中學化學實驗研究11-2

中學化學實驗研究11-22實驗是化學學科的重要方法（1）實驗方法是近代化學之源（2）化學實驗對于化學研究的功能驗證知識（假說或理論）的功能反駁知識（假說或理論）的功能發(fā)現(xiàn)新知識的功能……波義耳是“氣體大師”，他通過實驗發(fā)現(xiàn)空氣有多種成分拉瓦錫用精確的實驗事實推翻了“燃素說”，奠定了近代化學的氧化學說。類鋁（1871年門捷列夫的預(yù)言）

鎵（1875年布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)鎵后測定）

原子量約為68比重約為5.9-6.0熔點應(yīng)很低

不受空氣的侵蝕

將在酸液和堿液中逐漸溶解

其氫氧化物必能溶于酸和堿中

能生成類似明礬的礬類

可用分光鏡發(fā)現(xiàn)其存在

原子量為69.72比重等于5.94熔點為30.15灼熱時略起氧化

在各種酸液和堿液中逐漸溶解

氫氧化物為兩性，能溶于強酸和強堿中

能生成結(jié)晶較好的鎵礬

鎵是用光譜分析法發(fā)現(xiàn)的

沒有先前通過實驗發(fā)現(xiàn)的大量元素，門捷列夫就不可能確立元素周期律，并畫出元素周期表噁唑啉、亞胺酯與苯氧乙酰氯反應(yīng)的研究

一、前言

含有β—內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的化合物因為具有顯著的生理活性，一直受到廣泛關(guān)注。早在1907年，Staudinger就研究了這類化合物的合成方法(1)。特別是1943年發(fā)現(xiàn)了青霉素的藥效結(jié)構(gòu)關(guān)鍵為β—內(nèi)酰胺以后，這類環(huán)系的合成受到了極大的重視(2-4)，每年都有大量的相關(guān)文獻發(fā)表，新的合成方法陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，含有β—內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的新化合物也不斷被合成出來。這類化合物多數(shù)是作為抗生素類藥物使用的，常見的有青霉素，頭胞霉素，諾卡霉素等。烯酮與亞胺的環(huán)加成反應(yīng)（Staudinger反應(yīng)）是最常用的一種合成β—內(nèi)酰胺化合物的方法(5-13)，Staudinger最早采用該方法合成β—內(nèi)酰胺。這種方法原料簡單易得，可以比較容易得到不同取代的烯酮和亞胺，從而可以滿足不同合成的需要。控制不同的反應(yīng)條件可以得到不同立體構(gòu)型的產(chǎn)物。因為反應(yīng)中可以得到兩個新的手性碳，因此在不對稱合成領(lǐng)域也引起了大家廣泛的興趣。我們對2-取代噁唑啉與烯酮在熱條件下的反應(yīng)進行了研究。反應(yīng)采用的烯酮為苯氧乙酰氯在堿（三乙胺）存在下脫氯化氫生成。

二、結(jié)果與討論

通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的Staudinger反應(yīng)的條件下，噁唑啉與苯氧乙酰氯反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物并不是關(guān)環(huán)的β—內(nèi)酰胺化合物，而是另兩種新的化合物：酰胺酯類化合物和雙酰胺氯代物。通過控制不同的反應(yīng)條件，我們已經(jīng)能夠控制反應(yīng)有選擇的生成其中的一種產(chǎn)物，并且討論了反應(yīng)機理，在不同反應(yīng)底物上進行了驗證，合成了一系列新化合物。今天，化學研究的成果，通常也要來自于實驗。雖然有一些專們從事化學理論研究的化學家，但有更多化學家常年工作在實驗室中。同步熱分析儀STA449CBAS電化學工作站非脈沖式溫壓雙控微波消解/萃取儀儀器是現(xiàn)代化學實驗的武器?！拔淦鳌钡陌l(fā)展讓化學威力更強大，而且與過去的化學有很大差別3化學實驗的類型實驗任務(wù)：——分離和提純；——分析（定性分析、定量分析）；——制備（無機物制備、有機物合成）……實驗技術(shù)：——儀器使用（玻璃器皿、天平、滴定管、量熱計、攪拌器、分光光度計…..）；——實驗準備技術(shù)（試劑配制、標定……）；——物質(zhì)提純技術(shù)（過濾、蒸餾、分液、層析……）；——實驗信息（數(shù)據(jù)）分析技術(shù)……4化學教學實驗

化學教學實驗是運用科學實驗的手段實現(xiàn)化學教學目的的教學方法。設(shè)計化學教學實驗的基本原則是：（1）教學性原則?；瘜W教學實驗要能有效實現(xiàn)化學教學的目的。（2）科學性原則。化學教學實驗要在知識認識階段的背景下體現(xiàn)知識的準確性。（3）安全性原則?；瘜W教學實驗要避免使用有毒有害物質(zhì)和危險操作。

化學教學實驗的教學功能（1）作為直觀性教學的工具驗證、鞏固、反駁、發(fā)現(xiàn)化學知識……（2）作為學習技能和體驗工藝流程的工具發(fā)展觀察、思維、動手等能力……體驗工藝流程的重要性……（3）作為學習科學發(fā)現(xiàn)方法的工具體驗化學探究的過程，……（4）作為培養(yǎng)科學態(tài)度和科學精神的工具，……激發(fā)興趣、鍛煉品格……5中學化學實驗室

中學化學實驗室的普通配置。

（1）中學化學實驗室中學化學實驗室是開展化學教學的場所，化學實驗室應(yīng)具有較為寬敞的空間，通風良好，并具有上水下水，接通電源。中學化學實驗室通常備有學生實驗桌、教師演示臺，現(xiàn)代中學化學實驗室還備有投影儀，電腦并聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)等。實驗室必須備有滅火裝置，必須備有急救箱（對割傷、燙傷和化學灼傷等做簡單處理）。中學化學實驗室應(yīng)按照GBJ99-86《中小學建筑設(shè)計規(guī)范》的要求建設(shè)思考：1化學實驗和化學教學實驗有哪些異同點？2為什么化學教學特別重視化學教學實驗？3化學教學實驗為什么要強調(diào)安全性原則？二化學教學實驗的設(shè)計1化學教學實驗的幾種方式

（1）演示實驗操作者：教師或?qū)W生（在教師指導下）；地點：通常是教室，也可在實驗室進行；功能：展示（如某種物質(zhì)的性質(zhì)、某一反應(yīng)的現(xiàn)象），示范（如某種實驗技能、某種實驗裝置）；要求：成功率高、可見度高；策略：面向?qū)W生的實驗安排、想法擴大實驗可見度、清晰和規(guī)范的操作、邊演示便進行講解……例如：演示實驗——氧氣的制法教師示范：裝配氧氣發(fā)生裝置教師講解：（在示范過程中穿插進行）請注意老師的裝配順序，由低到高，從一邊到另一邊，裝配時要有條不紊。注意到嗎，老師把試管夾夾在試管的那一部位？這樣做有道理嗎？例如：演示實驗——氫氣的制法教師示范：簡易啟普發(fā)生器；制取氫氣教師啟發(fā)講解：（在示范過程中穿插進行）請注意，在具支試管中有一片塑料隔片，它有什么作用呢？大家是否注意到這里的漏斗導管特別長，為什么要這樣長呢？等會可以就可知道。請看，現(xiàn)在具支試管中的現(xiàn)象？（××同學靠近觀察）再注意具支試管中的現(xiàn)象。說說為什么會有這樣的變化？

（2）學生實驗操作者：學生（在教師指導下）；地點：通常在實驗室進行；功能：自我確認（如驗證物質(zhì)性質(zhì)、變化規(guī)律），自我發(fā)現(xiàn)（如探索物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律等）；技能訓練（如儀器操作技能等）要求：可靠性高、安全性好；策略：督促做好實驗預(yù)習、重點（操作、安全）指導、加強實驗過程巡視、引導思維和及時小結(jié)……例如：學生實驗——乙醇的化學性質(zhì)教師提問：①今天實驗課的任務(wù)是什么呢？②那位同學能比較完整地回憶乙醇的化學性質(zhì)？③請估計一下，哪些實驗現(xiàn)象可以印證乙醇具有還原性？④今天的實驗有沒有危險、有那些操作是今天實驗成功的關(guān)鍵？

（3）邊講邊實驗（隨堂實驗）操作者：學生（在教師指導下）；地點：通常在教室中進行；功能：自我確認（如確認物質(zhì)性質(zhì)、變化規(guī)律），自我探究（如探索物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律等）；要求：可靠性高、安全性好、簡單；策略：教學內(nèi)容穿插實驗、小而明確的實驗任務(wù)、短小而明確的指導語、及時匯報及時小結(jié)……例如：學生實驗——酸的性質(zhì)

教師講解：我們知道酸是由酸根和氫組成的，組成上的共性預(yù)示不同的酸可能會有類似的性質(zhì)?，F(xiàn)在請大家拿起三支試管，分別加1毫升鹽酸、硫酸和醋酸。然后分別加2滴紫色石蕊試液。請注意所發(fā)生的變化。

學生實驗

教師提問：請匯報觀察到的現(xiàn)象？想一想，從這些現(xiàn)象中可以得出什么結(jié)論呢？

教師講解：再在三支試管中分別加1毫升鹽酸、硫酸和醋酸，各放一小粒金屬鋅。請注意變化。

學生實驗

教師提問：請匯報觀察到的現(xiàn)象？再想一想，從這些現(xiàn)象中可以得出什么結(jié)論呢？2化學教學實驗的兩種教學類型

（1）驗證型實驗教學

功能：確認和鞏固知識，發(fā)展實驗?zāi)芰?；操作者：教師或?qū)W生（在教師指導下）；時機：知識形成之后；地點：通常是實驗室，也可在教室進行；方式：演示實驗、學生實驗、邊講邊實驗

實驗知識形成知識確認例如：驗證實驗——二氧化碳的性質(zhì)教師提問（設(shè)問）：我們知道二氧化碳不助燃，但金屬鎂卻可在純二氧化碳中點燃。大家是否相信？教師講解：科學的任何結(jié)論都要通過實踐檢驗，今天，讓我們也要這樣做，驗證剛才老師介紹的知識是否正確。教師演示：×××同學，你能來協(xié)助老師做這個實驗嗎？教師提問：能否說一說你觀察到的現(xiàn)象；有誰能寫成這個反應(yīng)的化學方程式？現(xiàn)在我們可以確認，鎂確實能在二氧化碳中被點燃。

（2）探究型實驗教學

功能：知識的形成，體驗科學發(fā)現(xiàn)過程，發(fā)展實驗?zāi)芰?；操作者：教師或?qū)W生（在教師指導下）；時機：知識形成之前；地點：通常是教室，也可在實驗室進行；方式：演示實驗、學生實驗、邊講邊實驗

實驗知識形成例如：探究實驗——三價鐵的化學性質(zhì)

教師指導：三價鐵的化合物很多，其中有不少跟我們的生活關(guān)系緊密。那么三價鐵有那些化學性質(zhì)呢？大家可以通過實驗來探索。

學生實驗：（1）三價鐵跟鐵釘（2）三價鐵碘化鉀（3）氫氧化鈉溶液教師提問：大家能不能先對現(xiàn)象作直接的分析呢！大家用簡單語句歸納一下三價鐵的化學性質(zhì)！3化學實驗教學設(shè)計案例設(shè)計的第一步是確定教學目標（群），并在教學目標群中確定重點目標；設(shè)計的第二步是根據(jù)教學目標選擇教學內(nèi)容和教學內(nèi)容呈現(xiàn)的順序；設(shè)計的第三步是安排好教師和學生活動，以完成教學任務(wù)，實現(xiàn)教學目標。簡單地講就是“一目標、二內(nèi)容、三活動”（3）案例——水的電解分析：初中化學利用水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣的事實向?qū)W生證明水是氫元素和氧元素組成的化合物。在本課前學生已經(jīng)認識水的分子式和檢驗氧氣的方法。1教學目標：（1）理解水的分子式是由實驗確定的；（2）了解水電解的裝置和實驗過程；（3）體驗由實驗事實和相關(guān)原理推理氫和氧原子比例的過程2教學重點：理解實驗是確定水分子式的重要方法3教學過程（1）教學流程提出問題：人們怎么得到水的分子式？演示“水的電解”，觀察并匯報有關(guān)現(xiàn)象。討論：水的元素組成？學習體積和分子數(shù)關(guān)系推斷：水的分子式？小結(jié)：實驗是重要的科學方法（2）一堂新課的基本教學步驟引入：從學生已有的經(jīng)驗引導出教學的主題新內(nèi)容：通過各種教學手段幫助學生學習新教學內(nèi)容小結(jié)：概括本課學習內(nèi)容，指出進一步學習的方向課后作業(yè)：以本課學習內(nèi)容為重點布置課后作業(yè)教學步驟教師活動學生活動意圖1引入[提問]請大家寫出氧氣、氫氣、水的分子式，你們知道人們怎么得到這些分子式的嗎？[默寫]全體默寫分子式，個別學生在黑板上書寫。復習原有知識，通過激疑激發(fā)學習動機2電解水裝置