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化学实验方案的设计经典答疑
1.“化学实验方案的设计”的学法旨要是什么?
(1)“化学实验方案的设计”一章教材是高中培养学生创造能力的一种尝试,目的是通过化学实验方案的设计(包括制备实验方案的设计和性质实验方案的设计)使学生综合运用高中阶段所学的知识,积极主动地去思考化学实验的实施过程,从设计实验的学习中深化和发展知识,对学生进行理性思维方法的训练,是提高学生分析问题和解决问题的有效方法和途径,给学生的创造思维能力的培养提供最大的可能.
(2)元素化合物的制备实验,要求有牢固的元素化合物知识和熟练的实验技能.有机化合物的制备实验,要求学生理解和掌握好各类有机物之间的相互转化关系,充分利用这种关系,可以为寻找有机物制备的合理途径、正确地进行有机制备提供科学的依据和正确的方法.因此,了解制备实验方案的设计方法,即可以巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系、全面训练实验技能、培养分析问题和解决问题的能力都是有益的.
(3)在性质实验方案设计中,以乙二酸为例,注意在设计有机化合物的性质实验方案时应考虑的问题和方法,本节中的“怎样进行铜和铜的化合物的性质实验方案设计”的讨论,能够将高中教材中对铜和铜的化合物知识介绍有一个综合展现,应充分注意.
(4)设计化学实验方案时应遵循科学性、安全性、可能性、简约性等基本要求.
(5)设计一个相对完整的化学实验方案应包含哪些主要内容,考虑实验设计的思路.
(6)同一个化学实验,可以设计出多种实验方案,应对它们进行选择以及选择的原则.
2.学习“化学实验方案的设计”一章知识的学习目标是什么?
(1)了解制备实验方案的设计方法和要求.
(2)运用学过的铝和氢氧化铝的性质及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解反应的相互促进关系,并分析评价氢氧化铝制备的最佳途径.
(3)培养并发展思维能力,初步具有分析、综合、评价的能力,培养出辩证唯物主义观点.
(4)初步学会运用酯化反应和水解反应原理,分析苯甲酸甲酯的合成与皂化反应.
(5)了解性质实验方案的设计方法和要求.
(6)应用乙二醇的性质,设计完整的化学实验方案.
(7)综合运用高中阶级有关铜和铜的化合物知识,设计性质实验方案验证铜和铜的化合物的性质并检验铜离子的存在.
(8)了解化学实验方案设计的基本要求.
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【经点答疑】
1.高中化学教材所涉及的基本概念和原理由哪些教学内容组成?它们之间的关系如何?
高中化学教材中涉及的基本概念和原理主要由下述教学内容组成:原子结构、元素周期律和元素周期表、化学键、晶体的类型与性质的关系、物质的量、化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、胶体及其应用、氧化还原反应、原电池原理及其应用、电解原理及其应用等.
它们之间内容联系如下:
2.请将高中阶段涉及的部分烃及烃的衍生物之间的转化关系用图示的形式表示出来.
3.如何设计出苯甲酸甲酯的合成过程?并画出相应过程的图示来.
在有机化学中,可以利用醇与酸的反应来制备酯.
在设计实验方案时,可以这样考虑:用甲醇与苯甲酸(苯的同系物甲苯可被氧化成苯甲酸),进行酯化反应,以硫酸作催化剂,能制取苯甲酸甲酯.因为酯化作用的过程是可逆的,根据化学平衡原理,增大反应物(如甲醇)的浓度,可以使平衡向着有利于苯甲酸甲酯生成的方向移动.具体操作过程如下:
4.怎样设计出苯甲酸甲酯的皂化反应?画出图示,并进行说明.
苯甲酸甲酯的皂化反应即其在碱性条件下发生水解反应,根据要求,可以设计出如下页图所示的实验来.
从操作过程中可以看出,若将碱液与苯甲酸甲酯一起煮沸,经皂化作用,使苯甲酸甲酯转变为甲醇和苯甲酸根离子().可见,苯甲酸甲酯的皂化是苯甲酸与甲醇进行酯化反应的逆过程.可见苯甲酸与甲醇在有浓硫酸存在并加热的条件下,可以生成苯甲酸甲酯,而在有碱存在的条件下,苯甲酸甲酯又能发生水解反应转变为甲醇及苯甲酸根离子.
5.如何用废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁,请设计出相应的实验过程来?
首先用碱液除去废铁屑表面的油污.制备硫酸亚铁的操作如下:
(1)在250mL的烧杯内倒入40mL的稀硫酸,加入足量废铁屑,以使稀硫酸浸没所有铁屑为适度.小心加热(保持温度50~80℃之间,不要沸腾,最好选用水浴加热的方法),直到只有极少量气泡发生,同时溶液呈浅绿色为止(此时烧杯底部应仍留有少量铁屑).
(2)趁热过滤:用少量热水冲洗过滤装置(漏斗及内部的滤纸),以提高它的温度(防止溶液在漏斗里析出晶体),然后将溶液趁热过滤.将滤液转入试管中,用橡皮塞塞住管口(防止空气进入),静置、冷却、结晶,观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象.
(3)待结晶完毕后,取出晶体,用少量水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干.
(4)把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存.
6.请设计实验验证铜的化
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