中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究11-2

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究11-22實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的重要方法（1）實(shí)驗(yàn)方法是近代化學(xué)之源（2）化學(xué)實(shí)驗(yàn)對于化學(xué)研究的功能驗(yàn)證知識（假說或理論）的功能反駁知識（假說或理論）的功能發(fā)現(xiàn)新知識的功能……波義耳是“氣體大師”，他通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)空氣有多種成分拉瓦錫用精確的實(shí)驗(yàn)事實(shí)推翻了“燃素說”，奠定了近代化學(xué)的氧化學(xué)說。類鋁（1871年門捷列夫的預(yù)言）

鎵（1875年布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)鎵后測定）

原子量約為68比重約為5.9-6.0熔點(diǎn)應(yīng)很低

不受空氣的侵蝕

將在酸液和堿液中逐漸溶解

其氫氧化物必能溶于酸和堿中

能生成類似明礬的礬類

可用分光鏡發(fā)現(xiàn)其存在

原子量為69.72比重等于5.94熔點(diǎn)為30.15灼熱時略起氧化

在各種酸液和堿液中逐漸溶解

氫氧化物為兩性，能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中

能生成結(jié)晶較好的鎵礬

鎵是用光譜分析法發(fā)現(xiàn)的

沒有先前通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的大量元素，門捷列夫就不可能確立元素周期律，并畫出元素周期表噁唑啉、亞胺酯與苯氧乙酰氯反應(yīng)的研究

一、前言

含有β—內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的化合物因?yàn)榫哂酗@著的生理活性，一直受到廣泛關(guān)注。早在1907年，Staudinger就研究了這類化合物的合成方法(1)。特別是1943年發(fā)現(xiàn)了青霉素的藥效結(jié)構(gòu)關(guān)鍵為β—內(nèi)酰胺以后，這類環(huán)系的合成受到了極大的重視(2-4)，每年都有大量的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表，新的合成方法陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，含有β—內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的新化合物也不斷被合成出來。這類化合物多數(shù)是作為抗生素類藥物使用的，常見的有青霉素，頭胞霉素，諾卡霉素等。烯酮與亞胺的環(huán)加成反應(yīng)（Staudinger反應(yīng)）是最常用的一種合成β—內(nèi)酰胺化合物的方法(5-13)，Staudinger最早采用該方法合成β—內(nèi)酰胺。這種方法原料簡單易得，可以比較容易得到不同取代的烯酮和亞胺，從而可以滿足不同合成的需要。控制不同的反應(yīng)條件可以得到不同立體構(gòu)型的產(chǎn)物。因?yàn)榉磻?yīng)中可以得到兩個新的手性碳，因此在不對稱合成領(lǐng)域也引起了大家廣泛的興趣。我們對2-取代噁唑啉與烯酮在熱條件下的反應(yīng)進(jìn)行了研究。反應(yīng)采用的烯酮為苯氧乙酰氯在堿（三乙胺）存在下脫氯化氫生成。

二、結(jié)果與討論

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的Staudinger反應(yīng)的條件下，噁唑啉與苯氧乙酰氯反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物并不是關(guān)環(huán)的β—內(nèi)酰胺化合物，而是另兩種新的化合物：酰胺酯類化合物和雙酰胺氯代物。通過控制不同的反應(yīng)條件，我們已經(jīng)能夠控制反應(yīng)有選擇的生成其中的一種產(chǎn)物，并且討論了反應(yīng)機(jī)理，在不同反應(yīng)底物上進(jìn)行了驗(yàn)證，合成了一系列新化合物。今天，化學(xué)研究的成果，通常也要來自于實(shí)驗(yàn)。雖然有一些專們從事化學(xué)理論研究的化學(xué)家，但有更多化學(xué)家常年工作在實(shí)驗(yàn)室中。同步熱分析儀STA449CBAS電化學(xué)工作站非脈沖式溫壓雙控微波消解/萃取儀儀器是現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的武器?！拔淦鳌钡陌l(fā)展讓化學(xué)威力更強(qiáng)大，而且與過去的化學(xué)有很大差別3化學(xué)實(shí)驗(yàn)的類型實(shí)驗(yàn)任務(wù)：——分離和提純；——分析（定性分析、定量分析）；——制備（無機(jī)物制備、有機(jī)物合成）……實(shí)驗(yàn)技術(shù)：——儀器使用（玻璃器皿、天平、滴定管、量熱計(jì)、攪拌器、分光光度計(jì)…..）；——實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備技術(shù)（試劑配制、標(biāo)定……）；——物質(zhì)提純技術(shù)（過濾、蒸餾、分液、層析……）；——實(shí)驗(yàn)信息（數(shù)據(jù)）分析技術(shù)……4化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)

化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的手段實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)目的的教學(xué)方法。設(shè)計(jì)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原則是：（1）教學(xué)性原則?；瘜W(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要能有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的目的。（2）科學(xué)性原則?；瘜W(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要在知識認(rèn)識階段的背景下體現(xiàn)知識的準(zhǔn)確性。（3）安全性原則?；瘜W(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要避免使用有毒有害物質(zhì)和危險操作。

化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能（1）作為直觀性教學(xué)的工具驗(yàn)證、鞏固、反駁、發(fā)現(xiàn)化學(xué)知識……（2）作為學(xué)習(xí)技能和體驗(yàn)工藝流程的工具發(fā)展觀察、思維、動手等能力……體驗(yàn)工藝流程的重要性……（3）作為學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法的工具體驗(yàn)化學(xué)探究的過程，……（4）作為培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的工具，……激發(fā)興趣、鍛煉品格……5中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的普通配置。

（1）中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是開展化學(xué)教學(xué)的場所，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有較為寬敞的空間，通風(fēng)良好，并具有上水下水，接通電源。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常備有學(xué)生實(shí)驗(yàn)桌、教師演示臺，現(xiàn)代中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室還備有投影儀，電腦并聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)等。實(shí)驗(yàn)室必須備有滅火裝置，必須備有急救箱（對割傷、燙傷和化學(xué)灼傷等做簡單處理）。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)按照GBJ99-86《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求建設(shè)思考：1化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)有哪些異同點(diǎn)？2為什么化學(xué)教學(xué)特別重視化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)？3化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)為什么要強(qiáng)調(diào)安全性原則？二化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)1化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的幾種方式

（1）演示實(shí)驗(yàn)操作者：教師或?qū)W生（在教師指導(dǎo)下）；地點(diǎn)：通常是教室，也可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；功能：展示（如某種物質(zhì)的性質(zhì)、某一反應(yīng)的現(xiàn)象），示范（如某種實(shí)驗(yàn)技能、某種實(shí)驗(yàn)裝置）；要求：成功率高、可見度高；策略：面向?qū)W生的實(shí)驗(yàn)安排、想法擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)可見度、清晰和規(guī)范的操作、邊演示便進(jìn)行講解……例如：演示實(shí)驗(yàn)——氧氣的制法教師示范：裝配氧氣發(fā)生裝置教師講解：（在示范過程中穿插進(jìn)行）請注意老師的裝配順序，由低到高，從一邊到另一邊，裝配時要有條不紊。注意到嗎，老師把試管夾夾在試管的那一部位？這樣做有道理嗎？例如：演示實(shí)驗(yàn)——?dú)錃獾闹品ń處熓痉叮汉喴讍⑵瞻l(fā)生器；制取氫氣教師啟發(fā)講解：（在示范過程中穿插進(jìn)行）請注意，在具支試管中有一片塑料隔片，它有什么作用呢？大家是否注意到這里的漏斗導(dǎo)管特別長，為什么要這樣長呢？等會可以就可知道。請看，現(xiàn)在具支試管中的現(xiàn)象？（××同學(xué)靠近觀察）再注意具支試管中的現(xiàn)象。說說為什么會有這樣的變化？

（2）學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作者：學(xué)生（在教師指導(dǎo)下）；地點(diǎn)：通常在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；功能：自我確認(rèn)（如驗(yàn)證物質(zhì)性質(zhì)、變化規(guī)律），自我發(fā)現(xiàn)（如探索物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律等）；技能訓(xùn)練（如儀器操作技能等）要求：可靠性高、安全性好；策略：督促做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、重點(diǎn)（操作、安全）指導(dǎo)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程巡視、引導(dǎo)思維和及時小結(jié)……例如：學(xué)生實(shí)驗(yàn)——乙醇的化學(xué)性質(zhì)教師提問：①今天實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)是什么呢？②那位同學(xué)能比較完整地回憶乙醇的化學(xué)性質(zhì)？③請估計(jì)一下，哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以印證乙醇具有還原性？④今天的實(shí)驗(yàn)有沒有危險、有那些操作是今天實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵？

（3）邊講邊實(shí)驗(yàn)（隨堂實(shí)驗(yàn)）操作者：學(xué)生（在教師指導(dǎo)下）；地點(diǎn)：通常在教室中進(jìn)行；功能：自我確認(rèn)（如確認(rèn)物質(zhì)性質(zhì)、變化規(guī)律），自我探究（如探索物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律等）；要求：可靠性高、安全性好、簡單；策略：教學(xué)內(nèi)容穿插實(shí)驗(yàn)、小而明確的實(shí)驗(yàn)任務(wù)、短小而明確的指導(dǎo)語、及時匯報及時小結(jié)……例如：學(xué)生實(shí)驗(yàn)——酸的性質(zhì)

教師講解：我們知道酸是由酸根和氫組成的，組成上的共性預(yù)示不同的酸可能會有類似的性質(zhì)?，F(xiàn)在請大家拿起三支試管，分別加1毫升鹽酸、硫酸和醋酸。然后分別加2滴紫色石蕊試液。請注意所發(fā)生的變化。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)

教師提問：請匯報觀察到的現(xiàn)象？想一想，從這些現(xiàn)象中可以得出什么結(jié)論呢？

教師講解：再在三支試管中分別加1毫升鹽酸、硫酸和醋酸，各放一小粒金屬鋅。請注意變化。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)

教師提問：請匯報觀察到的現(xiàn)象？再想一想，從這些現(xiàn)象中可以得出什么結(jié)論呢？2化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩種教學(xué)類型

（1）驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)

功能：確認(rèn)和鞏固知識，發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；操作者：教師或?qū)W生（在教師指導(dǎo)下）；時機(jī)：知識形成之后；地點(diǎn)：通常是實(shí)驗(yàn)室，也可在教室進(jìn)行；方式：演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、邊講邊實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)知識形成知識確認(rèn)例如：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)——二氧化碳的性質(zhì)教師提問（設(shè)問）：我們知道二氧化碳不助燃，但金屬鎂卻可在純二氧化碳中點(diǎn)燃。大家是否相信？教師講解：科學(xué)的任何結(jié)論都要通過實(shí)踐檢驗(yàn)，今天，讓我們也要這樣做，驗(yàn)證剛才老師介紹的知識是否正確。教師演示：×××同學(xué)，你能來協(xié)助老師做這個實(shí)驗(yàn)嗎？教師提問：能否說一說你觀察到的現(xiàn)象；有誰能寫成這個反應(yīng)的化學(xué)方程式？現(xiàn)在我們可以確認(rèn)，鎂確實(shí)能在二氧化碳中被點(diǎn)燃。

（2）探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)

功能：知識的形成，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ徊僮髡撸航處熁驅(qū)W生（在教師指導(dǎo)下）；時機(jī)：知識形成之前；地點(diǎn)：通常是教室，也可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；方式：演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、邊講邊實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)知識形成例如：探究實(shí)驗(yàn)——三價鐵的化學(xué)性質(zhì)

教師指導(dǎo)：三價鐵的化合物很多，其中有不少跟我們的生活關(guān)系緊密。那么三價鐵有那些化學(xué)性質(zhì)呢？大家可以通過實(shí)驗(yàn)來探索。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：（1）三價鐵跟鐵釘（2）三價鐵碘化鉀（3）氫氧化鈉溶液教師提問：大家能不能先對現(xiàn)象作直接的分析呢！大家用簡單語句歸納一下三價鐵的化學(xué)性質(zhì)！3化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例設(shè)計(jì)的第一步是確定教學(xué)目標(biāo)（群），并在教學(xué)目標(biāo)群中確定重點(diǎn)目標(biāo)；設(shè)計(jì)的第二步是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)的順序；設(shè)計(jì)的第三步是安排好教師和學(xué)生活動，以完成教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。簡單地講就是“一目標(biāo)、二內(nèi)容、三活動”（3）案例——水的電解分析：初中化學(xué)利用水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣的事實(shí)向?qū)W生證明水是氫元素和氧元素組成的化合物。在本課前學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識水的分子式和檢驗(yàn)氧氣的方法。1教學(xué)目標(biāo)：（1）理解水的分子式是由實(shí)驗(yàn)確定的；（2）了解水電解的裝置和實(shí)驗(yàn)過程；（3）體驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)事實(shí)和相關(guān)原理推理氫和氧原子比例的過程2教學(xué)重點(diǎn)：理解實(shí)驗(yàn)是確定水分子式的重要方法3教學(xué)過程（1）教學(xué)流程提出問題：人們怎么得到水的分子式？演示“水的電解”，觀察并匯報有關(guān)現(xiàn)象。討論：水的元素組成？學(xué)習(xí)體積和分子數(shù)關(guān)系推斷：水的分子式？小結(jié)：實(shí)驗(yàn)是重要的科學(xué)方法（2）一堂新課的基本教學(xué)步驟引入：從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)出教學(xué)的主題新內(nèi)容：通過各種教學(xué)手段幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新教學(xué)內(nèi)容小結(jié)：概括本課學(xué)習(xí)內(nèi)容，指出進(jìn)一步學(xué)習(xí)的方向課后作業(yè)：以本課學(xué)習(xí)內(nèi)容為重點(diǎn)布置課后作業(yè)教學(xué)步驟教師活動學(xué)生活動意圖1引入[提問]請大家寫出氧氣、氫氣、水的分子式，你們知道人們怎么得到這些分子式的嗎？[默寫]全體默寫分子式，個別學(xué)生在黑板上書寫。復(fù)習(xí)原有知識，通過激疑激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)2電解水裝置