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中教法实验.doc

中教法实验

何必太在乎这世界
2019-05-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《中教法实验doc》,可适用于高等教育领域

实验三 木炭还原氧化铜一、实验目的寻找并掌握木炭还原氧化铜实验的最佳反应条件。掌握木炭还原氧化铜实验演示的规范操作和获得成功的关键。初步学习实验研究方案的制定学会实验研究常用的简单比较法。了解和初步尝试试验设计中常用的正交设计。二、实验用品试管、铁架台、铁夹、附导管的橡皮塞、药匙、研钵、托盘天平、称量纸、煤气灯、酒精喷灯、酒精喷灯、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、火柴、炭粉、氧化铜粉、澄清石灰水。三、实验步骤及要求选择下图装置为本实验装置。其中加热灯具可酌情更换。分析并找出影响实验结果的诸多因素从中挑出几项主要的因素设计出简要的比较法测试该几项因素对实验影响作用大小的实验方案(设计前可参阅本实验“实验探讨”部分和“参考文献”提供的相关内容)。按实验设计的方案制作有关试验表格并逐一进行规范的实验测试。对各项的现象、结果做认真的记录。、实验结束后对实验结束对实验结果的记录进行分析、综合写出自己的观点、体会并写出该演示实验的最佳反应条件。如时间较宽余可选择正交试验法进行研究(设计前也可参阅本实验“实验研讨”部分和“参考文献”提供的相关内容)。在按正交表进行实验测试后同样需要对实验结果即相关的记录作分析、研究并给出自己的观点、写出实验的最佳条件和操作要点等。四、实验探讨碳和氧化铜充分反应其理论上的质量比为:但实际进行反应时试管里的氧气要消耗一些炭粉。且反应中还会产生一氧化碳故炭粉的用量就会偏高。有人曾想提出以:、:、:、:、等的质量比来做实验当然比例太大或太小效果就会受到影响。要现象明显反应速率快这就要通过自己动手摸索否则既浪费试剂药品又得不到理想的结果有时甚至还会使实验失败。在木炭还原氧化铜实验中反应物实际的最佳质量比要受到诸多因素的影响例如反应试管的大小、火焰的温度、反应物颗粒的大小及混合的程度、反应物堆积的形态反应物的含水量等等。所以说影响本实验最终结果的因素不仅仅是反应物的质量比。在影响实验结果众多的因素中试验者可以对每种因素作试验分析也可凭自己的经验从中选择影响较大的几项因素作试验分析。在本实验中不少研究者认为反应物的质量比、反应物研和的程度、反应物的干燥程度及加热灯焰的温度等是较为主要的几项因素。试验设计是进行实验研究的有力工具其具体的方法很多如全面试验法简单比较法和正交试验法等等。其中简单比较法是中学化学实验研究中常被研究者选用的因为这种方法实验量少结果的处理与分析也较方便。例如化学实验中不少制备实验的产率主要受着反应温度、反应时间和原料配比三个因素的影响。如果设计时把每个因素都分为五个不同的水平进行平行测试那么可以把三个因素五个等级分别用字母和数字表示并排列成表(见表)。表 三因素五水平测试示例ABC(温度℃)(反应时间min)两反应物的质量比A()B()C(:)A()B()C(::)A()B()C(:)A()B()C(::)A()B()C(:)    从表可知要得出是哪个因素的最佳组合需要对各因素的所有水平进行全面搭配试验既要分别分别搭配:ABCABC ABCABCABC ABC ABC…ABC共=次实验。这种对每一种组合都进行测试的方法称为全面试验显然全面试验的测试次数往往是很大的。如果一个实验有五个影响其结果的因素每因素又分为个水平那么就要做=次测试。这样大的工作量在客观上既不允许同时也没有必要。对于一般中学化学教学实验大多采用简单比较法进行有选择的测试。例如上述三个因素的实验在研究其中一个因素的影响大小时可先将其余因素固定在某一个因素的水平上(常选择中间水平固定)即采用变化一个因素固定其他因素的方法进行逐一测试。如先测试A因素则可固定其余两个因素于BC上(也可选BC等任一组合)用BC分别与A、A、A、A、A测试次。如果测试结果表明A水平的值最理想则可固定A在固定C用A、C分别与B、B、B、B、B测试次可得到B因素的最佳水平。假设其最佳水平为B则可以下结论说上述三个因素五个水平的诸条件组合的测试结果以ABC的组合为最佳。用这种方法安排测试工作量可大可大减小而给出的结果一般即为最佳组合或接近最佳组合。当然这种方法所得信息不够全面、丰富而且如果不重复测试也无法排除其它误差造成的影响。这是简单比较法的不足之处。如果希望既能最大限度地减小试验次数又能获得较全面的信息那么数理统计的一个重要分支“试验设计将提供许多方法如正交设计、旋转设计等等。正交试验设计法是一种用规范化的表格(正交表)来安排多因素试验和分析试验结果的方法。正交表是由数学工作者根据“因素均衡分散”等原则设计出来的。为适合各种试验情况正交表的设计种类很多实验研究着可根据自己需要从各种版本“数理统计”书中去挑选(本实验“参考文献”中列出的书籍资料中也能查到各种正交表)。表是一张正交表通常称作L()表读作L表符号“L”表示正交表L右下角的数字“”表示此表有行可以安排次试验括号内右上角的指数“”表示此表有列最多可安排四个因素括号内数字的底数“”表示每个因素取三个水平。表L()     表表头的“列号”是放置试验中的诸因素(因素通常记作ABCD…)的该表列号有,,,表明其做多其最多可放置四个因素。如试验的因素少时可只用其中几列。表的左侧是“试验号”…表示一共可做次试验。表内的分别表示因素在试验中应分别取第一水平、第二水平和第三水平故又称为水平号码。L()正交表只能解决有三个水平的四个实验因素的试验设计问题是一种比较简单地正交表。除此之外还有L()、L()等许多种正交表可供选择。在选用正交表之前首先要根据试验目的确定试验要考察的因素。再确定每个因素变化的水平考虑时注意试验范围一定要选得科学、恰当。选好正交表后要设计表头即把各试验的因素放上去。某因素放在哪一列可以任意选取。各因素的水平的编号排列也是任意的。表是某教师在研究木炭还原CuO实验时设计的表头。表影响木炭还原氧化铜实验的因素及水平A灯焰温度℃B试剂配比C试剂研和度D试剂水分AB:C略搅拌D不除水分(湿)AB:C混合后研磨minD彻底除去水分(干)AB:C混合后研磨minD除去约一半水分(半干)     选择了适当的正交设计表又设计好了表头就可列出具体的试验表了。上面的实验所给出的试验表试验表设计好后逐一对每个试验号按编排的条件或要求一一试验并记录好各次试验的结果然后按一定的步骤分析试验结果。试验结果的分析方法有两种一种是直观分析方法简单直观计算工作量也小但不能给出试验误差大小的估计也无法知道分析的精密度。另一种是方差分析它避免了直观分析法的缺点分析得比较精细。但计算量较大。“木炭还原氧化铜实验”的考察指标往往会选择“实验现象是否明显”之类的非定量的指标所以可采用直观分析法。有关直观分析法的实例在下面的实验五中还会提及。另外正交试验法的直观分析和方差分析的具体内容及要求都较多实验者如有兴趣可通过翻阅本实验所列出的一些参考文献作进一步的学习、了解。实验的改进如下:一演示前的准备()取张废报纸在石棉网上烧成灰并用玻璃棒研细在托盘天平上称取Olg此为自制之木炭粉另取g氧化铜粉混合均匀备用。()用吸了灯用酒精lmL的长滴管伸入支硬质试管的底部将酒精挤入试管转动试管将试管准备加热的一面润湿约cm。()将纸灰和氧化铜的混合物用纸槽送入试管底部然后转动试管使混合物均匀地粘贴在润湿了的试管壁上再用玻璃棒把一小团玻璃纤维加入试管底部使之与混合物紧贴。小火加热试管底部使酒精挥发出试管。课堂演示()将准备好纸灰和氧化铜的硬质试管夹于铁架台上甩配有玻璃弯管的橡皮塞塞住试管口使弯管另一端伸入盛有澄清石灰水的烧杯里。()用酒精灯大火加热试管底部(可加铁丝网灯罩以提高火力)至分钟可以看到澄清石灰水变浑浊试管底部出现cm长的光亮铜镜。二、操作将烘干的木炭研细然后按:的质量比称取木炭粉和氧化铜放入同一研钵中用力充分混研。直到看不见晶亮的小颗粒为。取克混合粉末置于一干燥的硬质试管底部。用玻璃棒将粉末轻轻压实(不要压得太紧)然后将石棉绒铺在粉末上。用细铁丝绕一长短合适的弹簧状螺旋将其插入试管顶住石棉绒。用酒精喷灯给试管预热然后对准存放药品的部位加热。当反应一旦发生就停止加热。由于剧烈的放热反应产生的热量延及到所有的反应物试管内通红反应继续进行。在石灰水中不再有气泡冒出时止住橡皮管。待试管冷却至室温后将漏斗移出液面打开弹簧夹从试管中取出金属铜。三、几点说明由CCu=CuCO:个可知反应物碳与氧化铜的质量比为:。但由于木炭中含有杂质且在高温下炭还会转化为一氧化碳除其中一部分一氧化碳还原氧化铜外另一部分一氧化碳散失到空气中为了确保氧化铜被完全还原在实际使用中炭粉的质量应大于理论值即质量比在:时实验效果最佳。木炭和氧化铜要干燥以防止试管在加热时破裂。所选用的木炭应以炭化完全的优质产品为宜。。反应一定要高温。若没有酒精喷灯可将普通酒精灯用多股棉纱作灯芯并套上一个汽化罩以提高酒精灯的温度。小漏斗倒置于石灰水液面上的目的是防止因反应剧烈放出的二氧化碳气体把石灰水冲出烧杯外。四、优点改进后的实验现象明显不仅能观察到澄清的石灰水变浑浊而且还能清晰地观察到反应剧烈放热反应后倒出的固体几乎全部是紫红色的铜且管壁伴有铜镜。实验七含氯消毒液性质、作用的探究【研究背景】日常生活中的消毒液包括多种如适用于医院、公共场所喷洒消毒的过氧乙酸对宾馆餐饮业以及家庭等日常用品消毒的含氯消毒液。其中又以含氯消毒液最为常用其有效含氯量高、使用安全、而且价格便宜同时它与水的亲和性很好能与水以任意比例互溶且不存在液氯、二氧化氯等药品的安全隐患因此它受到人们的青睐。含氯消毒液主要是指溶液中含有一定量的次氯酸并以此来消毒杀菌的液体消毒液有效成分使次氯酸和次氯酸钙。日常生活中常用到的“”消毒液就是以次氯酸钠为主的典型的含氯消毒液。

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