《化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　摘 要： 化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考所必備考查的內(nèi)容，尤其是綜合性實(shí)驗(yàn)對學(xué)生要求更高，除了要扎實(shí)地掌握各物質(zhì)性質(zhì)和基本實(shí)驗(yàn)儀器使用原理之外，還要有一定的知識(shí)整合能力、縝密的思維，以及必要的創(chuàng)造力，等等。在高三二輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生在物質(zhì)性質(zhì)和基本實(shí)驗(yàn)儀器使用方面已經(jīng)得到充分訓(xùn)練，所以應(yīng)針對知識(shí)整合能力以及思維和創(chuàng)造力進(jìn)行點(diǎn)撥和訓(xùn)練。本節(jié)課從實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與優(yōu)化上著眼，精心設(shè)計(jì)了三個(gè)課題以提高學(xué)生這方面的能力。
　　關(guān)鍵詞： 《化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化》 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)優(yōu)化 二輪復(fù)習(xí)
　　
　　一、考綱分析
　　浙江省普通高考考試說明中對化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分明確有12點(diǎn)考試意見。其中大部分是針對具體實(shí)驗(yàn)提出的基本要求，比如：中和滴定、常見分離提純方法、常見氣體制備方法，等等。這些在一輪復(fù)習(xí)中應(yīng)該都已經(jīng)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)了。而第11點(diǎn)的要求是：能繪制和識(shí)別簡單的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖；能根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)解決化學(xué)問題的方案，并能對設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、比較、優(yōu)化和改進(jìn)。這應(yīng)該是對能力要求的進(jìn)一步提升。二輪復(fù)習(xí)的目的應(yīng)該在于提升學(xué)生的這一部分能力，教學(xué)生一種思考方式，給學(xué)生一個(gè)思維方向。
　　二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
　　實(shí)驗(yàn)裝置的選擇與分析是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，是實(shí)驗(yàn)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是最能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊粋€(gè)環(huán)節(jié)。本節(jié)課就以實(shí)驗(yàn)裝置的選擇與分析作為中心任務(wù)，以三個(gè)基礎(chǔ)課題為出發(fā)點(diǎn)，從試劑選擇、氣體凈化、氣壓變化三個(gè)方面，由淺入深地分三個(gè)步驟分別鍛煉學(xué)生基礎(chǔ)原理剖析、分析改善裝置，以及對已有裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)的能力。
　　三、授課流程
　　課題一：1.制氣試劑的選用：與亞硫酸鈉反應(yīng)的酸是鹽酸還是硫酸？
　　2.凈化試劑的選擇：干燥使用濃硫酸還是堿石灰？
　　3.防倒吸方法討論。
　　4.氣密性檢驗(yàn)。
　　設(shè)計(jì)意圖：本實(shí)驗(yàn)為制氣基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，原理、裝置和討論點(diǎn)都不難，其意有三：起步簡單，讓學(xué)生盡快進(jìn)入角色，思維復(fù)蘇；鍛煉學(xué)生基礎(chǔ)原理剖析以及繪制、識(shí)別簡單實(shí)驗(yàn)儀器裝置的能力；從中總結(jié)出實(shí)驗(yàn)分析的常見切入點(diǎn)。
　　課題二：
　　已知某純堿試樣中含有NaCl雜質(zhì)，為測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請從下圖中挑選所需儀器（可重復(fù)選用），完成實(shí)驗(yàn)。（依次為ABCD）
　　具體討論點(diǎn)：
　　1.在C—B—D（基礎(chǔ)原理分析）的基礎(chǔ)上討論頭尾的空氣中雜質(zhì)氣體的凈化裝置，將其完善成B—C—B—D—D。
　　2.討論測定二氧化碳還可以采用排水量氣法。
　　3.比較兩種量氣方法優(yōu)劣。
　　4.針對排水量氣法二氧化碳可能溶于水的弊端，討論改善方案（采用有機(jī)溶劑覆蓋法）
　　設(shè)計(jì)意圖：本實(shí)驗(yàn)為定量測量實(shí)驗(yàn)，主要想借此題鍛煉和提升學(xué)生分析完善實(shí)驗(yàn)裝置的能力，并引導(dǎo)學(xué)生可以對原有裝置做簡單的調(diào)整改進(jìn)和比較。
　　最終兩種成功裝置如下：
　　課題三：
　　實(shí)驗(yàn)室可用氯氣與金屬鋁反應(yīng)制備無水三氯化鋁，該化合物遇水蒸氣發(fā)生強(qiáng)烈水解，100℃左右時(shí)升華。（金屬與酸蒸氣高溫下不作用）
　　
　　具體討論點(diǎn)：
　　1.分析裝置中各儀器的作用（其實(shí)就是基礎(chǔ)原理分析）。
　　2.思考實(shí)驗(yàn)裝置中尚缺的裝置（尾氣處理、氣體凈化）。
　　3.針對上一點(diǎn)提出的氯化氫氣體是否需要凈化進(jìn)行討論。（不是所有的非目標(biāo)氣體都需要出去，要緊密關(guān)注實(shí)驗(yàn)?zāi)康模覀兊囊磺胁僮鞫际菫榱怂?wù)的。）
　　4.現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的完善（制氯氣裝置該用分液漏斗+圓底燒瓶，易于控制制氣進(jìn)程）。
　　5.兩種產(chǎn)品接收裝置的比較（圖如下）。
　　6.采用了防堵塞裝置后仍有可能堵塞，如何設(shè)計(jì)才能實(shí)時(shí)監(jiān)控？（安全瓶的使用）
　　最后完整裝置如下：
　　設(shè)計(jì)意圖：本題涉及的物質(zhì)雖較為陌生，但有明確的信息提示，近年來高考原題也有涉及類似物質(zhì)制備。與前兩題相比，此題起點(diǎn)稍高，原理也稍復(fù)雜，是一個(gè)思維提升。另外，此題主要鍛煉學(xué)生分析完善和設(shè)計(jì)改進(jìn)的能力，所涉及的知識(shí)點(diǎn)也比前兩題難一些，尤其是安全瓶的設(shè)計(jì)，三個(gè)課題是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。希望在具體授課時(shí)能達(dá)到這樣的層次。
　　最后一個(gè)綜合性題目：
　　設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)室中利用空氣、鐵粉、稀硫酸及其他必要試劑來制取氨氣。
　　四、板書設(shè)計(jì)
　　實(shí)驗(yàn)裝置的分析與設(shè)計(jì)
　?。ㄒ唬┗舅悸?br/>　　基本原理剖析—分析改善—設(shè)計(jì)改進(jìn)
　　（二）主要著眼點(diǎn)
　　試劑選擇：減少雜質(zhì)、不減少目標(biāo)物、降低反應(yīng)條件，等等。
　　氣體凈化：尾氣吸收、緊扣試驗(yàn)?zāi)康?、全面分析雜質(zhì)來源，等等。
　　氣壓問題：倒吸、氣密性檢驗(yàn)、恒壓、安全瓶，等等。