转眼间充满意义的大学生活就即将结束,毕业前要通过最后的毕业论文,毕业论文是一种比较正规的、比较重要的检验大学学习成果的形式,如何把毕业论文做到重点突出呢?下面是小编辛苦为大家带来的化学毕业论文(优秀3篇),您的肯定与分享是对小编最大的鼓励。
有机化学又称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学,是化学中极重要的一个分支。下面,小编为大家分享有机化学论文,希望对大家有所帮助!
有机化学实验中常遇到需要对液态有机物进行干燥处理的问题,其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶剂,如在有机化学实验中,常有一些合成液态有机化合物的实验,如乙醚的制备、乙酸乙酯的制备、溴乙烷的制备以及环己烯的制备等,在这些合成实验中,产物常常要经过洗涤、干燥,并最终通过蒸馏才能达到一定的纯度。干燥剂的使用能够体现对化学知识的理解和培养化学实验能力,所以干燥是有机化学实验中经常用到的重要操作之一。
1 干燥的意义和作用
在合成液态有机化合物的实验中,为了得到较纯的产物,往往需要进行蒸馏操作,但液体中的水分有可能与液体形成共沸物,在蒸馏时就有过多的“前馏分”,造成产物的严重损失,最终导致产率严重降低。在许多合成反应中,需要严格的无水条件,但试剂中的水分会严重干扰反应,如在制备格氏试剂或酰氯的反应中若不能保证反应体系的充分干燥就得不到预期产物。有些化学反应是通过分析产生的水来判断反应进程的,而反应产物如不能充分干燥,则在分析反应进程时就得不到正确的结果,甚至可能得出完全错误的结论。液态有机化合物中水的混入往往是由于萃取、洗涤等操作带入的,反应溶剂中水的混入往往是由于在溶剂制造、处理或者由于副反应时作为副产物带入的,另外,反应溶剂在保存的过程中吸潮也会混入水分。水的存在不仅对许多化学反应,也对重结晶、萃取、洗涤等一系列的化学实验操作带来了不良的影响,因此反应溶剂的脱水和干燥在化学实验中也是很重要的,是经常进行的操作步骤。尽管在除去溶剂中的其他杂质时往往加入水分,但最好还是进行脱水后再使用。上面所述所有情况中都需要用到干燥。干燥的方法因被干燥物的物理性质、化学性质及要求干燥的程度不同而不同,如果处置不当就不能得到预期的效果。所以,干燥在整个实验过程中也是一个很重要的环节:干燥剂选择不好,则除杂效果不好;干燥剂用量少,除杂效率就会降低;干燥剂用量偏多,则可能吸附部分液态化合物,使产物的最终产率降低。
2 干燥剂的选择
在实验室中,一般干燥液体有机化合物的方法可分为物理方法和化学方法两类,但最常用的是化学方法[1]。物理方法常用的有分馏法、共沸蒸馏法、分子筛干燥法、冷冻法等。化学干燥法是将适当的干燥剂直接加入到待干燥的液体中去,使与液体中的水分发生作用而达到干燥的目的。在化学干燥法中,依其作用原理的不同可将干燥剂分成两大类:一类是可形成结晶水的无机盐类,如无水氯化钙,无水硫酸镁,无水碳酸钠等;另一类是可与水发生化学反应的物质,如金属钠、五氧化二磷、氧化钙等。前一类的吸水作用是可逆的,升温即放出结晶水,故在蒸馏之前应将干燥剂滤除,后一类的作用是不可逆的,在蒸馏时可不必滤除。总的来说,选择干燥剂来干燥液态有机化合物应注意以下几点:
(1)干燥剂不能与待干燥的液体发生化学反应,如无水氯化钙与醇、胺类易形成配合物,因而不能用来干燥这两类化合物,又如碱性干燥剂不能干燥酸性有机化合物;(2)若为液态干燥剂则不能与有机物互溶且密度也不能一样;(3)干燥剂与水接触后能与有机物分离;(4)干燥剂与水接触反应生成的物质不能与液态有机物反应;(5)充分考虑干燥剂的干燥能力,即吸水容量、干燥效能和干燥速度等。综上所述,对于一次具体的干燥过程来说,需要考虑的因素很多,如干燥剂的种类、用量、干燥的温度和时间以及干燥效果的判断等。这些因素是相互联系、相互制约的,因此需要综合考虑。
3 实验过程中常遇到的干燥问题
3.1 干燥剂用量过多
在对液态有机粗产品进一步蒸馏纯化前,常出现干燥剂添加量过多的现象,干燥剂或多或少都能吸附部分产品,这样常常最终导致产率明显低于理论值。
3.2 干燥剂用量过少
在实验教学过程中,常常发现学生在对液态有机粗产品进一步蒸馏纯化前,粗产品不是相对的澄清,经检查,发现导致此现象产生的原因是干燥剂的用量明显偏少。
3.3 干燥过程不规范
在实验教学过程中,常常会遇到这样的现象:学生把干燥剂很快添加完,然后把装有粗产品的玻璃仪器静置在实验台上一段时间,接着就进行蒸馏精制操作。这样操作的结果,一般很难保证液态产品的质量和产率。
3.4 干燥时间长短不一
在实验教学过程中,常常会发现有的学生干燥时间过长,有的学生干燥时间过短,还有一些学生则直接询问干燥多长时间就可以进行下一步的操作。所有这些问题基本可归结为学生对干燥效率的概念比较模糊。
3.5 干燥过程中出现的其他问题
在实验教学过程中,学生在对液态有机物进行干燥时,也会遇到诸如干燥剂本身质量问题、干燥剂的选择问题以及学生在干燥之前的实验操作中不规范而导致杂质过多等问题。
4 对干燥过程中出现的种种问题进行解决的建议
4.1 对干燥剂用量过多或过少问题的解决
干燥剂的用量应根据该干燥剂的除杂能力、液态杂质在该液态有机化合物中的溶解度、液态有机化合物在液态杂质中的溶解度来考虑。如一般含有亲水基团的化合物(如醇、醚、胺等),水在其中的溶解度较大,干燥剂应多加一点。
而烃、卤烃等,在水中溶解度很小,干燥剂可少加一点。一般每 100ml 液态有机化合物加 5~10 克干燥剂[1,2]。由于影响干燥剂用量的因素很多,所以一般讲义上没有特别具体的数量规定,实际操作时往往需要通过现场观察才能判断干燥剂用量是否合适,具体方法可参照如下:(1)不溶于水的液态有机化合物(一般为浑浊溶液),加入干燥剂后应呈相对的清澈透明状;(2)水溶性液态有机物(一般为透明溶液),加入干燥剂后,干燥剂因吸水变黏而粘在器壁上,摇动时不能随液体旋转,这表明干燥剂用量不足,应补加,直到有松散的干燥剂颗粒存在为止,这时干燥剂不结块、不沾壁、棱角分明,摇动时能随液体旋转并悬浮为止[3];(3)其他液态杂质的除杂尽量选择对其有较强络合力的干燥剂,如氯化钙能与醇、酚、胺、酰胺及某些醛酮形成络合物,从≤≥而除去此类杂质[2]。通常情况下,干燥操作都有一定的时间限制,这样才能有较好的干燥效能,但实际操作中,由于实验时间的原因,干燥剂的使用量总是比理论值多许多。
4.2 对干燥过程不规范问题的解决
(1)干燥前应将水分尽量分净,不能有可见的水珠或水层。(2)干燥剂颗粒大小应适中,如氯化钙切割成黄豆大小即可,太大则吸水慢,并且被包裹的部分不能起干燥作用;太小则表面吸附的有机物多,且过滤困难。(3)干燥时间一般半小时(若有条件,最好放置过夜),塞紧瓶口并经常振摇以提高干燥效率。
4.3 对干燥时间问题的解决
一般情况下,干燥前,液体若成浑浊状,经干燥后变成澄清,这可简单地作为水分等杂质基本除去的标志。通过化学反应除水的干燥剂,在实际干燥过程中所用的量往往是其最低需用量的数倍,以使其形成含结晶水数目较少的水合物,从而提高其干燥程度,节省干燥时间。当然,干燥剂也不是用得越多越好,因为过多的干燥剂会吸附较多的被干燥液体,造成不必要的损失。具体的时间把握可参考上述干燥剂用量问题的解决方法[1]。
4.4 干燥过程中出现的其他问题的解决
在实验过程中,学生应培养良好的分析问题、解决问题的能力,并逐步提高实验技能。如遇到干燥剂本身质量的问题,要能及时发现并想办法恢复干燥剂的干燥性能,尽量了解每种干燥剂的性能与应用范围,萃取时要尽量分净水分,熟悉每一步实验过程,尽量减少不必要杂质的产生等。另外,实验过程中要不断巡视,发现问题及时纠正。
5 结语
一些溶剂因为种种原因总是含有杂质,这些杂质如果对溶剂的使用目的没有什么影响的话,可直接使用。可是在进行化学实验和进行一些特殊的化学反应时,必须将杂质除去,虽然除去全部杂质是有困难的,但至少应该将杂质减少到对使用目的没有妨碍的程度。溶剂中水的混入往往是由于在溶剂制造、处理或者由于副反应时作为副产物带入的,其次在保存的过程中吸潮也会混入水分。水的存在不仅对许多化学反应,还对重结晶、萃取、洗涤等一系列的化学实验操作带来不良的影响。因此溶剂的脱水和干燥在化学实验中是很重要的,也是经常进行的操作步骤。尽管在除去溶剂中的其他杂质时有时加入水分,但在最后还是要进行脱水,实际上,干燥剂的用量与被干燥的液态有机物的含杂量、干燥剂的质量、干燥剂颗粒大小、干燥的温度及时间以及学生个体实际操作差异等因素有关。加之干燥剂也能吸附部分液体有机化合物,故不能一概而论或盲目多加干燥剂。由于影响干燥的因素很多,在此仅略作表述,以供参考。
[1] 曾昭琼。有机化学实验[M]。第 3 版。北京:高等教育出版社,2010:24-27.
[2] 尤庆祥。药物有机化学实验教程[M]。成都:成都科技大学出版社,1998:29-31.
[3] 石磊。有机化学基本操作实验中容易出现的问题与对策[J]。湖北中医药大学学报,2011,13(6):72-73.
摘要:伴随着我国素质教育改革力度的不断深化,高中教育越来越受到人们的关注。化学作为一门重要的学科,越来越受到教育工作者的重视,尤其是高中化学实验教学作为培养学生科学探究能力的重要途径,促使教育工作者投入更多的精力和时间进行探究。本篇文章立足于高中化学实验教学的现状,结合高中化学实验教学的价值,分析了高中化学实验教学中存在的问题,并详细说明了如何通过优化化学实验教学来培养学生科学探究能力。希望本篇文章可以带给教育工作者一些借鉴和思考,为我国高中素质教育水平提升注入活力和动力。
关键词:高中;化学实验教学;科学探究能力
一、引言
高中化学学习对于一部分学生来说存在难度,枯燥而不好理解,这就需要高中化学教师更加关注教学方法的改进与创新,帮助学生更好的投入到化学学习中来。高中化学作为一门特殊的实验性操作学科,以培养学生的科学探究能力为重点,不仅需要学生熟练掌握化学基础知识,而且需要学生灵活的应用基础知识。让学生在化学实验探究过程中,不断地探索化学世界的奥秘,提升自身勇于探索的精神,更好地学习高中化学知识。
二、高中化学实验教学的价值分析
高中化学实验教学的价值主要体现在三个方面:
第一,高中化学实验的教学论价值。高中化学是一项相对枯燥的学科,知识内容需要理解的同时还需要大量的记忆。高中化学实验的加入可以给学生带来更多的学习乐趣,提升学生学习化学的兴趣。高中化学实验教学过程中需要对学生进行化学实验设备的讲解,保障学生在进行化学实验时的安全性,让学生在化学实验的操作过程中不断掌握更多的化学知识,当学生再遇到化学中的疑难点时,就会自主进行实验操作,探索其中的奥秘。
第二,高中化学实验存在认识论价值,高中化学是一门知识与实验相结合的学科,高中化学课本中的基础理论知识需要化学实验的支撑,化学实验的操作可以有效地降低学科难度,更有助于学生巩固基础知识,让学生更容易通过化学现象理解化学知识,提升学习探索的能力。
第三,高中化学实验存在方法论价值,做化学实验是学生动手操作的良好平台,通过化学实验学生可以了解化学问题的实验方法论,对于化学科学知识有更加强劲的探索动力。化学实验操作更是让学生进入科学实验世界的必经之路。
三、高中化学探究式实验教学中存在的问题
(一)缺乏对探究式实验教学的重视程度
当前,我国高中化学教育受到应试教育的影响,一部分化学老师对高中化学的教育方面存在着应试为主,实验为辅的做法,对于实验教学缺乏重视,甚至在黑板上画几个小试剂瓶就当作实验教学了。或者是高中化学教师自己给学生操作好实验结果,让学生只对现象进行观察,却没有让学生亲自实验。除此之外,学校领导缺乏对于化学实验教学的重视,并没有投入充足的经费进行化学仪器以及化学设备的购买以及更新,导致高中化学课本中一些必要的化学实验没有正常地开展。
(二)探究式实验教学水平不高
目前,我国一部分学校开始开设了探究式实验教学的必要课时,一部分化学教师只是擅长理论教学,缺乏对于化学实验教学的经验。当学生在进行化学实验时没有将趣味性融入到探究式实验教学的课堂中,学生做完实验之后更没有及时地对化学知识进行归纳和补充,也不对学生的实验报告进行要求,并不能让学生感受到实验教学的真谛,只是接触到了一点皮毛,失去了探究式实验教学的意义。
四、优化化学实验教学培养学生科学探究能力的具体措施
(一)提高对探究式实验教学的重视程度
所谓探究式实验教学是指老师通过对学生的指导,让学生对化学实验充满兴趣的同时能够规范准确的进行化学知识的科学探究。学校领导以及化学教师应该提升对于化学实验教学的重视程度,学校领导应该积极地加大对探究式实验教学的资金支持以及物资支持,化学教师应该摒弃应试化学教学的错误思想,重视化学探究式实验教学,合理安排探究式实验教学的课时比例,除此之外,对于学生在实验操作过程中遇到的问题,教师应该一边给予指导,一边鼓励学生自主进行探索,提升学生对于探究式实验的兴趣,鼓励学生不断提升自己的实验探究能力。
(二)倡导小组合作探究教学,培养学生自主探究能力
小组合作探究教学是我国新课标倡导的一种教学方式,高中化学探究式实验教学应该将这种教学方法融入进去,让学生自主进行实验探究组合,培养学生的合作精神,对于探究实验中遇到的问题可以进行小组讨论,充分调动学生的学习积极性,让学生在小组内自主提出实验问题、进行实验方案的构建、共同搜集实验信息资料,以小组为单位充分地进行实验探究活动的自主性开展,教师作为一个指导者,对于学生在小组合作学习中存在的问题及时地指导和规范,让学生在轻松快乐的氛围中不断提升合作能力以及自主探究能力。
五、总结
高中化学实验教学是化学教学工作中的重要模块,一部分高中生虽然可以在化学考试中取得理想的分数,但是化学实验探究能力却不强,也就造成了化学学习的死板化,不仅不利于学生更深层次的化学学习,更不利于学生的全面发展。高中化学实验教学是一个系统性的工程过程,需要化学教育工作者不断地进行学习和总结,提升学生的科学探究能力,培养综合素质全面发展的学生。
参考文献:
[1]胡中兴。浅谈在实验教学中培养学生的科学探究能力[A]。中国化学会关注中国西部地区中学化学教学发展论坛论文集[C]。2016.
[2]龚建敏。谈研究性学习方式在化学教学中的运用[A]。第四届全国中学化学教学研讨会论文集(二)[C]。2016.
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[4]胡辉。培养科学探究能力六法[A]。甘肃省化学会二十六届年会暨第八届中学化学教学经验交流会论文集[A]。2016.
摘要:实验是学生学习化学知识的重要手段,同样也是培养学生观察能力、动手能力、创新能力等诸方面能力的重要手段。虽然课本中很多对实验都提出了具体的要求及操作流程,但许多实验并不能完全按照课本中所提示的那样取得良好的效果,这就需要教师对一些实验进行改进与创新。但是,创新并不是一件容易的事情,需要我们考虑多方面的因素。
关键词:化学实验;创新;设计
实验是化学教材中的重要组成部分,虽然课本当中对于每一次实验如何操作、会达到什么样的效果等都有明确的说明,但是许多实验结果却与教师的预想不一致,这就需要教师尝试去创新实验,在充分理解实验目的、原理、方法及实验过程的基础上,结合自己的实际条件及学生情况对实验进行大胆改进,但是无论怎样改进,以下几点需要值得我们注意。
一、创新实验要注意科学性
每一个实验都有一定的实验原理、操作程序,都有规范的要求,这些内容是我们必须要遵守的。在创新实验的过程中,教师引导学生改进实验,必须要科学,具有可操作性,这对于学生掌握基本的实验方法、获得学科知识、形成能力都有着重要的作用。如果创新出来的内容没有办法实践,或者与实验操作相违背,那么这样的创新对于教学来说无疑是毫无价值的,反而会干扰教学的正常进行。例如,在证明二氧化碳的密度大于空气且不支持燃烧的实验中,课本实验提示是将二氧化碳倒入放置了高低两支蜡烛的烧杯中。按照实验原理,二氧化碳比空气重,它会沉到杯低,随着二氧化碳面的升高,矮的蜡烛会先熄灭。但是在实验中,由于倒入二氧化碳会发生扩散,先熄灭的蜡烛有时会是高的那支,通过这个现象只能得出二氧化碳比空气轻了这一错误结论。为了完成实验,有学生提出在烧杯中放一块隔板,这样就可以防止二氧化碳发生扩散,经过几次实验,并确定隔板的高低,这样的改进是很实用的,也很科学。
二、创新实验要具有可行性
可行性就是实验设计要符合实验原理,并且所用到的化学药品、各类仪器与设备都必须是现在的条件可以满足的。如果设计出来的实验在现有的条件下不能实现,那么这个实验则是无法开展的,只能停留在假设层面。例如将一般金属换成贵重金属进行实验,虽然贵金属的实验效果会比较好,但是这一要求一般的学校是无法实现的,那么这样的创新也就没有什么价值。所以可行性不但要考虑所使用的材料,更要考虑其他方面的因素,如实验条件等。
三、创新实验设计要注意安全性
有些化学实验具有一定的安全隐患,例如氢气的燃烧有可能会产生爆炸,硫酸稀释有可能会将硫酸飞溅出来,有的化学药品具有毒性,有的化学药品则具有腐蚀性,诸如此类。这些物质会让学生产生恐惧感,因此在设计实验时,不但要重视实验结果,更要注意安全。例如在检验氢气的纯度时,有学生用手指堵着试管口用酒精灯去点燃,这样虽然减少了实验环节,节约了时间,但是有可能因操作不当而令学生受伤。如果在创新实验当中,只考虑到了实验效果,对于学生的人身安全不予考虑,那么这样的实验即使精彩也并无价值。
四、创新实验设计要遵循减小破坏的原则
有些化学实验会产生有毒物质,而且一旦从容器中取出,就再不能重新放入,因此在创新实验设计时要注意引导学生树立环保与节约意识,尽量选择一些毒副作用小的药品去实验,再者还要注意节约,每次尽量选择合适的量,避免因为使用不完而造成浪费。对于那些会对环境产生危害,但又不得不做的实验,可将几个实验组合起来完成。例如硫在空气中燃烧生成二氧化硫(S+O2燃烧SO2),但是二氧化硫会对空气造成污染。对此,我们一方面在做实验时要尽量减少用量,减少二氧化硫的产生;另一方面可以将其他几个与二氧化硫有联系的实验,如酸雨的形成及危害一并进行实验,这样不但减小了破坏,更提升了实验效率。
五、创新实验要注意简约
进行创新实验设计,其中一条重要原则就是简约,要用少的实验过程与步骤、少的实验器材在尽可能少的时间内完成,并保证实验效果不打折。例如能用试管完成的实验就不用烧杯,这样既简约,又节约药品,操作起来也相对容易。例如在了解浓少,而且它的颜色、状态等都可以看得更清楚,同样,实验的简约性还体现在对于实验过程的控制上,很多实验完全可以取消,没有必要再重复。我们实验是为了让学生获得知识,如果学生已经掌握了内容,再去通过实验来巩固,那么意义并不大。
六、创设实验设计要直观
在化学实验中,有一些实验现象较明显,可以看到物品在颜色、状态等方面的变化,例如高锰酸钾加热生成氧气:2KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2↑,不但高锰酸钾的颜色发生了变化,还有气体产生,这些现象都是我们能够直接看到的。而有一些实验现象却不明显,如果要验证反应是否已经发生了,例如酸、碱反应生成盐和水,由于药品与实验结果的颜色没有发生变化,我们很难通过观察得出结论,只能是通过实验再去验证,这样一来实验就显得很繁琐。如果能在实验前使用一些指示剂,一方面可以区分药品,另一方面则又可以让学生通过观察药品所产生的变化而清楚地观察到实验变化过程。
七、创新实验设计要符合教育原则
无论采用什么样的实验手段,操作要规范,不能违背实验原则,更不能违背教学目的,要与学生的身心发展相适应,注重发展学生的综合能力,避免将实验变成一种教师的表演方式或者学生的游戏方式,要通过实验让学生掌握知识,培养学生的多种能力。总之,在创新实验设计中,一要考虑到学生的实际情况,考虑到学校的条件,科学合理地把学生吸引到实验的创新中来,注意培养学生诸方面的能力,努力使实验教学效果最大化。
参考文献:
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