第6章化学实验及实验教学研究6-1名词解释1）科学实验2）化学科学实验、化学教学实验（化学实验）3）化学实验教学4）化学教学5）实验方法6）实验法7）化学实验的构成要素：实验者、实验对象、实验手段”6-2化学实验的构成及过程6.2.1化学实验的构成化学实验对象：自然对象、人工对象、人造对象化学实验内容：物质的制备（合成），物质的分离与提纯；物质的表征（检验、鉴别与签定）常用的化学实验仪器常用的化学实验工具常用的化学实验设备化学实验方法6.2.2化学实验的过程阶段Ⅰ：1)实验的准备阶段（是否有眼力，主要看选题；是否有能力，主要看设计）（1）化学实验设计遵循的原则a、科学性原则（首要原则），否则无意义b、绿色化原则（从化学反应的原料、化学反应的条件、化学反应的产物、化学实验的操作等化学实验的过程贯彻绿色化思想）分析：H2O2制氧设计的绿色化思想c、可行性原则（实验原理切实可行，药品、仪器、设备、方法等方便易行）d、安全性原则（尽量避免使用有毒化学药品和有危险性的操作）e、简约性原则（装置简单、步骤少、用药少、时间短）案例：从原材料的生产来说：制KMnO4：首先通过焙烧MnO2和KOH制得K2MnO4，然后电解其水溶液而制得，在生产过程中，要消耗大量的电能。2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑制H2O2：主要采用2-乙基蒽醌法先氢化，再氧化制得，生产过程中，能耗少，成本也比较低，原料可以重复使用。案例：从反应后的生成物来说：使用双氧水分解制氧气，简单易行，除产生氧气外，反应后的副产物是对环境没有污染的水，催化剂MnO2不溶于水，也可以回收再利用，真正实现了“原子经济化”，实现了“零排放”。案例：从制取氧气的过程来说：氧气的制备和性质实验本身都是比较安全的，但是检验氧气性质的实验用到的药品很多，如木炭、硫磺、红磷等，一旦用错药品就会酿成大祸。因为KClO3属于易爆物质，给实验留有不安全隐患。另外KClO3分解的生成物KCl与催化剂MnO2焦结在一起难以简单分离，常伴有副反应有Cl2的产生使制得的O2不纯，Cl2逸散污染空气。KMnO4中只有少量氧元素转化为O2，生成物之间也难以简单分离，高温热熔后，试管内会残留棕褐色痕迹，用水清洗十分困难。双氧水分解制氧，不但无须加热，反应的成本低，转化率和纯度较高，且实验安全、简便、快速。2）化学实验设计类型阶段Ⅱ：2）实验的实施阶段第一：中学化学实验要对哪些条件进行控制？（1）化学药品：化学试剂的规格、化学药品的种类、状态（固态、液态或气态）、形状(块状、颗粒状或粉末状)、质量、体积和浓度等（2）化学实验仪器和装置（3）化学实验操作（点燃、加热、冷却、振荡、溶解、洗涤、过滤以及电流、电压、时间和压强的控制等）第二：实验条件的控制方法（案例分析）（1）简单比较法。即将影响实验结果的诸条件中的一个条件作为可变，其他条件保持不变，探寻此条件的变化对实验结果影响的一种实验比较法（3）综合比较法又叫正交试验法正交试验设计是一种用规格化的表格来安排多因素实验和分析实验结果的方法。是数学工作者根据”因素均衡分散“等原则设计出的。例：正交试验表L9（34）表读作L-9-3-4表，“L”表示正交表，L右下角的数字“9”表示此表有9行，可以安排9次试验，括号内右上角的指数“4”表示此表有4列，最多可以安排四个因素，括号内数字的底数“3”表示每个因素取三个水平。案例：实验因素水平的选取表５影响H202分解生成02的因素及水平正交法实验中催化剂的选择:例：氧化物的：TiO2、Fe2O３、Al2O3、CuO等。盐：FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、CrCl3·6H2O、CuCl2·6H2O、KI、CuSO4等。碱：NaOH、NH3等酸:HCl等生物：土豆等杂质：红砖等它们中的大部分都对H202分解制O2的反应有影响，但部分效果不明显，其中以MnO2、CrO3催化效果较好。为什么会选择MnO2来作为反应的催化剂？因为CrO3作催化剂时反应速度太快，不容易控制，收集的时候不小心可能由于压力过大，从而发生爆炸；另外，从经济的角度来说，CrO3价格较MnO2更高。用0.618法来确定H202的最适浓度。此处选择3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%浓度的H202进行，分别编号1号、2号、3号、4号、5号、6号、6号、7号、8号、9号、10号；然后按0.618和0.382乘以总个数之间取号进行实验,即得出最佳的实验浓度(比较不同浓度之间以中学能在5min左右收集到1000ml气体为最好）实验发现10%左右的浓度效果都很好，为