物质制备实验方案的设计与评价|第一节制备实验方案的设计(第一课时).doc

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第六单元  化学实验方案的设计

第一节  制备实验方案的设计

●教学目标

1.学习和了解制备实验方案的设计方法和基本要求。

2.运用铝以及氢氧化铝的有关化学性质及相互转化关系，以及强碱弱酸盐和强酸弱碱盐水解反应过程中的相互促进，评价选择以铝为原料制备氢氧化铝的最佳途径。

3.通过对以苯甲酸为原料，设计制备苯甲酸甲酯的实验方案设计过程，进一步融会贯通酯化反应和水解反应的基本原理以及相互关系。

4.通过对最佳实验方案的优选过程，调动学生积极参与教学过程的主体积极性，培养学生浓厚的学习兴趣和正确的学习方法。

5.提高学生对知识的综合运用能力，发展学生的整体思维水平，培养学生敢于创新的学习态度和科学的思维方法。

●教学重点

最佳制备实验途径的正确选择。

实验方案设计的基本格式和内容。

●教学难点

铝的性质和氢氧化铝的两性，不同盐类水解过程的相互促进。

酯化反应和水解反应的相互关系以及综合应用。

●教学方法

回忆复习，比较选择。

设计操作，评价总结。

●课时安排

二课时

第一课时：以铝为原料制备氢氧化铝的实验方案的设计以及实验操作。

第二课时，实验方案设计的一般方法和基本内容，以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯的方案设计。

●教学过程

第一课时

●教具准备

教具：投影仪、大屏幕、胶片等。

仪器：(学生实验操作所用)烧杯、试管、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、干燥器、石棉网、滤纸、酒精灯、胶头滴管、ph试纸等。

药品：(学生实验操作所用)铝屑、稀硫酸、蒸馏水、浓、稀naoh溶液、稀氨水、稀盐酸、cucl2固体等。

［导入］化学是一门以实验为基础的学科，化学实验方案的设计贯穿每一个化学实验之始终。化学实验方案的设计对于化学实验具有至关重要的作用，有时甚至直接影响到一个实验的成功与否。

［投影］教材插图，居里夫妇正在做化学实验以及球碳原子簇——c60等。

［说明］投影之同时，简介章序言之有关内容，说明实验方案设计的重要性。

［讲述］因此，每一个化学实验在实验操作之前，均要根据该实验的目的和要求，综合运用相关知识和已有实验基本技能，对实验过程进行总体的设计与规划，此即为化学实验方案的设计。

［板书］第六单元  化学实验方案的设计

［过渡］化学实验种类繁多，不同的化学实验其实验方案的设计当有不同，制备实验方案设计为最基本的化学实验，本节课我们将以铝为原料，来对氢氧化铝的制备方案进行设计。

［板书］第一节  制备实验方案的设计

一、以铝为原料制备al(oh)3实验方法的选择

［讲述］对于铝及其重要化合物的性质，我们之前已有过系统的学习和了解。

［想一想］铝有哪几种主要的化合物？

［答］铝之重要化合物主要有：al2o3、al(oh)3及铝盐。

［师］请大家分组讨论并总结出铝及其化合物的重要性质。

［学生讨论］教师巡视。

［提问］部分同学回答，其他同学质疑、补充后师生共同总结。

［投影］铝及重要化合物的主要性质：

1.铝的主要化学性质：

①可和某些非金属反应。如：

4al＋3o2 2al2o3;2al＋3cl2 2alcl3

②可和某些稀酸溶液反应。如：

2al＋6h＋===2al3＋＋3h2↑

③可和某些强碱溶液反应。如：

2al＋2naoh＋2h2o===2naalo2＋3h2↑123

④可和某些氧化物反应。如：

2al＋fe2o3 2fe＋al2o3

2.al2o3的主要化学性质：

①可和某些强酸溶液反应。如：

al2o3＋6h＋===2al3＋＋3h2o

②可和某些碱溶液反应。如：

al2o3＋2oh－===2alo ＋h2o

3.al(oh)3之主要化学性质。如：

①可和某些酸溶液反应。如：

al(oh)3＋3h＋===al3＋＋3h2o

②可和某些强碱溶液反应。如：

al(oh)3＋oh－===alo ＋2h2o

［问题］根据上述信息归纳，铝盐主要有哪几种，其水溶液各有什么特点？

［学生讨论］之后提问总结。

［总结］铝盐的存在方式主要有两种：一为铝盐，如alcl3等。铝盐一般为强酸弱碱盐，其水溶液会因al3＋水解而略显酸性；另一称为偏铝酸盐，如naalo2等。偏铝酸盐一般为强碱弱酸盐，其水溶液会因alo 水解而略显碱性。

［学生练习］部分学生板演：请写出以上alcl3和naalo2两种盐水溶液中发生水解反应的离子反应方程式。

［想一想］如果我们将上述两种盐溶液，即alcl3和naalo2的水溶液混合会有怎样的现象与结果？

［学生讨论］教师巡视。可据情况做适当的提示。

［提问］部分同学回答，其他同学可质疑补充。

［总结］alcl3即铝盐水溶液因al3＋水解而会使其略显酸性：

al3＋＋3h2o al(oh)3＋3h＋

naalo2即偏铝酸盐水溶液因alo 水解而会使其溶液略显碱性：

alo ＋2h2o al(oh)3＋oh－

当将其二者混合以后，会因为二者水解后溶液所呈现酸、碱性(弱)不同，相互中和，从而使上述两个水解平衡不断向着水解方向移动，直到水解完全，有白色胶状的al(oh)3难溶物产生。

［投影］

铝盐溶液：al3＋＋3h2o al(oh)3＋3h＋

偏铝酸盐溶液：alo ＋2h2o al(oh)3＋oh－

将铝盐和偏铝酸盐溶液相互混合：al3＋＋3alo ＋6h2o===4al(oh)3↓

［讲述］对于任何化学物质，结构决定性质，性质反映结构。同时，其性质也决定着其在自然界的存在方式和实验室制取方法。下面，请同学们运用上述信息，思考实验室以纯净的铝屑为原料，可通过哪些途径制得产物al(oh)3。

［板书］

一、以铝为原料制备氢氧化铝

1.可能制取途径的推测：

［学生讨论］教师巡回参与，以为后面的讲评收集信息，作好准备工作。

［提问］下面，请以各小组为单位选派一名代表叙述你们所选择的制备方法。

［学生回答］略。(对于学生选择的各种方法，如明显不合理或有错误之处的，教师可做适当的点评后予以舍弃，其他制备方法可予以保留)

［过渡］经过讨论，我们得出了许多的制备方法，这些方法，我们可将其总结为以下这么几个类型。

［实物投影］(边书写边投影)

［讲评］同学们对制备方法的选择都各有自己的想法，很好。说明同学们对铝及其化合物的性质都非常熟悉，并且能够综合应用。但是，通往目的地的道路可能会有千万条，但肯定会有优劣之分。

［议一议］上述所有的这些实验方法，各有什么所长和所短，哪一些或哪一个制备方法更加合理。

［板书］2.可能实验方案的选择。

［学生讨论］教师巡视，收集信息。

［提问］请同学们回答自己的选择，并能够对舍弃的方案加以简单的点评。

［学生回答后，教师总结］通过讨论、分析，同学们大都选择了可能制备方法中的4、5、6，而排除了1、2、3。

［问］为何对1、2、3的方法进行了排除？

［答］方法1中，氧气的制取过程比较麻烦，实验步骤较多；方法2中，氯气的制取过程同样较为麻烦，步骤多，且氯气还有毒性，操作中可能会有危险发生及污染环境；方法3中反应可能会不完全，过程难于控制。123

［讲评］很好。通过上述分析和筛选，同学们比较倾向于方案4、5、6的制备方法，哪么，对于这几个方法我们有没有可能优中选优。对此，光有理论上的分析不够，下面，请同学们根据你所选择的方法进行实验验证，并最终得出实验结论。

［板书］3.可能实验方案的实验验证。

［学生实验］根据同学们自己的选择，将学生分为三个实验小组，分别进行实验。

［说明］1.为节省时间，学生实验所用的仪器药品需课前准备妥当。

2.每个小组所用反应试剂如铝屑质量要相等，所用酸、碱浓度亦要相同。

3.提示学生在实验操作过程中对所用酸、碱强、弱的选择。也可对强、弱做对照实验。

4.要求学生记录实验过程中所选各试剂的用量及实验现象。

5.实验结束后要求学生对实验结果进行分析，并将结果换算成：制取1 mol al(oh)3时各试剂的用量。

［提问］同学们的实验均已结束，下面，请各实验小组选代表叙述自己的实验过程、实验现象以及实验结论。

［学生回答后师生共同总结］

对于方法4，在得到al3＋将其沉淀al(oh)3时，有两种办法可以采用：加入强碱naoh溶液，其优点是沉淀速率较快，缺点是对naoh溶液的加入量难以控制，所以排除此法，而选用弱碱稀氨水。

对于方法5：在得到alo 要使其在酸化条件下沉淀得到al(oh)3。同样存在两个途径：一是加入强酸如稀盐酸，但缺点也是加入的量难于控制；另一为通入新制备的二氧化碳，但二氧化碳的制备会使整个实验操作过程过于繁琐。

对于方法6：不存在酸、碱强、弱之选择与用量问题，整个实验操作过程简单而且容易操作与控制。

［讲述］通过上述分析，我们用实验过程的步骤繁琐与否及是否易于操作，对三个方法进行了选择，得出方法6较为合理，这个选择过程即为实验方案设计的基本要求。

［问］以上三种方法中，对于酸碱的用量情况又如何？

［学生回答后投影］

［投影］

［板书］4.最佳实验方案

［讲评］通过实验步骤的多少与实验过程的控制，我们在上边选择了方法6，通过上表中生成等物质的量的al(oh)3时，所耗酸、碱的物质的量，方法6之用量最少，这也是实验方案设计的一条基本原理，所以，我们最终选择方法6为本实验的最佳制备方案。

［课时小结］本节课，我们通过对al及其重要化合物性质的回忆与复习，并对可能的制备方法进行了分析推测，最后又通过实验验证以及对各方法之验证结果，进行了分析比较，从而最终选定了最佳制备al(oh)3的实验方案。

［课后作业］

1.回忆运用方法6对al(oh)3的操作制备过程，并将具体的操作过程即实验步骤按序用文字表述。

2.根据上述实验步骤，试对实验过程中所用仪器和药品进行选择。

3.完成制备方案中所涉及的有关化学反应方程式。

板书设计

第六单元  化学实验方案的设计

第一节  制备实验方案之设计

一、以铝为原料制备al(oh)3实验方法的选择

1.可能制取途径的推测。

2.可能实验方案的选择。

3.可能实验方案的实验验证。

4.最佳实验方案。

●教学说明

1.化学实验方案学生在之前的许多分组实验中有过多次接触，但对实验方案的新手设计还是第一次，所以，本课时的教学宜慢忌快，以留给学生较多的进入时间。

2.实验方案的设计，重在实验原理即实验途径的选择，学生对此可能会有多种选择。无论对何种方案，教师均应予以点评比较，以使学生了解设计过程的基本要求。

3.最佳实验方案的选择是本课时的关键，要明确告诉学生选择和舍弃的原因。

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