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本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自人教版九年級(jí)《化學(xué)》上冊(cè)“碳和碳的氧化物”課題2“二氧化碳制取的研究”。
二氧化碳制取的研究是在學(xué)習(xí)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法之后學(xué)習(xí)的另一種常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法,是學(xué)氧化碳性質(zhì)的必要知識(shí)儲(chǔ)備。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計(jì)思路,也可以豐富學(xué)生的文化知識(shí),拓寬學(xué)生的視野,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究及實(shí)驗(yàn)基本操作能力,形成完整的知識(shí)體系。
二、教學(xué)目標(biāo)的確定及依據(jù)
通過前一階段的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)基本操作能力,而實(shí)驗(yàn)室制取氧氣又為探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳提供了思路。本節(jié)課教學(xué)需要進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題、解決問題及實(shí)驗(yàn)操作能力。確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下:
知識(shí)與技能:
了解實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理,探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置,并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳;
了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計(jì)思路和方法。
過程與方法:
通過實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、收集方法和驗(yàn)滿方法的探究,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、探究能力、分析和歸納能力以及交流協(xié)作能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和探索精神,增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作、勇于創(chuàng)新精神,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情。
三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
“課程標(biāo)準(zhǔn)”是確定教學(xué)目標(biāo)的依據(jù),根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及現(xiàn)階段學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、智力發(fā)展程度,確定了如下教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn),以發(fā)展學(xué)生的能力,提高學(xué)生素質(zhì)。
重點(diǎn):采用活動(dòng)與探究的方式研究實(shí)驗(yàn)室中制取二氧化碳的藥品、反應(yīng)原理、儀器裝置,并利用設(shè)計(jì)的裝置制取二氧化碳。
難點(diǎn):實(shí)驗(yàn)室制取并收集二氧化碳?xì)怏w。
四、學(xué)情分析
在第二單元的教學(xué)中,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室氣體的制備有了一定的認(rèn)識(shí),了解了實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計(jì)思路。因此,學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的方法并不困難。本節(jié)課的教學(xué),旨在使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題及實(shí)驗(yàn)操作能力,以及學(xué)習(xí)化學(xué)的理念,引導(dǎo)學(xué)生循著科學(xué)的發(fā)展過程去體驗(yàn)化學(xué)的奧妙,激發(fā)學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。
五、教學(xué)方法
“授之以魚,不如授之以漁。”在注重知識(shí)傳授的同時(shí),更要注重學(xué)生獲取知識(shí)的過程。為此我采用以教師為主導(dǎo),學(xué)生自主探究,小組合作交流,分析、討論、歸納的教學(xué)法,讓學(xué)生積極、主動(dòng)地參與教學(xué)過程,體會(huì)自主學(xué)習(xí)的樂趣,養(yǎng)成持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣,掌握獲取知識(shí)的途徑。并利用多媒體輔助教學(xué),將抽象思維變?yōu)橹庇^,節(jié)約教學(xué)時(shí)間,豐富教學(xué)內(nèi)容。
六、教具的準(zhǔn)備
儀器:錐形瓶、廣口瓶、試管,單、雙孔塞、橡膠管、長(zhǎng)頸漏斗、集氣瓶。
藥品:塊狀大理石、塊狀石灰石、碳酸鈉粉末、碳酸氫鈉粉末、塊狀碳酸鈣、稀鹽酸、稀硫酸、澄清的石灰水。
七、教學(xué)流程
1.營(yíng)造氛圍,導(dǎo)入新課。
我們探究了空氣的組成,知道二氧化碳只占空氣體積的0.03%,但我們不要小看這0.03%的二氧化碳,它與我們的生活密切相關(guān),它使地球不是很冷,它是光合作用的原料,從而為自然界的生物生存提供保障,說到這兒你是否想知道二氧化碳是什么樣了呢?你是否想知道如何才能獲得二氧化碳呢?
恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)入可以形成良好的學(xué)習(xí)氛圍,并暗示本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容,從而激發(fā)學(xué)生的探究欲。
2.溫故知新,慢慢求索。
教師引領(lǐng)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的過程,并激發(fā)學(xué)生思考在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí),解決了哪些問題才順利制取出氧氣的?學(xué)生根據(jù)已掌握的知識(shí)會(huì)一一地解答出來。此時(shí)教師繼續(xù)引導(dǎo):實(shí)驗(yàn)室制取氧氣首先是從藥品、反應(yīng)原理開始探究的,那么實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳也不例外。請(qǐng)同學(xué)們回憶所學(xué)過的有二氧化碳生成的化學(xué)反應(yīng)有哪些呢?
由已知帶動(dòng)未知的探究,自然過度,符合學(xué)生思維發(fā)展,在這一環(huán)節(jié)中可以檢查學(xué)生書寫化學(xué)方程式的能力,為探究新知識(shí)做好鋪墊。
3.啟發(fā)引導(dǎo),獲取新知。
(1)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳反應(yīng)原理的探究。
教師引導(dǎo)學(xué)生討論分析上述方程式是否適合制取二氧化碳。學(xué)生自主討論分析后會(huì)得出均不適合的結(jié)論。思路中斷,教師適時(shí)再次引導(dǎo):既然我們學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)都不適合制取二氧化碳,那就請(qǐng)同學(xué)們自己探究實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)吧。學(xué)生利用教師所提供的儀器和藥品學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,教師指導(dǎo)學(xué)生闡述各個(gè)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,由學(xué)生討論分析得出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理及恰當(dāng)?shù)乃幤贰?/p>
(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳發(fā)生裝置和收集裝置的探究。
學(xué)生先回憶制取氧氣的發(fā)生裝置和氣體收集方法,然后教師利用多媒體分別投影出發(fā)生裝置和氣體收集裝置圖(略)。由學(xué)生分析、討論適合實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置。
實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳是初中化學(xué)第六單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)生已具備了一定的實(shí)驗(yàn)基本操作技能。這一環(huán)節(jié)旨在鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,提高學(xué)生素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)理念。
4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究交流。
活動(dòng):學(xué)生分組在教師的指導(dǎo)下組裝儀器并制取一瓶二氧化碳?xì)怏w。
教師指導(dǎo)學(xué)生制取并收集一瓶二氧化碳,讓學(xué)生體會(huì)收獲的快樂。學(xué)生在制取過程中,很快會(huì)發(fā)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w是無色、無味的氣體。如何判斷二氧化碳?xì)怏w收集滿了是個(gè)難題,探究欲望再一次被激發(fā)。經(jīng)過討論、實(shí)踐學(xué)生會(huì)順利解決這一問題。再一次培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力,達(dá)到活學(xué)活用的目的。從中學(xué)生也會(huì)領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的設(shè)計(jì)思路,并形成完整的知識(shí)體系。與此同時(shí),教學(xué)難點(diǎn)隨之突破,教學(xué)任務(wù)圓滿完成。
5.課堂總結(jié),提升素質(zhì)。
請(qǐng)學(xué)生總結(jié)歸納這節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲。
6.板書設(shè)計(jì)。
課堂教學(xué)是一門綜合藝術(shù),板書是課堂教學(xué)中不可缺少的一環(huán)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn),我采用如下的板書設(shè)計(jì):
二氧化碳制取的研究
一、藥品及反應(yīng)原理
1.藥品:大理石(或石灰石)和稀鹽酸
2.原理:CaCO3+ 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
二、實(shí)驗(yàn)裝置
三、實(shí)驗(yàn)步驟
①連接儀器
②檢查裝置的氣密性
③裝入藥品(先固體后液體)
④收集氣體(驗(yàn)滿)
⑤檢驗(yàn)氣體(通入澄清石灰水)
關(guān)鍵詞:初中化學(xué);智慧教育;教學(xué)案例
中圖分類號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 論文編號(hào):1674-2117(2015)21-0057-04
初中化學(xué)學(xué)科智慧教育內(nèi)涵及要求
初中化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)類探究學(xué)科,強(qiáng)調(diào)基于問題的認(rèn)識(shí)活動(dòng),學(xué)生尋求信息和理解事物的一般過程具有過程性和實(shí)踐性等特點(diǎn)。可如今,初中化學(xué)教師在教學(xué)中更多關(guān)注的是化學(xué)知識(shí)概念、公式的傳授和記憶,很少精心設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過程和方法,完全忽視了學(xué)生的智慧培養(yǎng),與課程強(qiáng)調(diào)的教育理念背道而馳。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生逐漸喪失了學(xué)習(xí)興趣,只知道運(yùn)用原理概念做題,缺乏情境問題分析能力,無法找到解決問題的相應(yīng)策略,變成了機(jī)械的知識(shí)“接收器”。
為培養(yǎng)學(xué)生的探究及創(chuàng)新能力,讓初中化學(xué)教育“智慧”起來,我們需要對(duì)初中化學(xué)課堂提出新的要求:首先,教師要擁有智慧教育理念,改變傳統(tǒng)的價(jià)值取向,不能一味地注重分?jǐn)?shù),要更多關(guān)注學(xué)生智慧能力的培養(yǎng)。其次,教師要從學(xué)生角度出發(fā),創(chuàng)建智慧的學(xué)習(xí)資源,構(gòu)建智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維,而化學(xué)思維能力的培養(yǎng)雖然要以學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),但又要與學(xué)科知識(shí)點(diǎn)有本質(zhì)區(qū)別,即需要長(zhǎng)時(shí)間、過程性、實(shí)踐性的訓(xùn)練,教師要花費(fèi)時(shí)間去設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)活動(dòng)和方法,準(zhǔn)備探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)化學(xué)思維。最后,在智慧教育的課堂上,教師要把課堂還給學(xué)生,充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑,自主創(chuàng)設(shè)情境解決問題,提高學(xué)生將化學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化成解決問題的能力,實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧學(xué)習(xí)。
信息技術(shù)支撐下的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境
初中化學(xué)智慧教育離不開智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境,而智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建則需要信息技術(shù)產(chǎn)品的有效支撐。交互式電子白板、信息化教學(xué)平臺(tái)、電子書包等都是新興的資源工具,筆者提供的教學(xué)案例主要是在電子書包和微視頻環(huán)境下促成的智慧教育教學(xué)。
電子書包即利用信息化設(shè)備進(jìn)行教學(xué)的便攜式終端,擁有豐富而又有針對(duì)性的學(xué)習(xí)資源,能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),凸顯學(xué)生的主體地位。電子書包能夠提供答疑檢測(cè),在實(shí)驗(yàn)探究過程中,教師可以及時(shí)了解學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)程,并有針對(duì)性地給予指導(dǎo)和幫助,同時(shí),它所提供的協(xié)作交流功能能夠真正滿足學(xué)生討論學(xué)習(xí)的需求,激發(fā)學(xué)生的交流協(xié)作興趣,提高他們的化學(xué)學(xué)習(xí)效率。
微課以視頻化的形式傳遞知識(shí),能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,滿足其個(gè)性化需求。本案例中,教師在課前將二氧化碳制取的微課視頻提供給學(xué)生,學(xué)生可以獨(dú)立觀看視頻,激發(fā)其自主探究思考,并完成課前新知預(yù)習(xí)。
案例設(shè)計(jì)
《二氧化碳制取的研究》教學(xué)設(shè)計(jì)
1.教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是人教版初中化學(xué)第六單元第二課的內(nèi)容,是本單元的核心知識(shí),是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中制取某種氣體時(shí)藥品的選擇、裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的方法等思路的最佳素材,對(duì)今后學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)、化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)都有深遠(yuǎn)的影響。通過對(duì)制取二氧化碳裝置的探究,學(xué)生能夠歸納延伸出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路和方法,為今后研究其他氣體的制法提供了科學(xué)依據(jù)。另外,“二氧化碳的制取和性質(zhì)”是新版教材內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定必須安排和組織學(xué)生完成的基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)之一,因此本節(jié)課的學(xué)習(xí)對(duì)今后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)提供了有力保證。
2.教學(xué)對(duì)象分析
學(xué)生已經(jīng)在第二單元學(xué)習(xí)過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法,具備一定的“氣體的制備與收集”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。初步掌握了“根據(jù)藥品選擇發(fā)生裝置,根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì)選擇收集裝置”的實(shí)驗(yàn)技能與方法,懂得氣體的收集方法與物理性質(zhì)有關(guān),因此本節(jié)課應(yīng)注重知識(shí)的梳理與整合,為制取二氧化碳裝置的探究指明方向。
3.教學(xué)目標(biāo)制定
知識(shí)與技能目標(biāo):掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理;掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的收集方法和檢驗(yàn)方法;了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置和收集裝置的確定依據(jù);能設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置。
過程與方法目標(biāo):通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究,逐步分析出制取二氧化碳的理想藥品及實(shí)驗(yàn)裝置,培養(yǎng)創(chuàng)新的意識(shí);通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路和方法的復(fù)習(xí),初步確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法;通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究過程的體驗(yàn)、反思,培養(yǎng)多角度、多層次地觀察和分析問題的能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo):通過實(shí)驗(yàn)、問題的討論,培養(yǎng)求實(shí)、創(chuàng)新、合作的科學(xué)品質(zhì);通過教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的合作、研究性學(xué)習(xí),體驗(yàn)探究成功的樂趣,激發(fā)求知欲,形成持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)興趣。
4.教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn):實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的確定及氣體制取的一般思路和方法。
難點(diǎn):實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置探究。
5.教學(xué)方法及整合點(diǎn)
教學(xué)方法:利用信息技術(shù)的仿真功能模擬不同物質(zhì)制取二氧化碳的反應(yīng)現(xiàn)象及反應(yīng)原理;再現(xiàn)學(xué)習(xí)過的實(shí)驗(yàn)過程;模擬演示實(shí)驗(yàn)過程中錯(cuò)誤操作帶來的不良后果,直觀再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境,幫助學(xué)生溫習(xí)氧氣制取時(shí)的注意事項(xiàng);構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,提供多種實(shí)驗(yàn)器材,學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案靈活設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)裝置,幫助學(xué)生完成探究活動(dòng)。
整合點(diǎn):不易理解、微觀現(xiàn)象無法展現(xiàn);實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察困難,實(shí)驗(yàn)步驟不易規(guī)范;課時(shí)影響,無法或沒有必要重新再做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn);部分學(xué)校受實(shí)驗(yàn)條件影響,難以保證每位學(xué)生人手一套齊全的實(shí)驗(yàn)器材。
6.教學(xué)模式
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的運(yùn)用,弱化了教師的主導(dǎo)地位,充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的同時(shí)大大提高了課堂教學(xué)效率。
7.教學(xué)環(huán)境
在多媒體教室借助網(wǎng)絡(luò),利用平臺(tái)和電子書包將課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)貫穿起來,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
8.教學(xué)過程
課前:
①教師以微課的形式將生石灰刷墻的相關(guān)視頻放到電子書包平臺(tái)上,創(chuàng)設(shè)情境,引入新知,讓學(xué)生思考“為什么用生石灰刷完墻會(huì)變白變硬”。
設(shè)計(jì)意圖:通過視頻引入新知,從學(xué)生身邊熟悉的滅火器入手,使化學(xué)與生活密切聯(lián)系,讓學(xué)生感知身邊的化學(xué)物質(zhì)二氧化碳。
②教師以微課的形式將判斷實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路和方法的視頻放到電子書包平臺(tái)上,溫故思新,講授新知。
整合點(diǎn):課時(shí)影響,無法或沒有必要重新做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn);知識(shí)零散,缺乏系統(tǒng)整合。
設(shè)計(jì)意圖:通過觀看電子書包中氧氣制取的虛擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫,回顧知識(shí)點(diǎn),同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí)反應(yīng)物的確定、發(fā)生裝置及收集裝置的選擇、檢驗(yàn)方法等步驟,使學(xué)生初步了解氣體制取的一般思路和方法,進(jìn)而進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)。
課上:
①導(dǎo)入新課,明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師解釋生石灰刷完墻會(huì)變白變硬的原因,并設(shè)疑。
師:請(qǐng)同學(xué)們思考在學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)中,哪些能生成二氧化碳?你能根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的要求選擇適宜的反應(yīng)嗎?
生:C+O2點(diǎn)燃CO2
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+ CO2
CaCO3高溫CaO+CO2
CuO+C高溫2Cu+CO2
教師點(diǎn)撥:實(shí)驗(yàn)室通常用大理石或石灰石(主要成分是碳酸鈣)與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,即反應(yīng)物為固液常溫混合。
設(shè)疑:在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)如何安全方便地制取二氧化碳呢?能否用碳酸鈉粉末代替大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳呢?能否用稀硫酸或濃鹽酸代替稀鹽酸和大理石或石灰石反應(yīng)制取二氧化碳呢?
②模擬實(shí)驗(yàn)。利用化學(xué)平臺(tái)演示虛擬實(shí)驗(yàn),四組對(duì)比(如圖1)。
學(xué)生觀察對(duì)比四個(gè)試管中氣泡產(chǎn)生的快慢。試管Ⅰ產(chǎn)生氣泡速率很快;試管Ⅱ產(chǎn)生氣泡速率適中;試管Ⅲ產(chǎn)生氣泡速率緩慢微弱并漸止;試管Ⅳ有白霧現(xiàn)象。
整合點(diǎn):教材中直接給出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳所用的藥品,但當(dāng)學(xué)生接觸到其他能產(chǎn)生二氧化碳的藥品時(shí)可能會(huì)混淆。該實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)藥品的探究在常規(guī)實(shí)驗(yàn)下存在做不好、做不了、現(xiàn)象不明顯等問題。而教師可以利用電子書包中平臺(tái)演示虛擬實(shí)驗(yàn)的功能,將不能做的實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來,使學(xué)生直觀了解到濃硫酸不能作為反應(yīng)物的原因。
設(shè)計(jì)意圖:通過對(duì)比實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生歸納在選擇藥品制取二氧化碳時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),從而樹立其從多角度、多層次觀察分析、解決問題的意識(shí)。
③學(xué)生討論。用大理石或石灰石(主要成分是碳酸鈣)與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,制得的氣體是否較純?反應(yīng)條件是否容易滿足?反應(yīng)速率是否適中?并論述原由。
設(shè)計(jì)意圖:?jiǎn)l(fā)學(xué)生思維,通過電子書包討論區(qū)發(fā)散思維、實(shí)時(shí)交流,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。
④實(shí)驗(yàn)裝置的確定。教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題:實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置由哪幾部分組成?如何選擇實(shí)驗(yàn)的發(fā)生裝置及收集裝置?確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮哪些因素?氧氣的檢驗(yàn)方法是什么?學(xué)生思考后,教師講解實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分,列出確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素(如圖2),并引導(dǎo)學(xué)生完成表格(如右上表)。
最后教師總結(jié),因?yàn)槎趸伎扇苡谒?,所以不能采用排水法收集。由于二氧化碳密度比空氣大,所以可采用向上排空氣法收集?/p>
設(shè)計(jì)意圖:比較氧氣和二氧化碳的相關(guān)性質(zhì),使學(xué)生了解制備氧氣與二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置的異同。
⑤牛刀小試。學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)器材中選擇設(shè)計(jì)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置,放入“器材購(gòu)物車”中(如圖3),組裝好后匯報(bào)交流。
整合點(diǎn):利用電子書包中信息化構(gòu)建工具軟件,對(duì)裝置進(jìn)行反復(fù)比較,構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)裝置的幾種可能,如有操作不當(dāng)可保護(hù)學(xué)生安全,啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生自主探究,在營(yíng)造討論的氣氛的同時(shí),充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。
設(shè)計(jì)意圖:此環(huán)節(jié)是本節(jié)的重點(diǎn),教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)中的突破性想法要及時(shí)鼓勵(lì),同時(shí)還要把握好探究的度,既不能對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造思維置之不理,又不能操之過甚偏離了主題。引進(jìn)日用品做化學(xué)儀器培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)的親近感。
⑥反饋學(xué)習(xí)。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖4裝置回答氣體的實(shí)驗(yàn)室制法有關(guān)問題:
題1:寫出圖中帶有標(biāo)號(hào)儀器的名稱:a試管;b長(zhǎng)頸漏斗;c集氣瓶。
題2:實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí),選用A、D裝置可制取并收集氧氣;選用B、E裝置可制取并收集氫氣。
題3:實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是B,收集裝置是D,選用該收集裝置的理由是二氧化碳的密度比空氣大且能溶于水。
題4:實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常選用的藥品是:石灰石或大理石和稀鹽酸,選擇上述藥品的理由是反應(yīng)速率適中,便于收集,寫出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)方程式CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2。
題5:汽車尾氣中一氧化氮是一種大氣污染物,它是一種無色氣體,難溶于水,密度比空氣略大(接近),在空氣中能與氧氣迅速反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w。根據(jù)以上信息,判斷實(shí)驗(yàn)室中制取一氧化氮采用的收集裝置是C。
整合點(diǎn):電子書包對(duì)學(xué)生答題進(jìn)行統(tǒng)計(jì),顯示答題情況,學(xué)生互動(dòng)分析。教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。
設(shè)計(jì)意圖:通過檢測(cè),了解學(xué)生對(duì)二氧化碳制取相關(guān)知識(shí)的掌握情況,針對(duì)存在的問題,教師給予點(diǎn)撥指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè);低碳農(nóng)業(yè);二氧化碳
哥本哈根世界氣候大會(huì)全稱《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》,被喻為“拯救人類的最后一次機(jī)會(huì)”; 的會(huì)議,讓“低碳經(jīng)濟(jì)”;成了2009年的歲末熱詞。一時(shí)間,所謂碳稅、碳匯、碳交易、碳足跡、低碳工業(yè)、低碳農(nóng)業(yè)、低碳建筑、低碳城市、低碳生活蜂擁而至。低碳經(jīng)濟(jì)作為具有廣泛社會(huì)性的前沿經(jīng)濟(jì)理念,其實(shí)并沒有約定俗成的定義。一般來講,低碳經(jīng)濟(jì)是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、新能源開發(fā)等手段,盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。所謂低碳,就意味著環(huán)保、節(jié)能減排,意味著生產(chǎn)、生活方式和價(jià)值觀念的轉(zhuǎn)變。
1低碳農(nóng)業(yè)的概述 低碳農(nóng)業(yè)首先是一種理念,是農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的一個(gè)發(fā)展方向。低碳理念的本質(zhì)就是降能節(jié)約。低碳農(nóng)業(yè)是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)利用等多種手段,盡可能地減少能源消耗,減少碳排放,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏。低碳農(nóng)業(yè)是一種比廣義的生態(tài)農(nóng)業(yè)概念更廣泛的概念,是生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,不僅象生態(tài)農(nóng)業(yè)那樣提倡少用化肥農(nóng)藥、進(jìn)行高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),而在農(nóng)業(yè)的能源消耗越來越多,種植、運(yùn)輸、加工等過程中,電力、石油和煤氣等能源的使用都在增加的情況下,低碳農(nóng)業(yè)還更注重整體農(nóng)業(yè)能耗和碳排放的降低。
低碳農(nóng)業(yè)也是生物多樣性農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了刀耕火種農(nóng)業(yè)階段、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段和工業(yè)化農(nóng)業(yè)階段。工業(yè)化農(nóng)業(yè)過程對(duì)生物多樣性構(gòu)成威脅:農(nóng)田開墾和連片種植引起自然植被減少,以及自然物種和天敵的減少;農(nóng)藥的使用破壞了物種多樣性;化肥造成了環(huán)境污染,進(jìn)而也引起生物多樣性的減少;品種選育過程的遺傳背景單一化及其大面積推廣,造成了對(duì)其他品種的排斥,如果用碳經(jīng)濟(jì)的概念衡量,這種農(nóng)業(yè)可以說是一種 “高碳農(nóng)業(yè)”;。改變高碳農(nóng)業(yè)的方法就是發(fā)展生物多樣性農(nóng)業(yè)。生物多樣性農(nóng)業(yè)由于可以避免使用農(nóng)藥、化肥等,某種意義上正屬于低碳農(nóng)業(yè)。 農(nóng)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是一個(gè)重要的溫室氣體來源,同時(shí)又受到溫室效應(yīng)的嚴(yán)重影響。響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的號(hào)召,確定農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放量并探尋減排辦法已成為世界各國(guó)的當(dāng)務(wù)之急。然而,低碳農(nóng)業(yè)雖然前景廣闊,但距離“低碳農(nóng)業(yè)”;的標(biāo)準(zhǔn)還有很大差距。勞動(dòng)力是發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)前期投人成本中的主要部分,尤其是知識(shí)型勞動(dòng)力的投人;我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)決定了規(guī)?;吞嫁r(nóng)業(yè)發(fā)展的困難。發(fā)展低碳農(nóng)業(yè),需要大面積采用生態(tài)農(nóng)業(yè)的部分技術(shù)、需要相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)與之相匹配、需要政府和一些高校社會(huì)組織專業(yè)人員的指導(dǎo)和培訓(xùn),特別是市場(chǎng)的銜接。
2農(nóng)業(yè)與溫室氣體中二氧化碳的消長(zhǎng)關(guān)系 人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)與全球氣候變化相互聯(lián)系又相互影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在全球溫室氣體(包括二氧化碳,CH4, N20)循環(huán)中占有重要地位。土壤中的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)微生物分解,以二氧化碳的形式釋放人大氣,CH;可在長(zhǎng)期淹水的農(nóng)田中經(jīng)發(fā)酵作用產(chǎn)生,全球一半以上的N20來自土壤的硝化和反硝化過程。 2.1農(nóng)業(yè)是溫室氣體中二氧化碳的重要來源 2.1.1土壤本身就是一個(gè)巨大的碳庫(kù)。土壤圈是地球巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈交界的一個(gè)圈層,它不僅是人類賴以生存的自然資源和人類與生物生活棲息的基地,而且是生態(tài)系統(tǒng)中生物與環(huán)境間進(jìn)行物質(zhì)、能量交換的樞紐。土壤圈在全球氣候變化尤其在全球碳循環(huán)中的重要作用可歸納為兩方面:一是土壤圈是碳素的重要貯存庫(kù)和轉(zhuǎn)化器。其貯存形式為土壤有機(jī)質(zhì),它含有的有機(jī)碳量占整個(gè)生物圈總碳量的3/4。儲(chǔ)存的大量有機(jī)碳是土壤質(zhì)量和功能的核心,有利于作物的生長(zhǎng);但由于大量施用化肥,加速了農(nóng)田土壤中有機(jī)碳的礦化,進(jìn)而向大氣中排放了大量的二氧化碳和CH4等溫室氣體,尤其是千百年來因種植水稻而形成的水稻土,每年排放的CH4占全球 CH;排放總量的10%一15%。二是土壤呼吸使大量的有機(jī)碳以二氧化碳形式釋放到大氣中。土壤呼吸作用釋放的二氧化碳量是相當(dāng)可觀的。據(jù)估算,全球每年由土壤釋放到大氣中的碳量約為 (0.8一4.6) xlOlsg。因此,土壤呼吸的微量變化將導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度的顯著變化,從而影響由于二氧化碳濃度升高所伴隨的全球變暖和其他氣候因素的變化。
關(guān)鍵詞:六氟化硫 變壓器 雜質(zhì) 檢測(cè)
隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,電力工業(yè)電氣設(shè)備維護(hù)模式維護(hù),定時(shí)維修改造已經(jīng)完成。但是,從電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可靠性考慮定時(shí)維護(hù)不能滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)維護(hù),因此需要從現(xiàn)有的定期維修向狀態(tài)檢修過渡已成為必然。條件的電氣設(shè)備狀態(tài)檢修是根據(jù)氣體的密度和濕度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯然是最重要的國(guó)家監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的氣體。因此,作為電氣設(shè)備的使用越來越普遍,電力等行業(yè)的設(shè)備維修狀態(tài)檢修過渡氣體狀態(tài)監(jiān)測(cè),特別是對(duì)在線監(jiān)測(cè)變得越來越重要。傳統(tǒng)的氣體監(jiān)測(cè)還留在氣水含量控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,迫切需要通過監(jiān)測(cè)與精度低的氣體泄漏和水分含量,監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可以很繁瑣的比較特性。如果推理來驗(yàn)證理論和方法,實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)氣體泄漏,水分超過標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下做出準(zhǔn)確的判斷,必然會(huì)對(duì)的電氣設(shè)備狀態(tài)維修的可靠和精確的氣體檢測(cè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
1、六氟化硫變壓器的氣體質(zhì)量指標(biāo)
六氟化硫由于其出色的電氣特性,在電力系統(tǒng)中獲得更多和更廣泛的應(yīng)用,在設(shè)備狀態(tài)檢修和電氣設(shè)備維護(hù)中氣體檢測(cè)具有非常重要的作用,是電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的發(fā)展的必然趨勢(shì),正在成為越來越重要的方法。在氣體狀態(tài)檢測(cè)中主要有兩個(gè)方面泄漏和水含量。傳統(tǒng)泄漏監(jiān)測(cè)由壓力或密度繼電器不完全補(bǔ)償?shù)木群涂煽啃缘臏囟群蛪毫Φ挠绊懯恰T诒O(jiān)測(cè)復(fù)雜的工藝和設(shè)備中通過測(cè)量結(jié)果的可比性,可以客觀地反映了水分的多少。
六氟化硫出色的電氣性能已得到世界各國(guó)普遍承認(rèn)。美國(guó)西屋公司建成世界第一臺(tái)電壓電路斷路器高壓斷路器的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)其優(yōu)勢(shì),更多和更明顯的超高壓領(lǐng)域已經(jīng)基本壟斷,并逐步向低壓的領(lǐng)域滲透。全封閉組合電器為氣體的提供了一個(gè)更加重要和廣闊的舞臺(tái),具有體積小,運(yùn)行安全可靠,對(duì)環(huán)境的依賴低的特性,已成為首選的城市變壓器。氣體高壓配電變壓器,電纜和其他設(shè)備中的應(yīng)用越來越多,氣體在電力行業(yè)變得越來越重要了,越來越廣泛的被使用。
2、六氟化硫變壓器特征氣體的產(chǎn)生
變壓器在運(yùn)行中可能會(huì)發(fā)生過熱、局部放電、閃絡(luò)和電弧等故障,這些故障均以熱的形式表現(xiàn)出來。對(duì)于傳統(tǒng)絕緣油變壓器,通常采用氣相色譜的方法,通過分析油裂解出來的甲烷、乙烷和氫等特征氣體來進(jìn)行故障判斷。而六氟化硫作為絕緣介質(zhì),在一定的溫度下會(huì)分解,但又極易復(fù)合,因此,在六氟化硫氣體中檢測(cè)其分解物是極為困難的。但在故障波及固體絕緣時(shí),六氟化硫會(huì)產(chǎn)生一些分解物,如繞組出現(xiàn)過熱、放電等故障時(shí),導(dǎo)線的固體絕緣物(如聚酯薄膜、絕緣紙等)會(huì)炭化分解產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,含量隨故障的能量大小而變化。
3、模擬過熱故障試驗(yàn)
為了模擬6 SF6變壓器繞組過熱的情況下,我們使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備測(cè)量六氟化硫固體絕緣過熱分解產(chǎn)物。該容器填充0.2MPa的壓力六氟化硫,測(cè)試控制溫度150?250℃,1H,每個(gè)加熱氣體,檢測(cè)四個(gè)氟化碳,一氧化碳和二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。根據(jù)數(shù)據(jù)我們可以知道在六氟化硫在固體絕緣過熱分解可產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)和的熱點(diǎn)溫度,時(shí)間是成正比的。加熱后的一氧化碳之前被加熱到40?80倍,加熱的二氧化碳和加熱前沒有太大的差異。溫度為150℃絕緣紙開始碳化,加熱溫度高于250℃,絕緣紙容易碳化。氣體以一氧化碳變化突出的特點(diǎn),在缺氧氣氛中加熱炭化過程中的絕緣紙,主要產(chǎn)品有一氧化碳。因此,檢測(cè)的一氧化碳?xì)怏w,是檢測(cè)六個(gè)六氟化硫變壓器主要質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)是必要的??梢员容^容易的預(yù)判此類電氣設(shè)備的隱患。
4、特征氣體的檢測(cè)方法
4.1可水解氟化物和酸度
可水解氟化物來源于合成六氟化硫氣體時(shí)的副產(chǎn)物或高電壓下的電弧分解產(chǎn)物,這些產(chǎn)物可以水解或堿解,使用吸收振蕩的方法進(jìn)行水解,測(cè)定可用茜素-氟鑭絡(luò)合比色法和氟離子選擇電極法,以HF的質(zhì)量比表示氣體中低氟化合物的總量。
六氟化硫的酸度測(cè)試方法:以一定量的氣體被過量的堿液吸收,然后用酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定,根據(jù)酸溶液的體積、濃度的消耗程度來計(jì)算六氟化硫的酸度。
4.2四氟化碳與亞硫酰等
六氟化硫氣體中的四氟化碳與亞硫酰等是用氣相色譜的方法進(jìn)行測(cè)定,可用熱導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)定,若要提高靈敏度可用火焰光度檢測(cè)器。色譜柱材料可用GDX-104或Porapak-Q與3X分子篩混合。
4.3一氧化碳和二氧化碳
常規(guī)方法是用氣相色譜進(jìn)行測(cè)量,柱材料采用活性碳或碳分子篩,一氧化碳和二氧化碳用熱導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè),檢測(cè)靈敏度約為0.01%(體積分?jǐn)?shù)),采用雙熱導(dǎo)池的方式。柱溫度應(yīng)考慮使用程序升溫,加快出峰時(shí)間。若用經(jīng)過鎳觸媒轉(zhuǎn)換后用氫火焰檢測(cè)器檢測(cè),檢測(cè)靈敏度不小于0.0025%(體積分?jǐn)?shù)),但要考慮六氟化硫氣體對(duì)鎳觸媒的毒化。
5、結(jié)論
一、正確認(rèn)識(shí)啟普發(fā)生器
1.啟普發(fā)生器的結(jié)構(gòu):如圖所示,啟普發(fā)生器由球形漏斗、葫蘆狀容器、導(dǎo)氣管3部分組成。
2.啟普發(fā)生器的使用條件:塊狀固體與液體反應(yīng)、反應(yīng)不需要加熱、生成的氣體難溶于水(或不易溶于水)。
3.啟普發(fā)生器的工作原理:打開活塞,球形漏斗中的液體與葫蘆狀容器內(nèi)的固體接觸,反應(yīng)開始,若收集到所需氣體后,關(guān)閉活塞,氣體將液體壓回球形漏斗,固體與液體分離,反應(yīng)停止。
4.使用啟普發(fā)生器制備氣體的優(yōu)點(diǎn):能根據(jù)需要控制反應(yīng)的進(jìn)行,使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生或停止。
二、考題例析
例1在沒有現(xiàn)成的CO2氣體發(fā)生器的情況下,請(qǐng)你選用圖1中的部分儀器,組裝成一個(gè)簡(jiǎn)易并且能隨用、隨停的CO2氣體發(fā)生裝置。
(1)應(yīng)選用的儀器是_________(填入儀器的編號(hào))。
(2)若用上述裝置制取CO2氣體,而實(shí)驗(yàn)室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純堿、塊狀石灰石,采取比較合理的方案,應(yīng)選用的藥品是________。
解析:本題要求組裝的裝置要具有隨用、隨停的特點(diǎn),與啟普發(fā)生器制備氣體的優(yōu)點(diǎn)相同,因此可根據(jù)啟普發(fā)生器的工作原理決定組裝的裝置:把固體反應(yīng)物放入裝置e中,塞上帶導(dǎo)管的橡膠塞(裝置c);將該裝置固定于鐵架臺(tái)上,下面放上液體反應(yīng)物,組裝的裝置如圖2所示;對(duì)于實(shí)驗(yàn)用品來說,同學(xué)們都知道制取CO2需要大理石和稀鹽酸,不能用大理石和稀硫酸,但因題中沒有稀鹽酸,所以容易錯(cuò)選稀硫酸和塊狀純堿。純堿雖是塊狀,但它能溶于水,所以不適宜在此容器中反應(yīng),稀硝酸可與石灰石反應(yīng)制CO2,題中雖沒有稀硝酸,但可將濃硝酸稀釋成稀硝酸。
例2 如圖3所示的9種儀器中,B是底部有小孔的式管,F(xiàn)是大小合適的有孔塑料板,E是橡皮塞(多個(gè)供選用)。另外,備用的橡皮塞的打孔器、各種導(dǎo)氣管和玻璃纖維未畫出,也可隨意選用。
試從上述提供的實(shí)驗(yàn)用品中,選擇適合者,根據(jù)啟普發(fā)生器的工作原理,組裝成能隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的簡(jiǎn)易的二氧化碳發(fā)生器(不要求收集),試畫出你設(shè)計(jì)的幾種裝置的示意圖(鐵架臺(tái)可以不畫出)。
解析:本題要求同學(xué)們能根據(jù)啟普發(fā)生器的工作原理,設(shè)計(jì)能隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的簡(jiǎn)易的二氧化碳發(fā)生裝置,是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新精神的考查,同時(shí)也是對(duì)思維的靈活性、廣闊性的考查。理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理,掌握常用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,是正確解答該類實(shí)驗(yàn)題的基礎(chǔ)。
答案:
(其他答案合理也可)
例3 實(shí)驗(yàn)室通常用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。
(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。
(2)圖4是小明用廢舊物品設(shè)計(jì)的一個(gè)制取氫氣的發(fā)生裝置。
該裝置的優(yōu)點(diǎn)是:__________________
①利用廢舊物品代替化學(xué)儀器既能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,又能解決實(shí)驗(yàn)儀器缺少的問題;
②裝置中的眼藥瓶可隨銅絲上下移動(dòng),因此在制取氫氣的過程中具有__________________的優(yōu)點(diǎn)。
解析:用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣的原理是:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,小明使用廢舊物品代替化學(xué)儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),既便于取材又解決了實(shí)驗(yàn)儀器的短缺問題;裝置中帶孔的眼藥瓶?jī)?nèi)應(yīng)盛有鋅粒,點(diǎn)滴瓶中盛有稀硫酸,銅絲上下移動(dòng),使鋅粒與稀硫酸隨時(shí)接觸或分開,從而控制反應(yīng)的進(jìn)行。
答案:(1)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2;(2)可根據(jù)需要使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生、隨時(shí)停止。
例4圖5所示的是實(shí)驗(yàn)室制備氫氣的裝置圖。該裝置的特點(diǎn)是:打開彈簧夾,鋅粒和稀硫酸接觸,發(fā)生反應(yīng)。關(guān)閉彈簧夾后,硫酸被反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣壓回長(zhǎng)頸漏斗,與鋅粒分離,反應(yīng)停止。用該裝置制備氫氣,可取得節(jié)約藥品和取用方便的效果。
下面A、B、C、D四套裝置中,哪些可以產(chǎn)生與上圖裝置相同的效果?
解析:圖5是一個(gè)符合啟普發(fā)生器原理的簡(jiǎn)易裝置,其優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)使反應(yīng)發(fā)生,隨時(shí)使反應(yīng)停止。A裝置中,當(dāng)關(guān)閉彈簧夾時(shí),錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng),可將酸液壓回長(zhǎng)頸漏斗,但長(zhǎng)頸漏斗末端沒有完全接觸錐形瓶底,不能使Zn與稀H2SO4完全脫離接觸,故反應(yīng)不能完全停止;B裝置可將破損的試管上移或下移,使稀硫酸與鋅粒接觸或分離,便于控制反應(yīng)的發(fā)生或停止;C裝置關(guān)閉彈簧夾,試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)只能將酸液向下壓,并不能使Zn粒與酸液脫離接觸,最終可能是氣體將橡皮塞沖開;控制D裝置橡膠管處的彈簧夾,也能使反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生或停止。
答案:B 、 D 。
例5圖6所示的是一個(gè)二氧化碳發(fā)生裝置,對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià),錯(cuò)誤的是( )。
A.所用材料均為家庭廢品,有較好的資源利用意識(shí)
B.使用堿石灰(主要成分NaOH和生石灰)有利于得到干燥的二氧化碳?xì)怏w
C.將石灰石放入銅絲網(wǎng),不用時(shí)可使反應(yīng)停止,體現(xiàn)便利使用的設(shè)計(jì)思想
D.利用拉動(dòng)銅絲的設(shè)計(jì),要注意保證氣密性良好,方能使實(shí)驗(yàn)成功
解析:本題主要考查二氧化碳的制備、干燥、廢舊材料的應(yīng)用等知識(shí)。該裝置利用廢棄物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且能使實(shí)驗(yàn)隨時(shí)發(fā)生或停止,體現(xiàn)了較好的資源意識(shí)和便利使用的設(shè)計(jì)思想,當(dāng)然,制備氣體的前提是確保裝置的氣密性良好,但堿石灰中的NaOH和生石灰均能與CO2氣體反應(yīng),所以不能用堿石灰來干燥二氧化碳?xì)怏w。
答案:B。
例6圖7所示裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體,并能隨開隨用,隨關(guān)隨停,下表中所選用的藥品及制取的氣體完全正確的一組是()。
解析:利用該裝置制備氣體的要求是“隨開隨用、隨關(guān)隨?!?,其原理與啟普發(fā)生器相同。制備氫氣和二氧化碳均適宜用啟普發(fā)生器,但制備氫氣一般用鋅粒和稀硫酸,不能用濃硫酸;制備二氧化碳一般用大理石和稀鹽酸,稀硫酸與大理石反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣,覆蓋在大理石的表面,阻止反應(yīng)的進(jìn)行;碳酸鈉與稀硫酸反應(yīng)盡管也產(chǎn)生二氧化碳,但由于碳酸鈉易溶于水,無法做到與酸液的分離,也就無法控制反應(yīng)的進(jìn)行。
答案: C。
三、跟蹤練習(xí)
下圖所示為某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的4套實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置,請(qǐng)根據(jù)要求回答下列問題:
(1)可以隨時(shí)添加酸液,而不影響收集氣體的裝置是________________(填序號(hào))。
(2)裝置A、B有何優(yōu)點(diǎn)?
(3)檢查C裝置氣密性的正確操作方法是_____________。
參考答案: