Question

化学实验中，常用的方法有哪些？

Answer 1

　　第一节 化学实验基本方法（第3课时）
　　一、教材分析：
　　蒸馏和萃取是在实际生产生活中有着广泛应用的分离和提纯技术，海水淡化问题是目前解决全球淡水日益紧缺问题的重要途径，这为选修《化学与技术》奠定了一定的知识基础。萃取对于学生来说是全新的分离和提纯技术，它是对溶解性规律的一个应用，其原理也在今后卤族元素和有机物的学习中多次体现，在生活中也有多方面的应用。
　　本节课教学内容主要包括两个方面：（一）、复习蒸馏的原理，掌握实验室规范的蒸馏装置。这部分内容只作复习和简单的扩充；（二）、介绍萃取的原理和装置，特别是实验操作中的细节。这部分知识为新知识，应采用灵活多样的教学手段由浅入深地让学生理解和掌握。蒸馏和萃取是高中阶段的两个基本实验操作，学生对于相关内容及部分仪器还比较陌生，本节课的主要目的就是让学生了解蒸馏和萃取的操作及过程，学习一些仪器的使用方法，并进一步丰富分离提纯物质的方法和手段。
　　二、教学目标：
　　1.知识与技能
　　（1）体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。
　　（2） 知道液体混合物分离和提纯的常用方法—蒸馏和萃取，能根据常见物质的性质设计分离和提纯物质的方案，并初步掌握其操作技能。
　　2.过程和方法
　　通过实际操作，来学会对混合物分离和提纯的操作。
　　3.情感态度与价值观
　　（1）树立绿色化学思想，形成环境保护的意识。
　　（2）能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究。
　　三、教学重点难点：
　　重点:蒸馏和萃取的掌握和应用
　　难点:蒸馏和萃取的掌握和应用
　　四、学情分析：
　　（1）在初中阶段学生已经学习了简易的蒸馏操作方法，本节课将在此基础上对规范装置和实验原理做深入的探讨，使学生更容易接受。已经初步了解了粗盐提纯的方法，蒸馏的简易装置。蒸馏则是在初中简易操作的基础上引入使用冷凝管这一较正规的操作。
　　（2）萃取的引入采用学生回家做西红柿汤并进行观察积极调动学生学习的主观能动性。
　　（3）学生已经掌握了部分溶解度的相关知识，这对萃取原理的讲解打下了一定的基础。
　　五、教学方法：实际操作、归纳、总结等方法
　　六、课前准备：
　　1．学生的学习准备：预习课本上相关的实验，初步把握实验的原理和方法步骤；完成课前预习学案。
　　2．教师的教学准备：多媒体课件制作、实物投影仪，课前预习学案，课内探究学案。
　　3．教具准备：4人一组、制取蒸馏水装置15套、50 mL分液漏斗（15）、10 mL量筒（15）、烧杯（15）、铁架台（含铁圈）（15）、CCl4、碘水。等。
　　七、课时安排：1课时
　　八、教学过程
　　（一）检查预习，了解学生对已有知识的掌握程度及存在的困惑。
　　[复习提问]过滤、蒸发操作及SO42－检验方法。
　　[设问] 过滤、蒸发操作是用于固体混合物还是液体混合物的分离？
　　[学生回答] 过滤、蒸发操作适用于固体混合物分离。
　　（二）情景导入，展示目标
　　［引言］上节课我们学习了粗盐的提纯，通过除杂质过滤的方法得到比较纯的盐水，大家想想如果我们要把盐水变为淡水，该怎么做呢？
　　比如说在海边，渔民们是怎么解决生活用水的问题；前段时间，中央电视台播放了郑和下西洋的那段历史，大家知道他们是怎么解决长期在海上漂泊的吃水问题吗？
　　［展示］海水变淡水
　　［引］做汤的时候，观察过锅盖吗？锅盖上有水珠，这水珠与汤不什么不同？为什么会有水珠？水蒸汽凝结？为什么水蒸汽会凝结成水珠？
　　［讲］汤沸腾后，水蒸汽遇温度低的锅盖而凝成水珠附于锅盖。那么这是一个什么过程，我们在化学中应怎么称呼？大家想一想蒸馏是不是一种分离混合物的方法？如果是，那么是分离什么样的混合物？
　　［过］混合物的分离和提纯除了过滤、蒸发外，还有其他很多方法，这节课，我们来学习另外两种新方法：蒸馏和萃取
　　（三）合作探究，精讲点拨
　　［板书］(二) 蒸馏和萃取(distillation and extraction)
　　［过］首先，让我们利用实验室通过蒸馏的方法除去自来水中的杂质制取蒸馏水的实验来学习蒸馏的过程
　　［板书］1、蒸馏
　　［引入］我们引用的自来水是纯净的水吗？不是。因为自来水厂使用了消毒剂氯对水进行了消毒。使水中含有Cl― 。我们可以利用加入硝酸银溶液检验是否含有氯离子。
　　［实验演示］自来水中加入硝酸酸化的硝酸银溶液
　　［讲］有明显白色沉淀生成，证明自来水中含有氯离子。那么，我们应该用什么方法除去自来水中的氯离子呢？能否向上一堂课中使用化学方法，加入试剂反应除去？
　　(不能。加入试剂后会引入新的杂质，达不到我们实验目的。要想得到纯净水。可以使用加热将水变为水蒸汽，然后再冷凝为纯净的液态蒸馏水。)
　　［小结］实验室就是使用蒸馏的方法制取蒸馏水。
　　［投］
　　(1)原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。蒸馏一般用于分离沸点相差较大的液体混合物。（例如蒸馏含有Fe3+的水提纯其中水份，蒸馏石油提纯不同沸点的有机组分）
　　（2）仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、胶塞、牛角管（尾接管）、锥形瓶、胶管
　　［实验演示］实验室制取蒸馏水
　　［投］（3）蒸馏时的注意事项：
　　a.烧瓶内液体的容积不超过2/3，烧瓶要垫上石棉网加热，烧瓶中还要加入沸石(碎瓷片)防止爆沸。
　　b.温度计下端水银泡应置于烧瓶支管处，测量逸出气体的温度。
　　c.冷凝水下口进，上口出。
　　d.实验开始时，先开冷凝水，后加热。实验结束时，先停止加热，后关冷凝水。溶液不可蒸干。
　　［讲］锥形瓶中的液体就是蒸馏水，我们再用硝酸银溶液检验是否含有氯离子。
　　［实验演示］蒸馏水加入硝酸银溶液
　　［投影小结实验］
　　实验1-3 实验室制取蒸馏水
　　实验 现象
　　1、在试管中加入少量自来水，滴入几滴稀硝酸和几滴硝酸银溶液。 加硝酸银溶液有白色沉淀产生，且沉淀不溶解
　　2、在100 mL烧瓶中加入约1/3体积的自来水，再加入几粒沸石(或碎瓷片)，如图连接好装置，向冷凝管中通入冷却水。加热烧瓶，弃去开始馏出的总分液体，用锥形瓶收集约10 mL 液体，停止加热 加热，烧瓶中水温升高到100℃沸腾，在锥形瓶中收集蒸馏水
　　3、取少量收集到的液体加入试管中，然后滴入几滴稀硝酸和几滴硝酸银溶液 加硝酸银溶液于蒸馏水中，无沉淀
　　［思考］
　　1、为什么冷却水通入方向与被冷凝蒸气流向相反？
　　(为了使蒸馏出的蒸气与冷却水长时间充分接触，带走尽可能多的热量)
　　2、为什么温度计水银球的顶端要与圆底烧瓶支管下沿处于同一水平线？
　　(对于蒸馏来说，只有精确控制蒸馏的温度才能达到分离提纯的目的，而蒸馏烧瓶支管口的温度正是被蒸馏变为气体某组分的温度，故温度计水银球顶端要与圆底烧瓶支管下沿处于同一水平线)
　　3、在日常生活中，我们应用蒸馏的方法可以将海水淡化，或制造无水酒精。若采用蒸馏的方法分离酒精和水的混合物，先蒸馏出来的物质是什么？
　　(酒精沸点低，先蒸出的是酒精。)
　　4、从这个实验中，大家可以看出蒸馏适用于什么类型的混合物的分离？
　　［投］（4）蒸馏的使用范围:
　　液态混合物中，沸点不同，除去难挥发或不挥发的物质。
　　［思考］蒸馏与蒸发的区别：
　　(加热是为了获得溶液的残留物时，要用蒸发；加热是为了收集蒸气的冷凝液体时，要用蒸馏)
　　［过渡］在日常生活中，有时我们的衣服粘了油渍，可以用汽油擦洗，这就是萃取的应用。接下来我们学习另外的一种分离方法，叫做萃取与分液。
　　［板书］2、萃取
　　［过］我们先来认识这个新的仪器：分液漏斗。
　　［展示仪器］分液漏斗的组成，分液漏斗的活塞、盖子同漏斗本身是配套的。使用漏斗前要检验漏斗是否漏水。方法为：关闭活塞，在漏斗中加少量水，盖好盖子，用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力振荡，看是否漏水
　　［投］(1)定义：利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来，在利用分液的原理和方法将它们分离开来。
　　［讲解＋实验演示］我们通过实验来解释萃取的定义，我们知道碘单质在水中的溶解度不大，碘水呈黄棕色。碘是溶质，水是溶剂。取10ml饱和碘水，倒入分液漏斗中。接着，按照萃取的定义，我们要用另一种溶剂加把溶质碘从碘水中提取出来，这另外一种溶剂的选择要符合一些条件，
　　［投］（2）萃取剂的选择：
　　a.溶质在萃取剂的溶解度要比在原溶剂（水）大。
　　b.萃取剂与原溶剂（水）不互溶。
　　c.萃取剂与溶液不发生发应。
　　［讲解＋实验演示］那么，我们根据这些条件可以选择了四氯化碳，由于碘在四氯化碳的溶解度比较大，所以我们加入4ml就可以了，进行振荡。请大家注意振荡的操作：用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力振荡，注意放气怎么(强调放气的重要性)。振荡后将分液漏斗放在铁架台上静置。
　　［讲解］静置后，大家发现漏斗中的液体分为两层，下层为紫红色，这一层为碘的四氯化碳的溶液。上层溶液颜色变淡了，证明碘水中的碘已经被萃取到四氯化碳中了，达到了碘和水分离的目的，这就是萃取。
　　［引导］大家想想，萃取后，如何分离？比如汤上面的油层是怎样弄走的？
　　(勺子舀，吸管吸，。。。。。)
　　［讲］我们试想一下，可不可以想办法使汤使下面流走，让油刚好留在容器中。容器下面有通道，汤从下面流走，在汤刚好流完时，关闭通道，这样汤和油不就分开了吗，这正好符合分液漏斗的结构。
　　［板书］3、分液
　　［讲解＋实验演示］最后一步，就是把四氯化碳层和水层分开，这就是分液。首先，打开盖子（塞子），为什么？（平衡大气压）将活塞打开，使下层液体慢慢流出。漏斗下端口靠烧杯壁。上层液体从上口倒出，为什么？（防止上层液体混带有下层液体）
　　［投影总结］
　　(1)定义：把两种互不相溶的液体（且密度不同）分开的操作
　　［板书］萃取与分液的步骤：
　　a.检验分液漏斗是否漏水
　　b.加入溶液，加入萃取剂，振荡
　　c.静置分层
　　d.分液
　　［小结］通过这个实验，大家要掌握的是萃取剂的选择（三个条件），以及掌握萃取与分液的操作步骤。（四个步骤）
　　（四）反思总结，当堂检测。
　　通过这个实验，大家要掌握的是萃取剂的选择（三个条件），以及掌握萃取与分液的操作步骤。（四个步骤）
　　当堂检测见学案。
　　[作业]1、P10 1、2、 2、课后复习本节内容
　　（五）发导学案，布置预习
　　请预习第二节，并完成预习导学案。
　　九、板书设计：
　　（二）、蒸馏、萃取和分液
　　1、蒸馏
　　2、萃取
　　3、分液
　　4.萃取与分液的步骤：
　　a.检验分液漏斗是否漏水 b.加入溶液，加入萃取剂，振荡 c.静置分层 d.分液
　　十、教学反思：
　　本节学习了混合物的分离和提纯的基本操作：蒸馏、分液和萃取，在实验室上这节课充分的调动了学生学习的兴趣和积极性，虽然准备实验很麻烦，但提高了课堂效率，不用再另找时间做实验。学生分组实验并合作探究，在老师的引导下完成教学重点内容——蒸馏、分液和萃取的基本操作，并通过亲身实践进一步领会了蒸馏、分液和萃取法，突破了本节课的难点——蒸馏、分液和萃取的基本操作原理和注意事项，在探究实验的过程中学生也提升了化学学的科学素养。在化学实验和科学研究中,还有许多分离和提纯的方法,如分馏、层析,等等。此外,利用物质的特殊性质来分离和检验物质的方法也很多,应用也十分广泛,我们将在今后的学习中慢慢接触到。整堂课学生求知旺盛，复杂的知识变得简单化，亲自动手操作，加深了印象，提高了能力。

Answer 2

铜和硝酸的反应、二氧化硫的性质、铜氨纤维的制备等实验都是高中化学教材中重要的演示实验,对于探究物质的性质和用途,起着积极的作用。

Answer 3

实验，观察，比较，分类法

Answer 4

过滤 分馏 蒸馏 分液

Answer 5

 

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