培养创新精神提高实验能力_仪器分析论文

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1999年化学高考《考试说明》出现了引人注目的变化,增写了“考试还应力图反映考生能够初步运用化学视角去观察生活、生产和社会中的各类有关化学问题”,突出了化学命题要联系实际和重视科学素质的考查。同时,试卷内容比例作了调整,基本概念和基本理论由约40%下降至约35%,化学实验则由原来的10%上升至约15%,反映出1999年的化学试题将更加重视实验。

化学实验在化学学科中占有重要地位,从知识内容看,涉及物质的性质和制取,实验仪器和操作,实验设计和评价,以及识图、绘图等诸多方面;从认知水平看,包括识记、理解、分析、综合应用等。复习化学实验,不能纸上谈兵,要尽可能动手多做实验,把动手操作与动脑思考结合起来,注意实验操作的科学规范、安全操作,提高实验能力。

1 化学原理与物质的制备相结合

物质的制备与化学反应相联系,反应物的状态和反应条件中是否需要加热,决定物质的制备装置。例如,气体物质的制备装置有以下3种基本类型:

1)固-固加热制气装置 当反应物为固态,反应需加热才能发生的制气反应,如O[,2]、NH[,3]、CH[,4]等均应选用此类制气装置。

2)固-液常温制气装置 当2种反应物一种为固态,另一种为液态,反应在常温下就能发生的制气反应,如HP,2]、CO[,2]、H[,2]S、C[,2]H[,2]等均应选用此类制气装置。

3)固-液加热制气装置 当2种反应物一种为固态,另一种为液态,反应需加热才能发生的制气反应,如Cl[,2]、HCl、SO[,2]、NO等均应选用此类制气装置。

把物质的制备与物质制备的化学反应相联系,可以从本质上把握物质的规律性,用一种装置制多种气体物质。这样,既可使已有的知识系统化,又有利于知识的灵活运用。例如,

应选用固-液加热制气装置。这样,既能用1种装置制多种气体,又能用多种装置制1种气体,可提高实验能力。

2 实验装置与实验操作相结合

按《考试说明》的要求,要掌握实验装置,还要掌握化学实验的基本操作,同一种装置采用不同的操作方法,有不同的用途,要重视一种装置的多种用途。例如,如右图装置广口瓶,若在瓶内加入液态净化剂,从a口进气,从b口出气,可作为气体净化装置;若加入液态干燥剂,从a口进气,从b口出气,可作为气体干燥装置。若在瓶内不加任何试剂,从a口进入比空气重的气体,从b口排出瓶内的空气,可作为排气取气装置;若从b口进入比空气轻的气体(如H[,2]、NH[,3]、CH[,4]等),从a口排出瓶内的空气,也可作为排气取气装置。若将广口瓶内充满水,从b口进气,从a口将瓶内水压出,可作为排水取气装置,并可同时测量生成气体的体积。若将该装置串联于综合实验的高温反应装置与低温反应装置之间,可作为安全装置。

又如,锥形瓶可用作中和滴定的反应装置,又可用作易溶于水的吸收装置(下左图),还可用作加热装置。1997年化学高考实验题由乙醇、浓硫酸在加热160~180℃条件下制乙烯,经净化后的乙烯与液溴反应生成1,2-二溴乙烷的实验装置中,多次使用了锥形瓶(下右图),其作用不同,该套装置中b是安全装置,c是净化装置,e是尾气吸收装置。

3 用分析对比的方法复习实验

复习化学实验要采用对比分析的方法,这样才能抓住特点和关键,提高实验能力。

1)对同类仪器进行对比 试管、烧杯、烧瓶、锥形瓶、蒸发皿、坩埚、燃烧匙等,同属于可以加热的仪器,把这些仪器集中在一起,联系中学化学中已做过的诸多实验,总结它们各自的适用范围和使用方法,找出特点和规律,学会在不同的化学实验中正确选择和使用它们。

又如,量筒、容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管等,同属于可以测量液体体积的仪器,把这些仪器放在一起,通过分析对比,总结它们的刻度方法、精确程度、使用范围、洗涤方法和使用的注意事项,有利于正确选择和规范使用这些仪器。

2)对多种实验中使用的同一仪器进行分析对比 在中学化学实验中,不少实验都要使用温度计,但情况却有很大差异。在溶解度测定的实验里,要选择测温范围小、测温精确的温度计,使用时温度计要浸在溶液里;在硝基苯制备的实验里,最好选用酒精温度计,以便于快速观察,为了控制反应温度在50~60℃之间,温度计不是浸入反应液,而是浸入到间接加热的水浴里;在石油分馏实验里,要选用测温范围大的水银温度计,为了控制各馏分的温度范围,温度计的水银球要安放在蒸馏瓶的支管口气流必经之处;在乙烯、乙醚的制备实验中,为了控制反应温度,温度计的水银球要放在乙醇、硫酸的混合液里。把上述使用温度计的实验集中起来,通过对比分析,理解其中的道理,可以培养创新精神,正确掌握温度计的选用原则和使用方法。

4 灵活运用知识设计基本实验

按《考试说明》要求,要做到能根据实验现象观察、记录、分析或处理数据,得到正确结论;要根据实验试题要求,设计基本实验方案,绘制和识别典型仪器装置图。这是实验试题中的高层次、高难度试题。

首先从给定的仪器和药品中,选择恰当的仪器和药品,按照试题要求设计实验方案。如1994年高考实验题是测

其次能识别、分析和评价给出的实验装置,并能对给出的实验方案从理论上给以正确的解释和说明。如1996年高考实验题,给出了Fe与H[,2]O(g)反应制Fe[,3]O[,4]和H[,2],以及Fe[,3]O[,4]被H[,2]还原制“引火铁”的2套实验装置(见下图),要求考生进行分析、识别,并回答6个问题。

该题是实验试题中不可多得的好题,它的思考容量大、涉及知识范围宽,以实验为依托,全面考查考生的科学素质以及思维的严密性和创造性。考生应从对该题的分析中,得到深刻的启示。

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