化學實驗現(xiàn)象的規(guī)律:
第一種是物質燃燒實驗;第二種是加熱固體物質實驗;第三種是在溶液中進行的化學實驗。
不同化學實驗現(xiàn)象:
1.物質燃燒實驗都有三個明顯的現(xiàn)象
(1)放出大量的熱。
(2)生成了一種或幾種不同于反應物(指物質的色、態(tài)、味)的產物。
(3)固體直接燃燒則發(fā)出一定顏色和強度的光;氣體或固、液體轉變成氣體再燃燒則發(fā)出一定顏色和強度的火焰(描述物質的燃燒現(xiàn)象:一光、二熱、三生成)
例如:鎂條燃燒的現(xiàn)象是:
、侔l(fā)出耀眼的白光;
、诜懦龃罅康臒幔
、凵梢环N白色固體。
再如,硫在氧氣中燃燒的現(xiàn)象:
、侔l(fā)出明亮的藍紫色的火焰(硫受熱先熔化,再汽化,最后才燃燒);
②放出大量的熱;
、凵梢环N有刺激性氣味的氣體。
2.加熱固體物質的實驗現(xiàn)象
主要包括物質的狀態(tài)、顏色、質量變化及產物中是否有水和氣體產生
例如:加熱碳酸氫銨的現(xiàn)象:
(1)有一股刺激性的氣味產生;
(2)試管壁上有水珠生成;
(3)有使澄清石灰水變渾濁的氣體生成;
(4)試管內的白色固體逐漸消失。
3.在溶液中進行的化學反應的實驗現(xiàn)象
主要包括反應物(液態(tài))的物質和顏色變化及溶液中是否有沉淀(包括沉淀顏色)和氣泡產生。
例如:在硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液的實驗現(xiàn)象是有藍色沉淀產生。
化學實驗現(xiàn)象的描述“五忌” :
化學實驗現(xiàn)象是指用眼看、鼻聞,耳聽、手感等方式能夠感覺列的物質在化學變化中所表現(xiàn)出來的外部特征。在描述實驗現(xiàn)象時應注意“無忌”。
1.忌把實驗現(xiàn)象的先后順序表述顛倒表述實驗現(xiàn)象,要按照現(xiàn)象的先后順序進行表述如“鐵絲在氧氣中燃燒”的實驗現(xiàn)象不能表述成“劇烈燃燒,生成一種黑色固體,放出熱量,火星四射”,因為學生首先觀察到的是“劇烈燃燒、火星四射”,最后才發(fā)現(xiàn)“生成一種黑色物質”。
2.忌把物質的名稱當做實驗現(xiàn)象物質的名稱是根據實驗現(xiàn)象、數(shù)據、經過綜合分析判斷得出的,通過外表現(xiàn)象是“看”不出來的。因此,在描述現(xiàn)象時,切不可把物質的名稱當作實驗現(xiàn)象。如鎂在氧氣中燃燒生成白色固體,但不能說生成氧化鎂。
3.忌把實驗結論當成現(xiàn)象實驗結論需要通過分析實驗現(xiàn)象才能總結出來。在物質的鑒別時要根據實驗現(xiàn)象才能確定物質,而不能沒有現(xiàn)象直接得出結論。如用澄清石灰水來鑒別氧氣和二氧化碳時,不能直接說二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁,而應該說使澄清石灰水變渾濁(現(xiàn)象)的物質是二氧化碳(結論),無明顯變化的物質是氧氣。
4.忌表述現(xiàn)象表面很多化學反應的現(xiàn)象十分復雜,有些現(xiàn)象易被忽視,導致在表述實驗現(xiàn)象時顧此失彼,給實驗分析、推斷結論帶來困難。
5.忌把“白色”與“無色”混淆白色是指物質對光的反射所產生的一種視覺現(xiàn)象,而無色則是光能全部透過物質所產生的現(xiàn)象。如純水是無色液體,氧氣是無色氣體,碳酸鈣沉淀是白色的等。
實驗方案的設計與評價:
近幾年的各地實驗題側重考查對實驗進行設計、分析和評價,其中設計型實驗題更是熱點。對驗方案設計和評價的命題主要有:
、俳o出正確的實驗方法,描述實驗現(xiàn)象,歸納總結實驗的結論。
、诮o出實驗的目的,要求設計實驗方案,達到實驗的目的:
、劢o出實驗方案,評價實驗的合理性,實驗現(xiàn)象或結論的正確性。
、芨倪M實驗方案。
、莞鶕阎獙嶒灒O計對比實驗對某問題進行探究。
、拊谔骄繉嶒炛校瑢δ骋画h(huán)節(jié)或某一步驟進行評價。
1.實驗方案的設計
(1)實驗方案設計的基本思路實驗設計是指存進行科學實驗探究之前,實驗者依據一定的目的、要求.運用已有的知識、原理,設計出科學、合理的實驗方案(其中包括實驗器材、實驗原理、實驗操作步驟)。實驗方案設計的基本思路:
(2)實驗方案設計的基本原則
、倏茖W性。實驗原理要科學、正確,實驗目的要明確,實驗器材和實驗手段的選擇要恰當。整個實驗思路和實驗方法的確定都要以化學基本知識和基本原理及其他學科知識為依據,以確保實驗的科學性、正確性
、诳刹僮餍裕谠O計實驗時,從實驗器材的選取、實驗操作的實施到實驗結果的產生,都要具有可操作性
③簡約性。設計實驗時,要考慮到實驗原料容易獲得且價格較低、實驗裝置比較簡單、實驗操作比較簡便、操作步驟簡便易行、實驗時間比較短。
④安全性,設計實驗時,要考慮藥品是否安仝無毒,實驗操作時要注意安全,避免爆炸、污染環(huán)境等。
(3)實驗設計的類型
、僦苽湫蛯嶒炘O計。
、谛再|型實驗設計。
、垓炞C型實驗設計。
、苡嬎阈蛯嶒灈]計。
、菥C合型實驗設計。
(4)化學實驗設計的基本內容
、賹嶒灻Q:明確實驗具體要做什么。
②實驗目的:明確實驗的具體目的是什么
、蹖嶒炘恚好鞔_實驗可能發(fā)生的變化及反應,要求反應個數(shù)少,消耗的原料少,原料利用率高,且反應有利于向目標物方向進行。
、軐嶒炑b置的設計:根據發(fā)生的反應選擇適當?shù)膬x器組成實驗裝置,裝置的連接順序一般是:
(5)化學實驗設計的基本步驟
、偎伎紗栴}的順序
a.圍繞主要問題思考。例如,選擇適當?shù)膶嶒灺肪、方法;所用藥品、儀器簡單易得;實驗過程快速、安全、綠色化;實驗現(xiàn)象明顯。
b.思考有關物質的制備、凈化、吸收和存放等
c.思考實驗的種類及如何合理地組裝儀器,并將實驗與教材內容進行比較,找出其聯(lián)系。例如,涉及氣體的制備和檢驗時,這類實驗的操作程序及連接順序大體可概括為:發(fā)生→除雜質→干燥→主體實驗→尾氣處理。
、趦x器的連接順序
a.所選儀器是否恰當,有無多余儀器。
b.儀器是否齊全。例如,制取有每氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣處理裝置。
c.安裝順序是否合理。例如,是否遵循“自下而上,從左到右”的原則;氣體凈化裝置中不應先干燥,后經過水溶液除雜質。
d.儀器間連接順序是否正確。例如,洗氣時“進氣管長,出氣管短”;干燥管除雜質時“粗口進氣,細口出氣”等。
、蹖嶒灢僮鞯捻樞
a.連接儀器。
b.檢查氣密性。在儀器連接完畢后,先檢查裝置的氣密性,然后裝藥品。檢查裝置氣密性的方法依裝置而定,但關鍵是使裝置內外產生壓強差。
c.裝藥品,進行實驗操作。
2.實驗方案的評價
以批判的思維方法對所設計的實驗方案、實驗方法、裝置設計從某角度否定、排除不合理或不是最優(yōu)的方法,選擇、創(chuàng)新更好的方法,即實驗評價。
(1)實驗方案的評價原則
、僭碚_。設計實驗方案要根據化學變化規(guī)律和化學實驗原理,確保原理正確。如:實驗室制取氧氣時,選擇的藥品中一定要含氧元素,經過化學變化才能制出氧氣。
、诓僮骺尚。設計實驗方案,特別是實驗操作確實具有可操作性。如:制取二氧化碳的方法有多種,如果將木炭放入充滿氧氣的集氣瓶中燃燒,確實能生成二氧化碳,但不便于操作,無法控制反應物的量,也不便于收集
、垩b置簡單。設計實驗時,如果能用多套實驗裝置進行操作,在條件允許的前提下,應選擇最簡單的實驗裝置,選擇最簡便的實驗步驟。如:實驗室制取氧氣,可以用高錳酸鉀,也可以用過氧化氫跟二氧化錳(作催化劑),當然選擇后者,因為后者裝置簡單、操作簡便。 ④經濟合理。原料一般要求廉價、易得。 ⑤安全環(huán)保。進行實驗所選藥品盡量無毒,實驗過程要安全且不造成環(huán)境污染。
(2)實驗方案評價的主要類型
、賹Ψ桨缚尚行缘脑u價:可行是方案的第一要素,評價方案時應注意從原理和操作兩個方面分析方案是否可行:一是理論上要科學合理,二是操作上要簡單可行。
、趶慕洕б娼嵌冗M行評價:從經濟效益上考慮是否切實可行。
、蹚沫h(huán)保角度評價:防治污染的根本途徑是控制 “三廢”的排放。在對方案進行評價時切不可忽視了環(huán)境保護的重要件。
實驗方案的設計和評價的內容框架:
定量實驗設計和綜合實驗設計:
1.定量實驗設計通過實驗.荻取有關數(shù)據。然后分析數(shù)據并推理出結論定量實驗設汁要精密一些,要盡可能避免一些誤差初中常見的定量實驗有:分子組成測定、混合物成分含量的測定、物質溶解度的測定、氣體體積的測定等
2.綜合實驗設計綜臺實驗設計是指通過實驗驗證多個問題,其特點是多步操作.裝置復雜、現(xiàn)象多樣。常見的有對某氣體從制取到組成、成分含量、性質、尾氣處理等多項指標進行實驗檢驗和驗證:如下圖所示的裝置,將其組合起來制取氣體、去除雜質、驗證性質等。
3.開放實驗設計試題從提出問題、實驗的方向、儀器的選擇、裝置的設計、現(xiàn)象的觀察記錄到結論的推理是完全自主完成的.
解答此類試題,過程要合理且完整,方法簡便,現(xiàn)象敘述要準確,推理要符合邏輯。
化學定量實驗中的誤差分析:
在初中化學實驗中有三個定量實驗:一是用托盤天平稱量物質的質量,二是用量筒時取液體的體積,三是用pH試紙測量溶液的pH。
(1)托盤天平稱量物質時引起誤差
、偬炱經]有平衡引入正負誤差。
、谖锎a錯位引起誤差。正確放置:左物有碼物質質量:砝碼質量+游碼質量。錯位放置:左碼右物物質質量=砝碼質量-游碼質量。
(2)量筒量取液體時引起誤差
、倭咳∫后w量與量筒的大小不匹配如量取10mL.液體用10mL.量筒即可,如果用 50mL量簡或100mL。量筒會引起誤差。
、谟^察量筒液向引入誤籌如果俯視觀察凹液面(沿A線) 觀察值>實際值如果平視觀察凹液面(沿B線) 觀察值=實際值如果仰視觀察凹液面(沿C線) 觀察值<實際值
(3)pH試紙測定溶液pH引起誤差pH試紙在測量前用水潤濕相當于將溶液稀釋,如果測定酸性溶液,pH偏大;如果測定堿性溶液,pH 偏小。