉀質量小于理論值，氫氧化鉀物質的量小于所需值，這種稱量方法造成的誤差則不能允許。培養這類實驗知識、技能的應用能力，也必須抓住實驗的實質。由于溴乙烷的水解或消去一般在過量堿性溶液中進行，且通常反應未必進行完全，事實上轉化后的溶液仍呈堿性。可見，抓住實驗目的與本質，并綜合考慮由此派生出來的附加問題，是正確設計實驗操作順序的有效思路，對形成解決實驗實際問題的能力具有重要作用。如果在一定思辯基礎上得到的結論不符合事實，那么，必須修訂原有的認識，從新的理論層面加以考察，使理論說明符合實際。1．實驗現象及其分析有這樣一個有機實驗現象的問題：乙醇、甲苯、苯酚、苯甲酸、溴乙烷、葡萄糖、果糖、苯、乙烯和乙酸十種有機物，向其中在常溫下能使溴水褪色的是哪些物質。類似地，對葡萄糖和果糖、乙醇、乙酸等能否跟溴反應、能否使溴水褪色，如果沒有找到適于遷移運用的知識去推斷，可先做實驗，進行觀察，再分析原因。而且資料表明，果糖在酸性溶液中不能發生異構化，不能轉化為形成醛基。通常根據已有知識，可確定苯酚鈉溶液和石灰水通入適量二氧化碳會出現白色渾濁，該現象的產生是由于生成的苯酚和碳酸鈣微溶或難溶于水所致。據此，不難靈活地理解苯酚鈉稀溶液中通入適量二氧化碳不出現渾濁的現象。既然強調用無水醋酸鈉與堿石灰共熱制甲烷，此反應不能有水，而醋酸鈉晶體含水，使用醋酸晶體與堿石灰共熱必不能制得甲烷；二是做醋酸鈉晶體與堿石灰共熱的實驗看實驗結果。如果突出實踐第一的觀點，通過實驗觀察醋酸鈉晶體與堿石灰共熱的實驗結果，并能對此反應的條件做靈活的掌握和變通的解釋，不僅有助于實驗知識的運用，而且對培養良好思維品質、科學態度及方法都是有益的。即：2NO+O2 2NO2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)3NO2+H2O 2HNO3+NO　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)(1)3+(2)2 得到：4NO+3O2+2H2O 4HNO3已知NO與O2體積比(物質的量之比)為1∶1， 每4體積NO與4體積O2共8體積的混合氣體充分作用后余1體積O2，剩余氣體體積約為原體積的1／8。經查閱有關資料、文獻可知，在給定的反應體系中，除上述(1)、(2)兩個反應外，尚存在許多平行的和后續的反應，如：2NO2+H2O HNO2+HNO3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)NO2+NO+H2O 2HNO2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)4NO+O2+2H2O 4HNO2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (5)一種，而且還存在著較低價態的HNO2，實際消耗氧氣的量將要減少。但是，實際上存在著前述平行反應、后續反應，不可能按物質的量之比為4∶1全部轉化為硝酸，必有氧氣剩余，命題時希望得到OL的答案不符合事實，其它備選的體積值也無推斷的合理依據，因此，這是一個科學性有待商討的問題，如果允許回答“尚有一定體積的氧氣剩余”則比較合理。設計簡單實驗方案的課題主要包括：制取某物質的實驗，如制備無水氯化鋁；分離混合物或從混合物中提取某種物質的實驗，如從海帶中提取碘；驗證某個化學原理、化學概念或化學反應的實驗，如用簡單方法證明強酸或弱酸；確定物質組成的實驗，如檢驗H2還原CuO的紅色產物中是否含Cu2O等。完成這樣的任務，不僅要求有扎實的實驗知識和熟練的實驗技能技巧，還要能夠從題目。下面對實驗設計問題解答的具體過程及思路做一些歸納，并通過典型問題的分析幫助理解。五、簡單化學實驗方案的設計運用化學實驗知識和技能設計簡單實驗方案，是綜合能力和遷移能力的具體體現。這表明尊重實驗事實(包括量化的關系)和靈活、變通地處理實驗問題，對提高實驗能力和具體實驗問題的解決是多么重要。對于上述實驗的事實必須承認和尊重，對于設置的答案應予否定，對于不符合上述推斷的原因應從原理上找到合理的解釋。應該強調的是，對待從已有知識出發導出的某些量的關系如果不符事實，應該如何對待。大量實驗表明，醋酸鈉晶體與干燥的堿石灰混合共熱能夠順利制得甲烷，只是用無水醋酸鈉效果會更好。2．實驗結果及其分析有這樣一個氣體制備的問題：把醋酸鈉晶體(含結晶水)與干燥的堿石灰按一定比例混合并加熱，可以制出甲烷氣體嗎？依據已有知識，實驗室用無水醋酸鈉與堿石灰共熱的方法制甲烷。許多化學用書把苯酚的溶解性敘述為：“苯酚在水里溶解度不大”或“苯酚微溶于水”。因此，果糖不能使溴水褪色是有理論依據的。葡萄糖是醛糖，它與溴水的反應，不難從醛糖的還原性和溴水(類比氯水)的氧化性去認識。甲苯的分子可視為甲烷分子中的一個氫原子被苯基取代的產物，也應具有甲烷相似的光鹵代反應，在普通散射日光照的條件下可使溴水褪色。處理好尊重事實和思維發展的關系，不僅有助于系統地把握和運用實驗知識技能并形成實驗能力，而且對培養辯證唯物主義觀點和科學方法也具有重要意義。實事求是的科學態度與思維的靈活性存在辯證統一的關系。但是，此時轉化后溶液中有大量氫氧離子存在，發生反應產生氧化銀沉淀，且其顏色明顯干擾對溴化銀黃色沉淀的觀察，增加中和轉化后溶液的堿性這一中間環節是必要的。根據鹵代烴已有的知識，溴乙烷的水解和消去反應，均為可供使用的轉化方法。3．正確實驗操作步驟與順序的確定對于多步完成的實驗，如物質制備、混合物分離、物質的檢驗等，一方面應能依據實驗目的、要求設計出合理、有序的步驟。但是，若考慮到固體氫氧化鉀的潮解性，則后者更準確，誤差會更小。一定物質的量的某種固體溶質是通過稱量溶質的質量獲得的，應該嚴格按照天平使用規則和稱量固體的操作要求進行；溶解、轉移和定容的操作要領與細節，例如溶解時小心攪拌、防止濺失，轉移時沿玻璃棒小心傾倒和多次用適量水潤洗配溶液的燒杯內壁，仔細按規范要求定容等，均是為了使全部溶質進入所配的溶液，并準確控制所得溶液的體積，從而得到指定濃度的溶液；搖勻則是為了使所得溶液各個部分的濃度達到均勻，可避免加水稀釋時上下濃度不同造成實際取出的溶液濃度不符合要求。2．配制一定體積、一定物質的量濃度的溶液配制一定體積、一定物質的量濃度的某溶液，其定量的依據是物質的量濃度的基本公式。直餾汽油中的芳香烴如苯的同系物，在光、熱條件下跟溴可發生側鏈上的取代反應；教科書中所提到的“無色汽油”，如果是指無鉛汽油，或者含不飽和烴、或者含苯的同系物，或兼而有之，因此，即使把汽油用濃硫酸和KMhO4的硫酸溶液反復多次洗滌，所得的無色汽油用于萃取溴水中的溴，萃取層依然會緩慢褪色；同樣地，油酸、菜油等不飽和化合物在通常條件下可與溴發生碳碳不飽和的加成反應，氯仿可與溴在光照條件下發生取代反應。但是，若把溴水加到汽油、煤油、氯仿以及油酸、菜油、乙酸乙酯等有機溶劑中并振蕩，溴的顏色先因萃取富集于萃取層而加深，隨后顏色緩慢變淺直至褪成無色。這些基本認識源于對萃取實質的把握，應用于實際情境時似乎不應出現問題。下面是從實質上把握化學實驗知識與技能，以提高解決化學實際問題能力的一些實例。以上各例充分證明，運用比較的方法把握相關的化學實驗，有利于提高知識、技能的遷移能力，拓展、深化和創新能力，并能從更高的層面掌握結構化的知識，有助于實驗知識、技能、能力各方面的協調發展與相互作用，是學習化學實驗的有效方法之一。因此，以排水法收集C2H2和不用排水法收集CO2都是合理的。(2)理論的比較與討論C2H2是不與水反應的有機氣體，它在水中僅有溶解過程。在通常情況下，20℃，100KPa下，／L，／L，C2H2比CO2的溶解度大。與制C2H4相比，實驗室以甲酸脫水制CO的反應有兩個特點：一是脫水反應更劇烈，若加熱較多量的反應混合液，產生CO過快，不夠安全，且不易收集氣體；二是脫水反應不必用溫度計測量混合液溫度，因不存在乙醇脫水時反應產物與反應溫度那樣強烈的對應關系。首先，我們研究一氧化碳和乙烯兩種氣體制法與性質實驗的比較。鑒別重在“區別”，只需將對象物質區別出來即可；鑒定必須準確地“確定”，應該對該物質各化學成分全面確認，并排除可能的干擾，達到肯定是哪種物質的目的。比如，鑒別NH4Cl、(NH4)2SONaCl、Na2SO4四種物質，可先通過NH4+檢驗，將四種物質分為兩組：NH4Cl、(NH4)2SO4；NaCl、Na2SO4。但是，鑒別的對象物質不是一種，而是兩種或多種物質。現對利用比較的方法學習化學實驗的知識與技能，舉例說明如下。把相關的兩個事物分解為若干項加以考查，可以找出它們的異同，這就是分析。例如，為除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳，因不易找到適用的液體吸收劑，使混合氣通過高溫的金屬氧化物(CuO、Fe3O4)等，將一氧化碳氧化為二氧化碳，不失為可用的一種方法。例如，為除去混在制備氯氣中的氯化氫氣體，可考慮讓混合氣體通過飽和食鹽水，氯化氫極易溶于水被吸收，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，能達到去除氯化氫的目的。除去碳酸鈉中的碳酸氫鈉，或者除去氧化銅中的氫氧化銅都可通過加熱法實現轉化，去掉雜質。如果固體混合物用上述類似的物理方法不易分離，可考慮用化學方法。鑒于混合物的成分、狀態各異，分離提純的方法靈活、多變，系統地掌握物質分離提純的知識與技能，應該有相對較為完整的思路與框架。可見，從制備物質的原料和化學原理出發，結合有關反應物、生成物的性質去理解、掌握制備裝置、收集裝置、分離的辦法與操作程序，是學習物質制備的系統方法。最后，應該強調的是，在制備物質的條件下，有時不可避免地得到混合物，而非單純的指定產物。例如，制少量乙酸乙酯時，乙酸乙酯蒸氣通過玻璃管即凝成液體收集，少量酯的揮發并不形成對人體嚴重的毒害。然后，要研究產物的收集裝置。例如，用苯硝化制備少量硝基苯(