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趣味化学实验(校本课程)

时间:2013-03-28

银杏工作室

马埠中学校本开发

·趣味化学实验·



编:张 斌

趣 味

化 学 实 验

马埠中学校本课程教材编写委员会策划制作

课程名称:趣味化学实验 授课对象:初三学生 课程类型:限选课 教学时间:一学期 共 20 课时





化学校本课程《趣味化学实验》 ,主要针对中学生开设,共开设7+1个 趣味实验,涵盖了贴近学生生活以及现实所学内容的简单实验,以让学生 更多了解化学在生活中的应用。

每个课时内容大致分为:背景知识、实验原理、实验用品、实验步骤、 问题思考、相关以及扩展实验,课堂评价几大部分。 本课程的内容基于学生已有的知识结构,利用学生熟悉的身边资源 (如食物以及容器等)培养学生的学习兴趣,以及提高学生的综合素质。 每一节内容都包括背景知识介绍,实验原理、操作说明,细则指导。以及 课堂思考题和课堂评价(包括学生自我评价、仪器整理、教师评价三项内 容)几大板块内容。前后课时之间还通过“前节知识巩固”板块进行衔接。 部分章节还备有课后家庭小实验选作,满足学生继续学习的求知愿望。 通过本课程的实施,能让每个学生根据不同发展需要,让学生经历探 究过程,参与观察、思考、讨论,时刻让他们保留成功的欲望,享受成功 的乐趣,以获得理解能力和深层次的情感体验,激发学生学习化学的浓厚 兴趣,培养学生的创新精神和实践能力,帮助学生认识化学与人类生活的 密切关系,关注人类面临的化学问题,培养学生的社会责任感和参与意识。


化学实验发展史概述



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趣味化学实验一 自制碳酸饮料 ????????????????9 趣味化学实验二 模拟酸雨腐蚀岩石的过程???????? ?? 11 趣味化学实验三 化学“冰箱”与冰袋?????????????16 趣味化学实验四 海带中碘的提取和检验????????????19 趣味化学实验五 研究电池??????????????????22 趣味化学实验六 制作水果电池????????????????26 趣味化学实验七 牙膏中某些成分的检验????????????29 超级能源——奇妙的可燃冰??????????????????32

化 学 实验发展史概
化学实验是化学科学赖以产生和发展的基础,从其发展过程来看,大致经过了早期 化学实验、近代化学实验和现代化学实验等三个发展时期。 早期化学实验 从远古时代开始到 17 世纪,化学实验在向科学道路迈进的过程中,经历了一段漫 长的发展时期。 一 化学实验的萌芽 人类最初对火的利用距今大概已有 100 多万年了。 火是人类最早使用的化学实验手 段。人类最早从事的制陶、冶金、酿酒等化学工艺,都与火有直接或间接的联系。在熊 熊烈火中,烧制成型的粘土可获得陶器;烧炼矿石可得到金属。陶器的发明使人类有了 贮水器以及贮藏粮食和液体食物的器皿,从而为酿酒工艺的形成和发展创造了条件。 制陶、冶金和酿酒等化学工艺,已孕育了化学实验的萌芽。例如,在烧制灰、黑陶 的化学工艺中,工匠们在焙烧后期便封闭窑顶和窑门,再从窑顶徐徐喷水,致使陶土中 的铁质生成四氧化三铁,又使表面覆上一层炭黑,因此里外黑灰。这表明当时已初步懂 得了焙烧气氛的控制和利用。 二 原始化学实验 古代的炼丹术,是早期化学实验的主要和典型的代表。炼丹的主要目的:一是希望 得到能使人长生不死的“仙药” ;二是想把一些廉价的金属借助于“仙药”的点化,转 变为贵重的黄金和白银。由于炼丹活动符合帝王、贵族长生不死、永世霸业的愿望,因 而受到他们的大力推崇, 于是从古代到中古时代, 这种活动很快地得到开展并兴盛起来。 焙烧是炼丹术士经常采用的一种基本的化学实验操作方法。 例如在空气中焙烧方铅 矿(即硫化铅)等贱金属矿石,把铅放在灰皿或骨灰造的盘子中加热,铅烧掉之后,可以 得到一点银;把黄铁矿(从外表看有点象黄金)与铅共熔,铅用灰皿烧掉之后,可以获得 微量的黄金。 除焙烧之外,炼丹术士还经常使用一些液体“试药”来对各种金属进行加工。液体 试药通常是一些能在金属表面涂上颜色的物质。例如,硫黄水(多硫化合物的溶液)能把 金属黄化成黄金;汞能在其他金属表面留下银色。在制造液体试药的过程中,炼丹术士
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发明了蒸馏器、烧杯、冷凝器和过滤器等化学实验仪器,以及溶解、过滤、结晶、升华, 特别是蒸馏等化学实验操作方法。蒸馏方法的广泛使用,促进了酒精、硝酸、硫酸和盐 酸等溶剂和试剂的发现,从而扩大了化学实验的范围,为后来许多物质的制取创造了条 件。 蒸馏是早期化学实验中最完整的一种重要实验操作方法。到了 16 世纪,出现了大 批有关蒸馏方法方面的书籍。这些著作对蒸馏方法作了较详细的叙述。蒸馏在早期化学 实验发展史上占有重要地位,它至今还在基础化学实验中被经常运用。 三 向化学科学实验的过渡 到了十五六世纪,炼丹术由于缺乏科学基础,屡遭失败而变得声名狼藉。化学实验 则开始在医学和冶金等一些实用工艺中发挥作用,并不断得到发展。 在医药化学时期,最具代表性的人物是瑞士的医生、医药化学家帕拉塞斯 (P.A.Paracelsus,1493-1541)。他强调化学研究的目的不应在于点金,而应该把化学 知识应用于医疗实践, 制取药物。 他和他的弟子们通过对矿物药剂的性质和疗效的研究, 以及在制备新药剂的过程中,探讨了许多无机物的分离、提纯方法,进行了一些合成实 验,并总结出这些物质的性质。因此,有人认为帕拉塞斯“从根本上改变了医疗和化学 的发展道路” 。 安德雷·李巴乌(Andreas Libavius,约 1540-1616)是德国的医生、医药化学家, 他极力强调化学的实用意义,为推进化学成为一门独立科学做出了重要贡献。他编著的 《工艺化学大全》(1611—1613 年问世),总结了他多年的实验经验。这部著作的问世, 使化学终于有了真正的教科书。 继帕拉塞斯、李巴乌之后,对后世影响较大、对化学实验的发展贡献卓著的医药化 学家还有赫尔蒙特(J.B.van Helmont,1597-1644)。他工作的最大特点是对化学进行定 量研究,广泛使用了天平,并萌生了初始的物质不灭的思想。他所做的“柳树实验”和 “沙子实验” ,是早期化学实验发展史上著名的两个定量实验。此外,他在无机物制备 方面取得过空前的成果,曾对燃烧现象提出过颇有独到之处的见解。因此,他常被尊为 从炼丹术到化学的过渡阶段的代表。 化学实验在冶金方面也曾发挥过重要作用。 四 早期化学实验的特点 早期的化学实验还只能算做是化学“试验” ,具有很大的盲目性;还没有从生产、 生活实践中分化出来,成为独立的科学实践。最早的制陶、冶金和酿酒等活动,是低级
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的、缺乏理论指导的、不自觉的实践活动;作为化学实验原始形式的炼丹术,其实验目 的也只是追求长生不老药或点金之术,变贱金属为贵金属。 尽管如此, 还应该肯定从事早期化学实验的工匠和炼丹术士们是化学实验的先驱和 开拓者。他们发明了焙烧、溶解、结晶、蒸馏、过滤和冷凝等化学实验操作方法;制造 了风箱、坩埚、铁剪、烧杯、平底蒸发皿、沙浴、焙烧炉等化学实验仪器和装置;发现 和制取了铜、金、银、汞、铅等金属,酒精、硝酸、硫酸、盐酸等化学溶剂和试剂,以 及许多酸、碱、盐,甚至意识到了一些粗浅的化学反应规律。后人正是从他们的经验教 训中,才找到了化学实验的真历史使命,建立了化学实验科学。 近代化学实验 17—19 世纪,是近代化学实验时期。在这一时期,随着欧洲资本主义生产方式的诞 生和工业革命的进行,以及天文学、物理学等学科的重大突破,化学实验终于冲破了炼 丹术的桎梏,走上了科学的康庄大道。为此做出巨大贡献的化学实验家当推波义耳 (R.Boyle,1627—1691)和拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743—1794)。 一 化学科学实验的奠基人——波义耳 “波义耳把化学确立为科学” 。作为近代化学科学的确立者,波义耳也是化学科学 实验的重要奠基人。他认为,只有运用严密的和科学的实验方法才能够把化学确立为科 学。他明确指出: “化学,为了完成其光荣而庄严的使命,就不能认为到目前为止的研 究方法是正确的。而必须抛弃古代传统的思辩方法” 。他的这些观点和主张,奠定了化 学实验方法论的基础。 不仅如此,波义耳还是一位技术精湛的出色的化学实验家。他一生做过大量的化学 实验,获得了许多重要的发现。他是第一个发明指示剂的化学家,他把各种天然植物的 汁液或配成溶液,或做成试纸(“石蕊试纸”就是波义耳发明的),并根据指示剂颜色的 变化来检验酸和碱;他还发现了铜盐和银盐、盐酸和硫酸的化学检验方法,并在 1685 年发表的“矿泉水的实验研究史的简单回顾”一文中,描述了一套鉴定物质的方法。因 此,他还常被尊为定性分析化学的奠基者。 二 定量化学实验方法论的创立者——拉瓦锡 拉瓦锡是明确提出把量做为衡量尺度对化学现象进行实验证明的第一位化学家, 他 把近代化学实验推进到定量研究的水平。 拉瓦锡从一开始从事化学科学研究,就非常善于发挥天平在化学研究中的作用,重 视对物质及其变化进行定量测定。他 21 岁时所做的第一个化学实验,就是定量地测定
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石膏在加热和冷却过程中水分的变化。他一生做过很多定量化学实验,并依据实验事实 揭示了“水变成土”以及“火粒子”学说、 “燃素说”的谬误。 “水变成土”是赫尔蒙特根据他著名的“柳树实验”提出来的,后来又得到波义耳 和牛顿(J.Newton,1642—1727)的赞同。为了检验这一观点的科学性,拉瓦锡进行了如 下实验:将收集到的被认为是最纯净的雨水连续蒸馏了 8 次;然后将这些水倒入一个特 制的玻璃蒸馏器中,加热驱去其中的空气,并加以密封;用沙浴在 60—70℃之间加热 101 天。结果发现其中确有悬浮的小片固体物出现。这似乎是水变成了土的证据。然而, 拉瓦锡仔细称量了加热前后水的重量、 容器的重量、 以及水和容器的总重量, 终于查明, 水和容器的总重量在加热前后并没有变化,而且密封在瓶中的水的重量也没起变化,只 是玻璃容器本身变轻了,而减轻的重量又恰好与固体悬浮物的重量相当。这样,拉瓦锡 查明了那些悬浮物来自玻璃容器,从而以坚实的实验数据否定了“水变成土”的错误观 点。 “火粒子”学说,是波义耳为解释金属煅烧后重量增加的原因而提出来的。为了检 验这一假说,拉瓦锡重复了波义耳在密闭的烧瓶中煅烧金属锡的实验。他与波义耳不同 之处在于,在打开烧瓶之前对整个密闭体系进行了称量,结果发现整个体系在加热前后 重量没有变化。 这就证明波义耳曾经设想的在加热过程中火的微粒透过玻璃壁进入烧瓶 内与金属锡结合而增重的观点是错误的。 拉瓦锡还通过对硫和磷等一些物质燃烧现象的定量实验研究, 否定了统治化学长达 百年之久的“燃素说” ,建立了氧化学说,并确立了“质量守恒定律” 。 拉瓦锡的定量实验研究,极大地丰富和发展了化学实验方法论。对物质及其变化, 不仅要用定性分析方法,而且还必须运用定量分析方法,只有二者的有机结合,才能正 确认识物质及其变化在质和量两个方面的性质和规律;化学实验是建立化学理论的基础 和检验化学理论的标准。他曾明确指出: “在任何情况下,都应该使我们的推理受到实 验的检验,除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理以外,别无它途。 ” 拉瓦锡的化学实验方法论思想,对化学实验从定性向定量的发展,产生了积极和深 远的影响,成为近代化学实验发展史上的重要里程碑。正是在此基础上,近代化学实验 才得以蓬勃发展,从而拓展了化学科学研究的领域,导致了许多重要化学理论的建立和 发展。 三 化学实验是化学科学理论建立和发展的基础 道尔顿(J.Dalton,1766—1844)原子论就是在化学科学实验的基础上建立起来的。
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他通过化学实验,研究了许多地区的空气组成,发现各地的空气都是由氧气、氮气、二 氧化碳和水蒸气四种重要物质的无数个微小颗粒(道尔顿称之为“原子”)混合起来的。 他进一步分析一氧化碳和二氧化碳、 沼气(CH4)和油气(C2H4)的组成, 发现前两种气体中 氧的重量比为 1:2,后两种气体中与同量碳化合的氢的重量比为 2:1。这使道尔顿发 现了倍比定律。这个实验定律成为他确立化学原子论的重要基石。 1805 年,法国化学家盖·吕萨克(J.L.Gay-Lussac,1778—1850)在研究氢气和氧气 的化合时发现,100 个体积的氧气总是和 200 个体积的氢气相化合;在进一步研究氨与 氯化氢、一氧化碳与氧气、氮气与氢气的化合时,居然发现都具有简单整数比的关系。 于是,他于 1808 年发现了气体化合体积定律。为了对这个实验定律进行理论解释,意 大利化学家阿佛加德罗(A.Avo-gadro,1776—1856)引入了“分子”的概念,提出了著 名的分子假说。 1824 年, 年仅 24 岁的德国化学家维勒(F.Wöhler, 1800—1882)做了一个在化 学实验发展史上非常著名的实验, 即用氯化铵(NH4Cl)水溶液同氰酸银(AgCNO)作用来 制取氰酸铵(NH4CNO)。然而,当他滤去氯化银(AgCl)沉淀,并对溶液进行蒸发时,并 没有得到所期望的氰酸铵, 而得到了一种白色结晶状的物质。 为了确定这种白色结晶物, 维勒又用了 4 年的时间,采用不同的无机物和不同的方法,对其进行了一系列的定性和 定量实验研究,最后终于完全确认实验中所得到的这种白色结晶状物质,正是动物机体 内的代谢产物尿素。1828 年,他发表了“论尿素的人工合成”的论文,以雄辩的实验事 实公布了这一重大成果。这一实验成果,意义重大,动摇了传统的“生命力论”的基础, 开辟了用无机物合成有机化合物的新天地。 1845 年,德国化学家柯尔柏(H.Kolbe,1818—1884)用木炭、硫黄、氯水等无机物 合成了酒精、蚁酸、葡萄酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸等一系列有机酸,进而还合成了 油脂类和糖类物质;到了 19 世纪后期,有机合成更加蓬勃发展,先后用人工方法合成 了染料、香料、药物和炸药等。 1800 年, 历史上第一个电池——提供稳定、 持续电流的电源装置, 即伏打(A.Volta, 1745—1827)电堆诞生了。它是近代化学实验发展史上非常重要的实验手段之一。应用 这种实验手段来引发化学反应,推动了电化学的诞生和发展。 此外,近代化学实验还开辟了化学热力学和化学动力学两大研究领域,推动了物理 化学的完善和发展。 四 近代化学实验方法
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近代化学实验的蓬勃发展与近代化学实验方法论的发展有着十分密切的关系。 在这 一时期,人们创立或发展了诸如系统定性分析法、重量分析法、滴定分析法、光谱分析 法、电解法等很多经典的化学实验方法。 1.系统定性分析法 系统定性分析法是为了检验矿物质中的微量元素, 克服传统的湿法定性检验法和吹 管检验法的局限性而被创立的。 2.重量分析法重量分析法在 19 世纪得到了很大的完善和发展,主要表现在分离和 测定方法以及操作技术方面。他们所运用的分离和测定方法以及操作技术,至今大都仍 被采用。 运用这些分析方法,在 19 世纪人们发现了锆和钛、铍、铀和钍、硒和碲、钼、钨、 铬、镉、锗、铌、钽、钒、钌、铑、钯、锇、铱等元素及一些稀土元素。 3.滴定分析法 滴定分析法是在 18 世纪中叶从法国诞生和发展起来的。它最初的含义只是一种对 化工原料及产品的纯度进行简易、快速测定的方法。1729 年,法国化学家日夫鲁瓦 (C.J.Geoffroy,1685—1752)第一次利用滴定分析的原则,以碳酸钾为基准物,测定了 醋酸的相对浓度。随着人工合成指示剂的出现,到了 19 世纪 30—50 年代,滴定分析法 的发展达到极盛时期,其应用范围显著扩大,准确度大为提高,接近了重量分析法所能 达到的程度。到了 19 世纪 50 年代,又出现了带有玻璃磨口塞和用剪式夹控制流速的滴 定管,使这种方法更趋完善。 4.光谱分析法 光谱分析法是利用光谱线来分析某种元素存在与否的一种方法。 它是由德国化学家 本生(R.W.Bunsen,1811—1899)和基尔霍夫(G.R.Krichhoff,1824—1887)共同创立的。 1855 年,本生为克服当时的煤气灯的缺点,发明了著名的“本生灯” 。金属及其盐在本 生灯火焰中能产生特殊的带有颜色的火焰,据此可以鉴别这些金属。为了使产生的光谱 具有更好的观察效果, 他们两人合作研制成了分光镜, 并用这种新的实验仪器发现了铯、 铷等元素。随后人们又用这种方法发现了铊、铟、镓、钪、锗等。 五 近代化学实验的特点 随着欧洲资本主义生产方式的建立和发展, 近代化学实验作为一种相对独立的科学 实践活动,从生产实践中分化出来,历经两百多年,取得了突飞猛进的发展。 1.明确了化学科学实验的性质、目的和作用
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化学实验不再是服务于炼丹术等封建迷信和宗教神学的婢女, 不再是从属于观察的 附带的东西,而是一种独立的化学科学实践、重要的化学科学认识方法。 2.建立和发展了化学实验方法论 波义耳和拉瓦锡有关化学实验的思想和主张,对化学实验方法论的建立起到了重 要的奠基作用。此后,许多化学家又创立了一系列化学实验方法,丰富和发展了化学 实验方法论。正是这些先进的方法论思想,提供了近代化学科学发展的思想条件。 3.发明和研制了较先进的实验仪器和装置 如精密天平、伏打电堆、光谱分析仪、 “弹式”量热计、磨口滴定管等等。这些先 进的实验仪器和装置把化学科学研究带入了一个又一个崭新的领域,为近代化学科学的 发展奠定了先决的物质基础。 现代化学实验 19 世纪末 20 世纪初,以震惊整个自然科学的电子、X 射线与放射性等三大发现为 标志,化学实验进入了现代发展阶段。同近代化学实验相比,现代化学实验具有如下特 点。 一 实验内容以结构测定和化学合成实验为主 1.结构测定实验 结构测定实验源于人们对阴极放电现象微观本质的探讨。 电子、放射性和元素蜕变理论奠定了化学结构测定实验的理论基础。 2.化学合成实验 化学合成实验是现代化学实验的一个非常活跃的领域。随着现代化学实验仪器、设 备和方法的飞速发展,人们创造了很多过去根本无法创设的实验条件,合成了大量结构 复杂的化学物质。 1965 年,我国科学家第一次实现了具有生物活性的结晶牛胰岛素蛋白质的人工合 成, 这对揭示生命奥秘具有重要意义。 1981 年我国科学家又实现了具有生物活性的酵母 丙氨酸 tRNA 的首次全合成,取得了又一突破。 现代化学实验除上述两方面以外, 还在溶液理论的发展和化学反应动力学的建立等 方面发挥了重要作用。 二 化学实验手段的现代化 化学实验手段是制约化学科学研究的非常重要的方面。虽然在 19 世纪化学实验手 段已经有了相当的水平,形成了一套相对比较完整的化学常规仪器(包括各种玻璃仪器
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在内)和设备,但这些仪器和设备的质量还不高,种类还不够齐全,精度也不够灵敏和 准确。为克服这些不足,人们在对原有的化学实验手段加以改进的同时,积极吸收现代 各种科学技术的新成果,创造和发明了一大批现代化的实验仪器和设备。 在 18—19 世纪,天平曾是使化学实验定量化的重要实验手段,借助于天平,人们 取得了一系列重要实验成果。但当时的天平还比较粗糙,灵敏度一般只能达到 0.1 克— 0.01 克左右。为了满足现代化学科学研究的需要,人们对天平进行了改进和完善,制造 了一些灵敏度更高、操作更方便的天平。如现代的分析天平,从称量范围来看,有常量 分析天平(范围:0.1 毫克—100 克)、微量分析天平(范围:0.001 毫克—20 克)和介于 二者之间的半微量分析天平;从种类来看,有等臂式天平和悬臂式超微量天平(灵敏度 可达 0.01 微克,最大载重为 1 毫克)。这些天平具有灵敏、准确和操作方便(如应用光 学、电学原理制造的电光天平)等特点。 现代化学的许多重大突破都与化学实验手段的改进、发明和创造紧密相关。1919 年 J.J.汤姆生的助手阿斯顿(F.W.Aston,1877—1945)改进了磁分离器,制成了第一台 质谱仪,从而把人类研究微观粒子的手段向前大大推进了一步。阿斯顿利用质谱仪发现 了氖、氩、氪、氙、氯等元素都有同位素存在;在 71 种元素中,他发现了天然存在的 287 种核素中的 212 种。为表彰阿斯顿在研制质谱仪和发现众多核素方面的卓越贡献, 他于 1922 年获得了诺贝尔化学奖。 现代化学实验使用了很多灵敏、精确和快速的实验手段,表现出仪器化的特点,红 外光谱、核磁共振、顺磁共振和质谱等实验手段已被广泛使用。在微量分析和痕量杂质 分析方面,出现了原子吸收光谱、库仑分析以及萃取、离子交换分离、色谱、电泳层析 等新的分析、分离技术和手段;在化学元素或组分的分析测定、微观分子结构、晶体结 构、表面化学结构等的分析测定方面,出现了 X 射线、荧光光谱、光电子能谱、扫描电 镜、电子探针、拉曼激光光谱、分子束、四圆衍射仪、低能电子衍射、中子衍射、皮秒 激光光谱等现代化的实验技术和手段。运用这些实验手段,能够更精确地进行化学定量 检测,达到微(10-6)米、纳(10-9)米、甚至皮(10-12)米数量级,从而大大促进了化学实验 手段的精密化。 随着现代化学科学研究领域的不断扩展和深入, 以及现代科学技术和现代工业的迅 速发展,化学实验方法日趋现代化。

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趣味化学实验一 自制碳酸饮料

背景资料:
碳酸饮料是在液体饮料中充入二氧化碳做成的,其主要成分为 糖、色素、香料等,除热量外,没有任何营养。碳酸饮料是人们日常生活中必 不可少的食品。在炎热夏季,人们常用来消暑解热,在餐桌上也是必备之品。 因它们口感甜美而深受大众欢迎。碳酸饮料含有大量的糖分、防腐剂、色素、 香精。碳酸饮料中还含有极少量的维生素、矿物质;并且含有碳酸、磷酸等化 学成分。 碳酸饮料的最主要成分是水,饮用后可补充身体因运动和进行生命活 动所消耗掉的水分和一部分糖、矿物质,对维持体内的水液电解质平衡有一定 作用。 碳酸饮料营养分析: 碳酸饮料因含有二氧化碳,能起到杀菌、抑菌 的作用,还能通过蒸发带走体内热量,起到降温作用。但是,靠喝碳酸饮料解 渴是不正确的。碳酸饮料中含有大量的色素、添加剂、防腐剂等物质,这些成 分在体内代谢时反而需要大量水分,而且可乐含有咖啡因也有利尿作用,会促 进水分排出,所以碳酸饮料会越喝越渴。另外,大多数人外出旅行时饮食都不 太规律, 如果再喝很多碳酸饮料就会使人体消化功能受到影响,大量的二氧化 碳在抑制饮料中细菌的同时,对人体内的有益菌也会产生抑制作用,容易引起 腹胀,影响食欲,甚至造成肠胃功能紊乱。此外,碳酸饮料一般含有约 10% 左右的糖分,一小瓶热量就达到一二百千卡,容易使人发胖。对于旅行中的人 来说,其中的糖分虽然可以补充一定的能量,但也会给肾脏带来很大负担,非 但不能提神,反倒容易造成疲劳、嗜睡等不良反应。

教学目标:1、通过操作活动,激发对科学活动的兴趣,体验成功的喜悦。 2、通过实际动手操作,培养实验操作及观察能力。 3、解碳酸饮料里有柠檬酸才会有酸味,认识碳酸饮料的制作过程及方法。

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教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。

活动探究: 思考问题:1、你知道的碳酸饮料有哪些?说说味道是怎样的? 2、是什么物质让碳酸饮料具有甜味和酸的? 自制碳酸饮料实验 实验器材:糖、凉开水、各种味道不同颜色的果汁粉、小苏打和柠檬酸 玻璃杯(200ml---500ml) 、小勺子 实验步骤: 1、在玻璃杯中加入凉开水、糖、一种果汁粉、小苏打和柠檬酸后进行搅拌。 (小苏打和柠檬酸的量要少)可根据个人口味酌情加入糖、果汁粉、小苏打 和柠檬酸。 2、记录加入各种物质的大约质量比。 物质 用量 凉开水 糖 果汁粉 小苏打 柠檬酸

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相互交流: 1、小组内相互品尝,看谁的饮料最好和。 2、谈一谈:你的碳酸饮料的味道如何、配制时心情怎样、是如何配制的? 3、小苏打和柠檬酸在水中结合产生气泡,这一串串的气泡就是什么气体? 阅读链接: 碳酸饮料知识解读 碳酸饮料释放出的二氧化碳很容易引起腹胀,并会影响食欲,甚至造成肠胃功能紊 乱。同时,饮料中含有的大量糖分除有损牙齿健康外,还因为过多的糖分被人体吸收后 会产生大量热量,长期饮用非常容易引起肥胖。 1 升装的大瓶可乐饮料中含糖超过 80 克, 其热量相当于儿童一日三餐的总和, 饮料 带走的不仅是孩子们的胃口,还会破坏正常代谢,诱发胃肠道疾病,并把钙、铁、铜等 营养物质统统给“冲”走。研究表明,偏爱碳酸饮料的儿童中,约六成因缺钙而影响正 常发育。特别是可乐型饮料,因磷含量过高,过量饮用会导致体内钙、磷比例失调,造 成发育迟缓。因此,青少年最好少喝碳酸饮料。 碳酸饮料适合人群: 一般人群均可饮用。 但是不宜多饮,也不宜天天饮用。处于更年期者、儿童、老人、糖尿病患者更不宜 多饮。 碳酸饮料做法指导: 吃饭前后,用餐中都不宜喝碳酸饮料。 碳酸饮料中往往含有磷酸等成分,它们进入人体后会和钙发生反应,对牙齿、骨骼 有重要影响。所以不宜多饮,也不宜天天饮用。处于更年期者、儿童、老人、糖尿病患 者更不宜多饮。 碳酸饮料中的化学成分对人的生殖功能不利,过多饮用可能会导致不孕、不育,并 可能致使男性精子质量下降。 过多饮用这类饮品会增加心肾负胆,使人产生心慌、乏力、尿频等不适,同时胃液 的消化、杀菌力也因此而降低,容易造成胃肠疾病。 这类饮品也不要同酒一起饮用,以免加速人体对酒精的吸收,对胃、肝、肾造成严 重损害。 气泡饮料不仅是青少年的最爱,好多婴幼儿对其也是情有独钟。调查显示,带气泡
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的饮料是导致青少年、 婴幼儿患牙蚀的主因, 但好多家长并没有意识到这个问题的存在。 90%以上的青少年因喝碳酸饮料腐蚀了牙釉质保护外层。牙蚀患者的牙齿脆弱且很薄。 若大量喝气泡饮料,患牙蚀的可能性会增加至 5 倍。饮用牛奶和水则与此相反,可以降 低患牙蚀的危险。 虽然碳酸饮料好喝、甜中带酸,二氧化碳气体能起到解暑的作用,但喝多了对身体 是有害的,会使钙吸收不好,所以可以少喝不能过量。

课堂评价
A 学习态度: A 实 验 过 程 仪 器 整 理 A A A A B B B B B C C C C C D D D D D 教师评价 自我评价 教师评价 自我评价 教师评价 B C D 自我评价

动 手 能 力

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趣味化学实验二模拟酸雨腐蚀岩石的过程

未被污染的雨雪是中性的,pH 近于 7;当它为大气中二氧化碳

背景资料

饱和时,略呈酸性,pH 为 5.65。pH 小于 5.6 的降水叫酸雨(包括 酸雪、酸雾、酸雹) 。5.6 这个数值来源于蒸馏水跟大气中的二氧化

碳达溶解平衡时的酸度。酸雨主要是人为活动排放的硫氧化物、氮氧化物等物质, 大量扩散至大气层与水蒸气结合形成的。酸雨的危害是多方面的,可造成土壤、岩 石中的重金属溶解,流入河川或湖泊,严重时使得鱼类大量死亡。水生植物和以河 川酸化水质灌溉的农作物,因累积有毒金属,经食物链进入人体,影响人类的健康。 酸雨会腐蚀建筑物、公共设施、古迹和金属物质,造成人类经济、财物及文化遗产 的损失。 教学目标: 1、让学生了解酸雨的成因及危害养 成保护环境的意识、习惯。 2、培养学生动手实验的能力。 教学方式:学生准备实验仪器、药品,小 组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。

酸雨的发现近代工业革命,从蒸气机
开始, 而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日 益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫,约百分 之一,在燃烧中将排放气体 SO2;燃烧产
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生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体 NOx。它们在高空中为雨雪冲刷,溶解,雨成为了酸雨。 1872 年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份, 发现它呈酸性, 且农村雨水中含 碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐, 呈酸性。 于是史密斯首先在他的著作 《空气和降雨: 化学气候学的开端》 中提出“酸雨” 一专有名词。 实验药品:蒸馏水、98%的硫酸、大理石(主要成分 CaCO3) 。 实验仪器:玻璃棒、烧杯、镊子、量筒、胶头滴管。 实验步骤: (1)配置 150mL 浓度约为 0.01mol/l 的稀硫酸溶液(注意配制的安全性) ; (2)用量筒量取 50mL 溶液于小烧杯中,将大小适中的块 状大理石用镊子夹住,小心投入稀硫酸中,观察大理石表面的 现象; (3)再取 50mL 硫酸溶液,用胶头滴管一滴一滴滴加到大 理石的表面,观察实验现象; (4)比较步骤 2 和 3 的现象异同 问题思考: 1. 步骤 2 的现象: 2. 步骤 3 的现象: 3. 配置稀硫酸溶液时应该注意哪些问题? 4. 请根据已知酸雨形成及危害的资料,提出关于如何治理酸雨的可行性建议。

课堂评价

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A 学习态度: A 实 验 过 程 仪 器 整 理 A A A A

B B B B B B

C C C C C C

D D D D D D

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动 手 能 力

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伦敦烟雾事件这次事件发生
于 1952 年 12 月 5 日,持续了 4 天, 于 12 月 8 日结束。在这 4 天中,英 国几乎全境都为浓雾所覆盖,尘粒 浓度最高处达到平时的 10 倍;二氧 化硫浓度最高达到平时的 6 倍。烟 雾中的三氧化二铁促使二氧化硫氧 化,产生硫酸泡沫,并凝结在烟尘 上形成了酸雾,使公害后果更加严重。 在伦敦烟雾事件发生的 4 天中,死亡人数较常年同期大约要多出 4000 人。在事件 发生的一周中,因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱死亡分别为事件前 1 周同类死 亡人数的 9.3 倍、2.4 倍、5.5 倍和 2.8 倍。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道病患者的 死亡率均较平时有成倍增加。 据统计,伦敦从 1873 年到 1962 年的 90 年间,发生过 6 次重大的大气污染公害事 件,给人们带来了灾难,英国也造成了巨大的经济损失。

趣味化学实验三

化学“冰箱”与冰袋

现代家庭离不开电冰箱,尤其在夏天,储存食物可以长期不

背景资料

腐败。但外出与郊游时,需要保鲜食品或致冷饮料就成了难题, 本实验使用化学试剂制冷技术,可在夏季形成 0-5℃低温小环境,

食物一天不变味,饮料随时取用都凉爽可口。 教学目标: 1、让学生了解硝酸铵等少数盐类溶解时吸热特别强烈,是常用的化学制冷 剂。 2、培养学生动手实验的能力。 教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。
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实验一、实验原理 无机盐溶于水的过程包括两个部分,首先是在水分子作用下破坏原有无机盐的离子 晶格,使无机盐的组成离子进入水溶液,这个过程需吸热;然后离子与水分子化合形成 水合离子,这个过程放热。无机盐溶解于水时总的热效应就由这两部分的综合效应来决 定。 硝酸铵等少数盐类溶解时吸热特别强烈,因而是常用的化学制冷剂。 实验用品:硝酸铵(NH4N03)(化肥或试剂) 10 号铁丝量筒(100 毫升) 实验步骤: 1.将硝酸铵在台秤上称出几份,每份 120 克,分别装入小塑料袋,封口携带备用。 2.用 10 号铁丝弯成一铁丝支架,以备放置待保鲜致冷的食品。 3.使用时先用烧杯盛 100 毫升水,然后将硝酸铵全部—次倒入烧杯中,不要搅拌。 4.将上述烧杯放入保温瓶底部,把铁支架架在其上方,最后将饮料、食品等放在 铁架上,盖好保温瓶盖,连续约 5 个小时瓶内可保持在 5℃以下。 5.使用后硝酸铵水溶液可以再生。方法是将硝酸铵水溶液加热浓缩或在野外敞口 晾晒,使水分蒸发,硝酸铵晶体析出后,可重复使用。 说明:也可以使用氯化铵等溶解时强吸热性物质作为制冷剂。 实验二、化学“冰袋” 夏季储存食品离不开冰箱,但是如果家中没有冰箱,怎么办? 台秤 水保温瓶或保温饭盒 烧杯(200 毫升)

背景资料

我们可以采取化学方法制造“冰袋” ,以最简单、廉价、安全的方 法,取得最低 0℃的温度;外出旅游、郊游时,想致冷饮料和食品

更是方便。还可应用于其他的简便制冷的场合。这种便携式“冰袋”最适宜制成商 品,创造经济价值。 实验目的:掌握某些铵盐溶解于结晶水的吸热反应,制造冰袋。 实验原理:几种特殊的铵盐如硝酸铵、氯化铵等,溶于水时具有强烈吸热降温的性 质,它们还可以从与其相接触的晶体盐中夺取结晶水而溶解吸热,利用这种性质,可以 通过简单地混合两种盐而制冷,制成化学“冰袋” 。 实验用品:硝酸铵(化肥)(NH4N03 或 NH4Cl) 聚乙烯薄膜小袋 研钵 温度计 蒸发皿 结晶碳酸纳(Na2CO3 ·10H2O) 玻璃棒 酒精灯 细绳 药匙

铁架台(含铁圈)

电子(托盘)天平

封口机(或锯条与酒精灯)
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实验操作: 1.称取无水碳酸钠 20 克,加水少许,蒸发结晶得到若干碳酸钠结晶水合物。 2.称取 23 克硝酸铵晶体并研细。 3.先将制得的碳酸钠晶体装入小塑料袋 底部,压紧后,用细绳系住(活结)塑料袋, 将碳酸钠封在袋子下半部;然后将研细的硝酸 铵装在袋子上半部,再用封口机(或灼热锯条) 将塑料袋封闭.即成“冰袋” 4.使用时,只要将细绳解开,用手使袋内两种固体粉末充分混合,便可以立即产生 低温,袋子最低温度可降至约 0℃(可用温度计测量温度的变化) 。将饮料瓶等用化学冰 袋裹住降温,即可凉爽可口。 说明:不能使用无水碳酸钠(纯减)粉末,必须是含结晶水的晶体碳酸钠或成块状纯 碱。可以将无水碳酸钠粉末溶于水,然后加热浓缩至晶体析出,自制晶体碳酸钠。

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A 学习态度: A 实 验 过 程 仪 器 整 理 A A A A B B B B B C C C C C D D D D D 教师评价 自我评价 教师评价 自我评价 教师评价 B C D 自我评价

动 手 能 力

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趣味化学实验四

海带中碘的提取和检验

单质碘呈紫黑色晶体,具有金属光泽,性脆,有毒性和腐蚀

背景资料

性。易升华。加热时,碘升华为漂亮的紫色蒸气,这种蒸气有刺 激性气味。碘易溶解在氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂,

并形成美丽的紫色溶液,但微溶于水。碘单质遇到淀粉会显深蓝色,这是碘的特征 之一。 碘的化合物在有机化学中十分重要,另外在医药和照相方面的用途也很广泛。 碘是人体的必需微量元素之一,健康成人体内的碘的总量为 30mg(20~50mg) ,其中 70%~80%存在于甲状腺。缺乏碘会导致甲状腺肿大。值得注意的是,人体摄入过多的 碘也是有害的,日常饮食碘过量同样会引起“甲亢” 。是否需要在正常膳食之外特意
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“补碘”,要经过正规体检,听取医生的建议,切不可盲目“补碘” 。 碘是非金属元素。但是,碘在海水中含量太低,仅有 60μ g/L 目前还不能直接从 海水中提取碘。海洋植物,如海带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海 水中的碘富集到是海水中的 10 万倍以上。所以通常从海带或马尾藻中提取碘。

教学目标: 1、让学生了解碘的作用及含有碘元素的食物。 2、培养学生动手实验的能力。 教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。 实验仪器: 刷子、剪刀、坩埚、坩埚钳、铁架台、三角架、泥三角、火柴、酒精灯、烧杯、玻 璃棒、试管、量筒、胶头滴管、漏斗、滤纸。 实验药品: 干海带、酒精、过氧化氢溶液(3%) 稀硫酸溶液(3mol/L) 淀粉溶液(1%) 、 、 、 CCl4、 食用碘盐。

实验步骤 1.取 8g 食用干海带,用刷子把干海带表面附着物刷净(注 意:不要用水洗)。将海带剪成丝状,用酒精润湿放入瓷坩埚 中,把坩埚置于泥三角上。 2.用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚,至海带完全烧成炭黑色 灰后,停止加热,自然冷却。 3.将坩埚内海带灰放至小烧杯中,再加入 10mL 蒸馏水,
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不断搅拌,煮沸 3min~5min,使可溶物全部溶解,冷却后过滤。 4.将滤液分成三份放入试管中,并标为 1、2、3 号。 在 1 号试管中滴入约 5 滴稀硫酸后,再加入约 3mLH2O2 溶液,观察现象。然后滴 入 1%淀粉液 1~2 滴,观察现象。 5.在 2 号试管中加入 2mL 新制的饱和氯水,振荡溶液,观察现象。2 分钟后把加入 氯水的溶液分成两份。其中甲中再滴入 1%淀粉液 1~2 滴,观察现象。乙溶液中加入 2mLCCl4,振荡萃取,静置后观察现象。 6.在 3 号试管中加入食用碘盐 2g,振荡使之充分溶解后滴入 5 滴稀硫酸。再滴入 1%淀粉液 1~2 滴,观察现象。 实验现象和结论: 试管 加入试剂 实验现象 实验结论 发生反应:
1号

稀硫酸、H2O2、
淀粉液

2I-+2H++H2O2=I2+2H2O 由淀 粉溶液变蓝可知有碘单质 生成, 证明海带中有碘元素

新制的 饱和氯


发生反应: 2I-+Cl2=I2+2Cl-生成碘单质 溶液变使淀粉变蓝, 证明海 带中存在碘离子 发生反应: 2I-+Cl2=I2+2Cl-利用萃取现 象验证生成碘单质, 说明海 带中存在碘离子 发生反应:

水 、 1% 淀粉液
2号

新制的


饱和氯 水、 4 CCl

食用碘盐、 稀
3号

5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O 由碘 盐中存在 KIO3 和反应原理 可知海带中存在碘元素主 要以碘离子形式存在

硫酸、 1%淀粉 液

问题思考: 1.通过三组实验的操作和观查到的现象,得出什么结
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论? 2.如何从海带中分离得到碘的有机溶液?简述其过程。 3.为你提供淀粉碘化钾试纸,使用家庭米醋,如何测定市售食盐中是否加碘。

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动 手 能 力

趣味化学实验五

研究电池

电池是日常生活中常见的东西,其应用范围越来越广泛,大至

背景资料

宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船,小至电脑、 收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起博器等。使用

的数量也越来越来多,大量废旧电池被随意弃入环境,造成对环境的严重污染,成 为巨大的隐形公害,电池的回收和再利用对人类很有意义。 教学目标: 1、本次活动主要任务是研究电池的构造、分类、用途和如何从废旧电池中 回收一些有实用价值的原料,通过回收干电池,防止污染环境,变废为宝,增强环保意 识。 2、培养学生动手实验的能力。通过实践感悟求知过程,拓展知识,巩固实验操作 技能,锻炼思维品质,培养创新能力。
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教学方式: 学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式: 分小组合作探究。 根据电池中的电解质,电池可分为中性电池、酸性电池和减性电池;根据充电情况 可分为干电池、可充电池;还分为铅蓄电池、镍镉电池、锂电池、太阳能电池、燃料电 池等。我们常见的是碱性电池,比如干电池、纽扣电池。 干电池主要用于手电筒,价格比较便宜。铅蓄电池电压稳定,使用方便、安全、可 靠,又可循环使用,主要用于汽车。镍镉可充电池广泛用于收音机、电话机等。锂电池 是一种高能电池,它具有质量轻、电压高、工作效率高和储存寿命长的特点,主要用于 电脑、照相机、电子手表、心脏起搏器、火箭、导弹。氢氧燃料电池不污染环境,能量 转化率很高。 干电池由碳棒、 (MnO2+C+ZnCl2) 、锌、铜组成。 基本构造:插在电池中央的石墨棒是正极,顶端有一铜帽;在它周围填满了二氧化 锰和碳黑的混合物,并用离子可以通过的纤维纸做隔膜;隔膜外是调成糊状的氯化铵, 作为电池质溶液;最外面是锌铜制成的干电池外壳,作为负极;电池顶部用火漆和蜡封 口。 工作原理: 负极(锌) :Zn-2e-=Zn2+ 正极(石墨) :2NH4++2e-=2NH3+H2 总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 二氧化锰作去氢剂,把新生成的“活性氢”氧化成水: 2[H]+MnO2+2H+=Mn2++2H2O 氨与 Zn2+结合成[Zn(NH3)4]2+(四氨合锌离子) 废旧干电池中物质的回收 实验仪器: 烧杯、铁架台、铁圈、酒精灯、玻璃棒、过滤器、表面皿、石 蕊试纸、蒸发皿 1.锌皮和碳棒的回收 干电池以锌皮制成的圆筒形外壳作负极,顶端附有铜帽的石墨
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(氧化反应) (还原反应)

碳棒作正极。我们可以利用干电池的锌皮与盐酸反应制得氢气。碳棒可用作电极,锌筒 内填充氯化锌、氯化铵和淀粉糊的混合物,我们可以来提取氯化铵制氨气,在石墨附近 裹着一层粉末状的二氧化锰可以制氯气或用作催化剂制氧气。 实验过程: 戴好胶手套,取出二号大电池,用钳子和剪刀剪开锌筒。用钳子和剪刀撬开电池的 铜帽,看见电池内的黑色物质,将其移入小烧杯内,取出碳棒,并用毛刷刷洗干净。将 其余杂物放入废物箱。 注意: 操作过程中应注意保持卫生, 拆电池时应注意安全。 2.氯化铵、氯化锌的提取和分离 实验过程: (1)溶解过滤 ① 将一些水烧开,再向盛有黑色粉末的小烧杯中加入 50mL 水,并用玻璃棒充分搅拌; ② 准备好过滤装置,用玻璃棒引流,趁热过滤; 现象:滤液呈无色 (2) 检验 NH4+ 原理:NH4++OH- = NH3↑+H2O ① 取 50ml 滤液于小烧杯中,加入 NaOH 溶液 1mL ② 将湿润的石蕊试纸贴在表面皿底,并盖在小烧杯口,观察现象。若石蕊试纸变 蓝,说明滤液中有 NH4+。 此装置优点 可形成封闭气室适用于产生气体量少的实验,操作简单现象明显 (3) 检验 Zn2+ 原理:Zn2++2OH- = Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 为两性氢氧化物且溶于氨水

Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH①取 2mL 滤液于小试管中,加入 NaOH 溶液 4—6 滴;现象生成白色沉淀 ②将沉淀分成两份,一份加 NaOH 溶液至过量,另一份加入稀氨水至过量;若沉淀 均溶解;说明有 Zn2+ 将剩余滤液蒸发结晶:先将滤液倒入蒸发皿中,预热后集中加热并用玻璃棒搅拌, 有大量固体时停止加热;得到白色固体。
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3.二氧化锰的提纯: 通过一系列的实验, 我们得到了滤渣, 其主要成分是二氧化锰, 在滤渣中也有杂质, 杂质主要有炭粉、有机物等,但是只要利用其可燃性,通过在空气中高温灼烧的方法, 可以除去炭和有机杂质。 实验操作: 事先准备好的实验仪器(铁架台、铁坩埚、酒精灯、玻璃棒) ,将滤渣移入铁坩埚, 用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌,加热一段时间后,等其无烟、无火星时取下冷 却, 等铁坩埚中物体冷却后, 可见黑色的呈粉末状的物质, 那便是已经提纯的二氧化锰。 通过调查研究,了解更多知识,懂得更多与我们生活、社会、环境问题密切相关的 知识与问题。废电池在生活中很常见,但不是所有人都知道它的构造、工作原理及它对 人类的影响。在呼吁环保的大环境下,我们就从回收废电池做起,为保护我们的环境出 一份力。

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趣味化学实验六

制作水果电池

水果电池就是说在水果里面插入化学活性不同的金属,这样

背景资料

由于水果里面有酸性电解质,可以形成一个原电池。 水果电池的的发电原理是:两种金属片的电化学活性是不一

样的,其中更活泼的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子。由于产生了正电 荷,整个系统需要保持稳定(或者说是产生了电场) ,所以在组成原电池的情况下, 由电子从回路中保持系统的稳定,这样的话理论上来说电流大小直接和果酸浓度相 关。 教学目标: 1、让学生了解水果电池的制作原理,激发学生爱学习的积极性。 2、培养学生动手实验的能力。 教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。 基本组织形式:分小组合作探究。 在电池通常的使用过程中,重金属物质被封装在壳体内,不会对环境和人体造成
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危害。但当电池被废弃后,由于长期机械或腐蚀等作用,使得电池内重金属与酸碱等物 质泄漏出来,引起严重的环境污染问题。随着废电池产生量的逐年增加,废电池的环境 污染问题日益突出。 如何才能够生产出一种既实用又环保的电池成为 我们必须思考的问题。我们能不能制作一些既没有污 染, 又有些用途的绿色电池呢?水果电池就是一个不错 的选择。 您知道吃的水果和蔬菜也可以发电吗?试试以下 实验! 实验用品: 1.酸性多汁的水果,不用柑橘、柚、 柠檬等有间隔的水果。 1.铜片(正极) 、锌片(负极) 、电线、 用电器 、灵敏电流表 实验原理: 水果中的酸性液体相当于电解液,铜片是正极,锌片是负极,电子通过电线经过用 电器驱动用电器工作后流到正极。在酸性电解质液体中,阴、阳离子定向移动,这样, 水果电池就可以不断地为用电器提供电力了。 水果电池的反应式如下: 负极(阳极): Zn(s)→Zn2+(aq)+ 2e正极(阴极): 2H+(aq) + 2e- →H2(g) 值得一提的是,这种水果电池一节(一个水果)的电压只有 1 伏左右,要驱动用电 器就要用很多个串联才能达合适的电压。同时,这种水果电池的电流也很小,只能驱动 功率很小的用电器。 实验步骤: (1)把一个铜片、一个锌片插入一个水果内,两片之间要近一点,但不能碰片, 多个水果都这样插好; (2)用电线把每个水果的正极(铜片)和负极(锌片)之间 串联起来,开头的一个的正极(铜片)接用电器电源正极,收尾的 一个负极(锌片)用电线和用电器的负极联接起来,这样电流回
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路就形成了,其中就会有电流产生,打开用电器,就可以使用了。 (3)分别测量这些水果串联后的电压及通过的电流。 问题思考: 有甲、乙两位同学,他们一起做了水果电池的实验,测得数据如下: 实验次数 电极材料 水果品种 电极间距/cm 3 3 3 3 3 3 电压/mV 900 650 850 750 650 450

1 锌 铜 菠萝 2 锌 铜 苹果 3 锌 铜 柑 4 锌 铜 西红柿 5 锌 铝 菠萝 6 锌 铝 苹果 水果电池的电压与哪些因素有关?

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趣味化学实验七

牙膏中某些成分的检验

牙膏是复杂的混合物。 它通常由摩擦剂 (如碳酸钙、 磷酸氢钙) 、

背景资料

保湿剂(如木糖醇、聚乙二醇) 、表面活性剂(如十二醇硫酸钠、 2-酰氧基磺酸钠) 、增稠剂(如羧甲基纤维素、鹿角果胶) 、甜味

剂(如甘油、环己胺磺酸钠) 、防腐剂(如山梨酸钾盐和苯甲酸钠) 、活性添加物(如 叶绿素、 氟化物) 以及色素、 , 香精等混合而成。 目前我国使用的牙膏分为普通牙膏, 氟化物牙膏和药物牙膏三大类。特种牙膏它是有特殊性质的牙膏。 牙膏的主要成分一般有摩擦剂、发泡剂、润滑剂、调味剂和一些其它添加成份。 教学目标: 1、让学生了解牙膏的成份是什么,牙膏有哪些作用呢,养成良好的卫生习惯, 激发学生爱学习的积极性。 2、培养学生动手实验的能力。 教学方式:学生准备实验仪器、药品,小组合作探究,教师指点。
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基本组织形式:分小组合作探究。 牙膏中某些成份的检验 使用牙膏不仅能除去日常饮食带来的牙渍、恢复 牙齿的健康洁白,还可以帮助防止牙渍再生,持久洁 白牙齿。 洁齿品的使用可追溯到 2000-2500 年前, 希腊人、 罗马人、希伯莱人及佛教徒的早期著作中都有使用洁 牙剂的记载,早期的洁齿品主要是白垩土、动物骨粉、 浮石甚至铜绿,直到十九世纪还在使用牛骨粉和乌贼骨粉制成牙粉。用食盐刷牙和盐水 漱口至今也还存在。而我国唐朝时期即已有中草药健齿、洁齿的验方。十八世纪英国开 始工业化生产牙粉,牙粉才作为一种商品。1840 年法国人发明了金属软管,为一些日常 用品提供了合适的包装, 这导致了一些商品形态的改革。 1893 年维也纳人塞格发明了牙 膏并将牙膏装入软管中,从此牙膏开始大量发展并逐渐取代牙粉。 那么,牙膏的成份是什么?为什么牙膏有这些作用呢? 实验用品:试管、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、广范 PH 试纸 0.5mol·L 1CuSO4 溶液、 1mol·L-1NaOH 溶液、牙膏样品若干种、稀盐酸、 1.牙膏中摩擦剂的检验 摩擦剂是牙膏的主要成分,使牙菌斑、软垢和食物残渣比较容易被刷下来。麻擦剂 要有一定的摩擦作用,便是不能损伤牙面及牙周组织。常用的有碳酸钙及二氧化硅,占 牙膏含量的一半以上。如果牙膏中摩擦剂只有一种,如何检验你使用的牙膏中摩擦剂是 什么? 实验步骤: 取少量某品牌牙膏样品于烧杯中,并加入过量的稀盐酸,则实验中可能出现的现象 与对应结论如下表: 实验中可能出现的现象 不溶解 溶解并产生气体 溶解无气体, NaOH 至过 加 量后又产生沉淀 结 论 解 释


摩擦剂为 SiO2 摩擦剂为 CaCO3 摩擦剂为 Ca3(PO4)2

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溶解无气体, NaOH 至过 加 量先产生沉淀后溶解 2.检验牙膏中含有甘油

摩擦剂为 Al(OH)3

甘油是牙膏中最常用的润滑剂,它的作用是保持 牙膏的湿润性,并能保护牙龈、牙体组织。 甘油中有三个羟基,多羟基化合物与新制的 Cu(OH)2 悬浊液反应产生绛蓝色的溶液。 实验步骤: 取少量牙膏样品于小烧杯中,加蒸馏水、搅拌, 静置,取上层清液滴入新制的 Cu(OH)2 悬浊液中,观 察实验现象。若产生绛蓝色的溶液,则牙膏中含有甘 油。 3.牙膏水溶液的酸碱性? 实验步骤:用玻璃棒醮牙膏溶于水的澄清液滴在 PH 纸上,与比色卡对照。

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超级能源——奇妙的可燃冰

2007 年 6 月 6 日,光明日报报道:我国海域天然气水合物资源

背景资料

调查获得重大突破,中国地质调查局在我国南海北部神狐海域成功 钻取获得了高纯度可燃冰实物样品。消息一传出,引起极大轰动。

1.什么是可燃冰? “可燃冰”是深藏于海底的含甲烷的冰。 它是由于处于深海之高压低温条件下,水分子 通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉 积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入 网体中形成水合甲烷。 二十世纪七十年代,美国地质工作者在海

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洋中钻探时, 发现了一种看上去像普通干冰的东西, 当它从海底被捞上来后, 那些“冰” 很快就成为冒着气泡的泥水,而那些气泡却意外地被点着了,这些气泡就是甲烷。据研 究测试,这些像干冰一样的灰白色物质,是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的 固态混合物。目前的科研考察结果表明,它仅存在于海底或陆地冻土带内。纯净的天然 气水合物外观呈白色,形似冰雪,可以像固体酒精一样直接点燃,因此,人们通俗、形 象地称其为“可燃冰”。 但是要触到这束希望之光并不容易。有关研究成果表明,可燃冰形成的必要条件是 低温和高压,因而它主要存在于冻 土层和海底大陆坡中。这些赋存所 需要的特殊温度和压力条件,使人 们采集可燃冰的实物样品十分困 难,不仅需要高投资,还需要游泳、 航海、地质钻探、样品取存等方面 的高技术和先进设备。冰中之火知 易求难。 1. 可燃冰的组成和结构 可燃冰是一种晶体,其中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼,每个笼中可容纳 1 个 CH4 分子或 1 个游离 H2O 分子。若晶体中每 8 个笼只有 6 个笼容纳了 CH4 分子,另外 2 个笼被游离的 H2O 分子填充,则可燃冰的平均分子组成可表示为 CH4· 2O。 8H
3.可燃冰的科学探索历程

对“可燃冰”的探究最早可追溯到 1810 年, 英国科学家戴维在实验室中把氯气通入水中,在 摄氏零度以上出现了“冰块”,首次认识到气水 合物这种物质。之后科学家纷纷把各种各样的气 体通入水中试一试,看是否能够形成“冰块”, 例如甲烷、 二氧化碳等。 1888 年“可燃冰”被科 学家维纳德在实验室合成。 1930 年,美国为了输送天然气,开始铺设巨 型天然气管道。由于管道经常发生堵塞,工程师 将管道剖开,发现了这种奇怪的“冰块”,堵塞
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住了天然气的输送,对这种物质进行研究后,才知道是天然气与水的结合物,有很强的 燃烧能力。 1968 年,苏联科学家才让“可燃冰”翻了身。此前在实验室合成和在输气管道里发 现的“可燃冰”,都是人为环境中产生的。苏联科学家推测,在自然环境中,如果满足 低温高压、有气有水的条件,也可能有天然的“可燃冰”存在。况且,这种条件在自然 界还真有不少。果真,1968 年,在西伯利亚北部的麦索雅哈天然气气田(现已关闭)发现 了这样一个天然气水合物气藏。 上世纪 90 年代科考发现,大规模钻探海 底“可燃冰”很可能使海床不稳定,对海底 管道和通讯电缆造成破坏。更严重的是,如 果地震中海底地层断裂,游离的气体和水合 甲烷分解产生的气体就会喷出海面,会形成 许多高度集中的易燃气泡,这不仅会对过往 行船造成危险,也会给低空飞行的飞机带来 厄运。钻探可燃冰放慢了脚步。 有学者认为,在位于佛罗里达、百慕大群岛和波多黎各之间的百慕大三角区海域, 发生过的许多船只和飞机神秘失踪事件,即所谓“百慕大之谜”,有可能与“可燃冰” 气藏有关。 可燃冰是一种潜在的能源,储量很大。据国际地质勘探组织估算,地球深海中水合 甲烷的蕴藏量足以超过 2.84×1021 m3,是常规气体能源储存量的 1000 倍。且在这些 可燃冰层下面还可能蕴藏着 1.135×1020 m3 的气体。有专家认为,水合甲烷一旦得到 开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。

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4.我国对可燃冰的探索情况 国土资源部从 1999 年开始, 启动天然气 水合物海上勘查,2007 年 4 月 21 日,我国 正式启动南海北部陆坡海域天然气水合物钻 探工作。钻探由中国地质调查局统一组织部 署,分两个航次实施, 由中国科学家主持科研 和调度工作,同时有来自 9 个国家的外国科 学家和工程技术人员参与工作。 5 月 1 日凌晨,钻探船在南海北部神狐 海域的一号钻探站位,钻探获取海底多段沉 积物岩芯。 科学家在现场对岩芯进行 X射线影像、红外扫描等数十项测试分 析, 确认多个层段含有分散浸染状和薄 层状天然气水合物。 考察人员在现场迅 速剖开岩芯,因释压和升温的影响,样 品大部分迅速分解气化, 但在样品新鲜 切面仍清晰保留细小斑点状天然气水 合物的白色晶体。 5 月 15 日在第四个站位成功获得 了天然气水合物实物样品, 其测试结果 更是振奋人心,各项分析数据证实,天 然气水合物的沉积层厚度达 34 米,气 体中甲烷的含量高达 99.8%。无论是矿
“可燃冰”释放的气体能在空气中燃烧
夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物 放入水中随即放出大量气泡

层厚度之大、水合物丰度之高,还是甲烷含量之纯,都远超出世界上其他地区类似分散 浸染状的水合物。 这次获得了如此高纯度的可燃冰样品,证实了我国南海北部蕴藏有丰富的可燃冰资 源,大大减轻了可燃冰资源利用研究的难度。可以断言,中国在南海海域的成功让世界
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增加了信心,这对天然气水合物的开发利用研究将起到极大的推动作用。同时,作为首 次获取高纯度天然气水合物实物样品的国家,我国的天然气水合物研究同样取得了历史 性突破, 向前跨越了一大步。 也标志着我国可燃冰调查研究水平一举步入世界先进行列。 目前,第二航次调查已于 2007 年 5 月 19 日开始,在同一海域实施作业。





依据化学课程标准的要求,本教科书在确定单元主题时不追求严密的 学科知识的逻辑结构,但也不完全以社会问题为核心,而是努力将化学知 识与社会生活情景相融合,选择那些既与社会和生活实际密切相关,又具 有一定的内在逻辑联系,同时又是学生感兴趣并能理解的知识内容组成单 元主题,力求反映一种基本观念或体现化学知识在社会实践中的应用。

在确定单元主题的编排顺序时,本教科书充分考虑学生已有的知识经 验,处理好学科知识的内在联系与学生认知发展规律间的关系,努力做到
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由浅入深,由近及远,由简单到复杂,引导学生从身边的化学现象入手学 习有关物质构成和变化的知识,然后运用所学的化学知识解决社会实际问 题,即贯彻“从生活走进化学,从化学走向社会”的改革思路,激发学生 学习化学的兴趣,促进学生的学习和发展。

本教材由张斌主编,教材内容在编排上若有不完善的地方,希望各位 专家、同仁、同学们提出宝贵意见,在此一并表示衷心感谢!

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