届高中化学新教材实验及科学探究学案设计选修4实验学案设计.docx

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届高中化学新教材实验及科学探究学案设计选修4实验学案设计

第一章化学反应与能量

一、实践活动中和反应反应热的测定

1.实验目的：

测定强酸与强碱反应的反应热

2.仪器与试剂：

0.50mol/L盐酸，0.55mol/LNaOH溶液，大烧杯（500mL），小烧杯（100mL），温度计，量筒（50mL）两个，泡沫塑料或纸条，泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔），环形玻璃搅拌棒

3.实验设计：

（1）在大烧杯底垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。

然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示。

该实验也可在保温杯中进行。

（2）用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。

然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

（3）用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。

（4）把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。

用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。

（5）重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

（6）根据实验数据计算中和热。

①中和反应时放出的热量为：

[VHCl·ρHCl+VNaOH·ρNaOH]·c·[t2—t1]，比热容c是常数4.18J/（g·℃），溶液的密度均取1g/cm3，t2—t1取三次实验的平均值

②生成1molH2O时放出的热量即中和热为：

4.拓展与思考

（1）如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同？

（2）NaOH溶液为什么不用0.50mol/L而用0.55mol/L？

（3）实际测得的数据普遍低于标准值57.3kJ／mol，请思考有哪些原因会导致实验数据误差？

第二章化学反应速率和化学平衡

二、实验2-1测量锌与硫酸反应速率

1.实验目的：

测量相同质量、颗粒大小相同的锌粒分别与1mol/L和4mol/L的稀硫酸反应的反应速率

2.仪器与试剂：

1mol/L和4mol/L的硫酸，锥形瓶，单孔塞，直角导气管，50mL注射器，铁架台，秒表

3.实验设计：

按教材图2—1安装两套装置，检查装置的气密性，在锥形瓶内各盛有2g锌粒（颗粒大小基本相同），然后通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL4mL/L的硫酸，比较二者收集10mLH2所用的时间。

把实验结果填入下表：

加入试剂

反应时间（min）

反应速率

1mol/LH2SO4

4mol/LH2SO4

4.拓展与思考

（1）还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应速率？

（2）如何通过用注射器测量氢气的体积的方法来判断锌和不同浓度的稀硫酸反应的速率快慢？

三、实验2-2浓度对反应速率的影响

1.实验目的：

探究浓度的不同对化学反应速率的影响

2.实验原理：

2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O

3.仪器与试剂：

0.1mol/L酸性KMnO4溶液，0.1mol/LH2C2O4溶液，0.2mol/LH2C2O4溶液，试管，胶头滴管，秒表

4.实验设计：

（1）实验：

向两支试管中各加入4mL0.01mol/L的KMnO4溶液（H+）；向其中一支试管中加入2mL0.01mol/L的H2C2O4溶液，记录褪色所需时间；向另一种支试管中加入2mL0.2mol/L的H2C2O4溶液，记录褪色所需时间。

（2）现象与结论：

加入试剂

2mL0.1mol/LH2C2O4

2mL0.2mol/LH2C2O4

实验现象

褪色时间

结论

（3）规律总结：

其他条件相同时，反应物浓度反应速率，反应物浓度反应速率。

5.拓展与思考

（1）如何用有效碰撞理论来解释浓度对反应速率的影响？

（2）对于在密闭容器中进行的反应：

C（s）＋O2（g）＝CO2（g），当充入氧气，反应速率是否会加快？

当加入木炭的量是否会加快化学反应速率？

四、实验2-3温度对反应速率的影响

1.实验目的：

探究温度变化对化学反应速率的影响

2.实验原理：

Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O

3.仪器与试剂：

5mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液，5mL0.1mol/L的H2SO4溶液，试管，胶头滴管

4实验设计：

（1）实验：

在两支试管中各加入5mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液，在另两支试管中各加入5mL0.1mol/L的H2SO4。

将四支试管分成两组（一支盛Na2S2O3溶液，一支盛硫酸溶液），一组放入冷水中，一组放入热水中。

一段时间后，分别混合两组试管，记录出现浑浊所用时间。

（2）现象与结论：

试剂种类及用量

5mL0.1mol/L的Na2S2O3，5mL0.1mol/L的H2SO4

实验温度

出现浑浊的时间

结论

（3）规律总结：

其他条件相同时，温度反应速率，温度反应速率。

经过实验测定，温度每升高10℃，反应速率通常要增大到原来的2～4倍。

五、科学探究碘化钾与稀硫酸反应出现蓝色与温度的关系

1.实验目的：

探究温度变化对化学反应速率的影响

2.实验原理：

4H++4I-+O2=2I2+2H2O

3.仪器与试剂：

5mL0.1mol/L的KI溶液，5mL0.2mol/L的H2SO4溶液，试管，胶头滴管

4.实验设计：

（1）实验：

在两支试管中各加入5mL1mol/L的KI溶液；并加入几滴淀粉溶液。

在另两支试管中各加入5mL0.2mol/L的H2SO4溶液。

将四支试管分成两组（一支盛KI溶液，一支盛硫酸溶液），分别放入热水和冷水中。

一段时间后，分别混合两组溶液混合，记录出现蓝色所用时间。

（2）现象与结论：

试剂种类及用量

5mL0.1mol/L的KI溶液，5mL0.2mol/L的H2SO4溶液，2滴淀粉溶液

实验温度

出现蓝色的时间

结论

（3）规律总结：

其他条件相同时，升高温度反应速率加快，降低温度反应速率减慢。

经过实验测定，温度每升高10℃，反应速率通常要增大到原来的2～4倍。

5.拓展与思考

（1）如何用有效碰撞理论来解释温度对反应速率的影响？

（2）请例举温度加快反应速率的事例。

六、实验2-4催化剂对化学反应速率的影响

1.实验目的：

探究催化剂对化学反应速率的影响

2.实验原理：

2H2O2

2H2O+O2↑

3.仪器与试剂：

10%的H2O2，MnO2，带余烬的木条，漏斗，锥形瓶

4.实验设计：

（1）实验：

在锥形瓶中中分别加入10mL质量分数10%的H2O2，双孔塞上插有短导管和漏斗，短导管里插有带余烬的木条。

开始时余烬没有明显变化，经漏斗向锥形瓶内加入少量MnO2后，试管中迅速产生大量气泡，余烬复燃。

（2）现象与结论：

加入试剂

10mL10%H2O2

10mL10%H2O2加入少量MnO2

实验现象

结论

（3）规律总结：

其他条件相同时，催化剂能化学反应速率。

催化剂仅仅是。

七、科学探究催化剂是有选择性

1.实验目的：

探究不同催化剂对化学反应速率的影响不同

2.仪器与试剂：

5%的H2O2，FeCl3溶液，CuSO4溶液，0.1mol/L酸性KMnO4溶液，0.1mol/LH2C2O4溶液，MnSO4，淀粉溶液，碘水，2mol/L的H2SO4溶液，试管，胶头滴管

3.实验设计：

（1）实验1：

实验

实验现象

结论

在两支试管中分别加入2mL5%H2O2溶液，再向H2O2溶液中分别滴入0.1mol/LFeCl3和CuSO4溶液各1mL，摇匀，比较H2O2的分解速率

（2）实验2：

实验

实验现象

结论

在两支试管中各加入4mL0.01mol/L的KMnO4溶液（H+）；2mL0.01mol/L的H2C2O4溶液，再向其中一支试管中加入一粒黄豆大小的MnSO4固体，摇匀。

记录溶液褪色所需的时间

（3）实验3：

实验

实验现象

结论

取两支试管，各加入5mL淀粉溶液和2滴碘水，然后向其中一支试管中加入1mL2mol/L的H2SO4溶液，向另一支试管中加入1mL唾液，震荡，观察、比较催化效果

4.探究结论：

选择适当的催化剂是改变反应速率常用的有效方法之一。

理想的催化剂可以大幅度目标产物在最终产物中的比率。

5.拓展与思考

（1）如何用有效碰撞理论来解释催化剂对反应速率的影响？

（2）当氯酸钾与高锰酸钾混合加热时，生成氧气的速率比只加热氯酸钾要快，为什么？

八、实验2-5浓度对化学平衡的影响

1.实验目的：

探究浓度改变对化学平衡的影响

2.实验原理：

Cr2O72-（橙色）+H2O

2CrO42-（黄色）+2H＋

3.仪器与试剂：

0.1mol/LK2Cr2O7，浓硫酸，6mol/LNaOH溶液，试管，胶头滴管

4.实验设计：

实验

实验现象

实验结论

取三支试管各加入5mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液，向一支试管中滴加3-10滴浓H2SO4，观察并记录溶液颜色变化，向第二支试管中10-20滴6mol/LNaOH溶液，观察并记录。

（3）规律总结：

化学平衡状态发生了。

其他条件相同时，改变反应物或生成物的，化学平衡会发生。

八、实验2-6浓度对化学平衡的影响

1.实验目的：

探究浓度改变对化学平衡的影响

2.实验原理：

Fe3＋+3SCN-

Fe（SCN）3

3.仪器与试剂：

0.005mol/LFeCl3溶液，5mL0.01mol/LKSCN溶液，0.01mol/LNaOH溶液，试管，胶头滴管

4.实验设计：

（1）实验：

向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL0.01mol/LKSCN溶液，溶液显红色；将红色溶液分置于三支试管中；向其中一支试管中滴加饱和FeCl3溶液4滴，充分振荡，观察颜色变化；向第二支试管中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，观察溶液颜色变化；向两支试管中各加入3-5滴0.01mol/LNaOH溶液液，观察现象。

（2）现象与结论：

滴加试剂

饱和FeCl3溶液

浓KSCN溶液

NaOH溶液

实验现象

（3）规律总结：

化学平衡状态发生了。

其他条件相同时，反应物浓度，平衡向正反应方向移动；反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；生成物浓度,平衡向逆反应方向移动；生成物浓度,平衡向正反应方向移动。

5.拓展与思考

（1）从速率的角度如何解释浓度改变对平衡移动的影响？

（2）解释在硫酸生产工业里，为什么常用过量的空气使SO2充分氧化？

九、实验2-7温度对反应平衡的影响

1.实验目的：

探究温度改变对化学平衡的影响

2.实验原理：

2NO2

N2O4△H=-56.9kJ/mol

3.仪器与试剂：

NO2球，冰水，热水，烧杯

4.实验设计：

（1）实验：

将盛有NO2.N2O4混合气体的封闭平衡球一端侵入热水中，半分钟后，比较两球中气体颜色，取出放置片刻，再比较两球中气体颜色。

（2）现象与结论：

升高温度

降低温度

实验现象

颜色变深

颜色变浅

实验结论

向吸热反应方向移动

向放热反应方向移动

（3）规律总结：

在其它条件不变时,温度，向反应方向移动；温度，向反应方向移动。

5.拓展与思考：

如何用速率的变化解释平衡移动方向？

第三章水溶液中的离子平衡

十、实验3-1强酸和弱酸的区别

1.实验目的：

探究强酸和弱酸的区别

2.仪器与试剂：

1mol/LHC，1mol/LCH3COOH，镁条，PH试纸，玻璃棒，表面皿

3.实验设计：

（1）实验：

测量物质的量浓度均为1mol/L的盐酸和醋酸的pH；②在两支锥形瓶中分别加入等体积、物质的量浓度均为1mol/L的盐酸和醋酸，在两个气球中分别加入经砂纸打磨过的长度相同的镁条，然后将气球套在锥形瓶口，同时将气球中的镁条送入锥形瓶中，观察、比较气球鼓起的快慢等现象。

（2）现象与结论：

项目

1mol/LHCl

1mol/LCH3COOH

溶液的pH

与足量镁条反应产生气泡的速度比较

结论

（3）规律总结：

HCl和CH3COOH都是，在水溶液中都能发生；镁无论是与盐酸还是醋酸反应，其实质都是与溶液中的反应；不同电解质在水中的电离程度相同。

4.拓展与思考：

酸液浓度、温度、体积均相同，且镁条的量也相同，实验中影响反应速率的因素是什么？

十一、实验3-2弱酸酸性相对强弱的比较

1.实验目的：

探究弱酸的酸性的相对强弱

2.仪器与试剂：

0.1mol/LCH3COOH，0.1mol/L硼酸，0.1mol/L碳酸钠溶液，，试管，胶头滴管

3.实验设计：

实验

实验现象

实验结论

向两支分别盛有0.1mol/LCH3COOH和硼酸的试管中加入等浓度的碳酸钠溶液，观察现象。

4.拓展与思考：

用电离平衡常数来比较电解质相对强弱时，要注意什么问题呢？

十二、实践活动：

酸碱中和滴定

1.实验原理：

用已知浓度的酸或碱来测定未知浓度的碱或酸的实验方法

2.仪器与试剂：

0.1mol/LNaOH溶液（也称标准溶液），未知浓度盐酸酸溶液（也称待测溶液），酚酞溶液，PH计，碱式滴定管，移液管，滴定管夹，铁架台，锥形瓶

3.实验设计：

（1）量取待测盐酸溶液20.00mL于锥形瓶中，滴入2-3滴酚酞，振荡。

（2）把锥形瓶放在碱式滴定管的下面，并在瓶子底垫一块白瓷砖，小心滴入碱液，边滴边摇动锥形瓶，直到因加入一滴碱液后，溶液由元色变成红色，并在半分钟内不褪去为止，滴定结束。

（3）参考实验记录表，每隔一定体积，记录并测pH：

（4）根据实验数据，以氢氧化钠体积为横坐标，以所测的pH为纵坐标绘制中和反应曲线。

4.拓展与思考：

（1）酸碱中和滴定的关键因素是什么？

（2）强酸与强碱完全中和时，溶液的pH就为7，但指示剂变色时，溶液的pH不等于7，为什么可将滴定终点当成完全中和的点？

（3）实验操作中可能引起C标和V待的变化，最终影响V标误差的因素有哪些？

十三、科学探究盐溶液的酸碱性

1.实验目的：

探究盐溶液的酸碱性

2.仪器与试剂：

NH4Cl溶液，NaCl溶液，CH3COONa溶液，Na2CO3溶液，Na2SO4溶液，（NH4）2SO4溶液，pH试纸，pH试纸、比色卡、玻璃棒、表面皿

3.实验设计：

（1）实验：

用pH试纸分别检验NH4Cl溶液，NaCl溶液，CH3COONa溶液，Na2CO3溶液，Na2SO4溶液，（NH4）2SO4溶液的酸碱性，记录结果。

（2）现象与结论：

盐溶液

NaCl

Na2CO3

NaHCO3

NH4Cl

酸碱性

盐类型

盐溶液

Na2SO4

CH3COONa

（NH4）2SO4

酸碱性

盐类型

（3）规律总结：

盐溶液不一定呈中性，有的呈碱性、有的呈酸性。

盐的类型

强酸强碱盐

强酸弱碱盐

强碱弱酸盐

溶液的酸碱性

4.拓展与思考：

（1）为什么CH3COONa溶液显碱性？

（2）盐溶液的酸碱性与生成该盐的酸和碱的强弱间有什么关系？

十四、科学探究影响盐类水解的因素

1.实验目的：

探究影响盐类水解程度的因素

2.实验原理：

Fe3＋+3H2O

Fe（OH）3+3H＋

3.仪器与试剂：

FeCl3溶液，FeCl3晶体，盐酸溶液，NaF晶体，NaHCO3，蒸馏水，试管，酒精灯

4.实验设计：

（1）实验及现象：

将FeCl3溶液分盛于6支试管中，向5支试管中分别加入FeCl3晶体、盐酸溶液、NaF晶体、NaHCO3固体和蒸馏水，观察记录实验现象，用酒精灯加热第6支试管，观察记录实验现象。

实验

实验现象

解释或结论

加入少量FeCl3晶体

加水稀释

加入少量盐酸

加入少量NaF晶体

加入少量NaHCO3

升高温度

（3）规律总结：

Fe3+的水解是一个过程；水解平衡也是一个平衡；Fe3+的水解属于反应；改变平衡的条件（如温度、浓度等），水解平衡就会发生；当加入的物质能与溶液中的离子结合成很难电离的，Fe3+的水解程度就可能趋向完全。

4.拓展与思考：

（1）实验室在配制硫酸铁溶液时，先把硫酸铁晶体溶解在稀硫酸中，再加水稀释至所需浓度，如此操作的目的是什么？

（2）把AlCl3溶液蒸干后再灼烧，最后得到的主要固体产物是什么？

十五、实验3-3沉淀的溶解条件

1.实验目的：

探究沉淀的溶解条件

2.仪器与试剂：

Mg（OH）2，蒸馏水，盐酸，氯化铵溶液，试管

3.实验设计：

（1）实验：

向三只盛有少量Mg（OH）2沉淀的试管中分别滴加适量的蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液，观察并记录现象。

（2）现象及结论

滴加试剂

蒸馏水

盐酸

氯化氨溶液

实验现象

实验结论

4.拓展与思考：

应用平衡移动原理分析、解释上述发生的反应。

并试从中找出使沉淀溶解的规律。

十六、实验3-4.3—5沉淀的转化

1.实验目的：

探究沉淀之间的相互转化

2.仪器与试剂：

0.1mol/L的硝酸银溶液，0.1mol/L氯化钠溶液，0.1mol/LKI溶液，0.1mol/L硫化钠溶液，0.1mol/L的氯化镁溶液，2mol/L氢氧化钠溶液，0.1mol/L氯化铁溶液，试管，胶头滴管

3.实验设计：

（1）实验3—4现象及结论

实验

实验现象

实验结论

向盛有10滴0.1mol/L的AgNO3溶液的试管中加0.1mol/L的NaCl溶液

向其中滴加0.1mol/LKI溶液

再向其中滴加0.1mol/L的Na2S溶液

（2）实验3—5现象及结论

实验

实验现象

实验结论

向盛有1ml0.1mol/L的MgCl2溶液的试管中滴加1-2滴0.1mol/LNaOH溶液

向其中滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液，静置

（3）规律总结：

沉淀的转化的实质是沉淀溶解平衡的。

一般来说，溶解度的沉淀转化成溶解度的沉淀容易实现。

4.拓展与思考：

（1）如果将上述两个实验中的沉淀生成与转化的操作步骤颠倒顺序，会产生什么结果？

（2）医院中进行钡餐透视时，用BaSO4做内服造影剂，为什么不用BaCO3做内服造影剂？

第四章电化学基础

十七、实验4-1盐桥在原点池装置中的作用

1.实验目的：

探究盐桥在原点池装置中的作用

2.仪器与试剂：

硫酸锌溶液，硫酸铜溶液，盐桥，锌片，铜片，电流计，导线，烧杯

3.实验设计：

（1）实验与现象：

实验

实验现象

连接装置如教材图所示，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察有什么现象发生。

取出盐桥，又有什么现象？

（2）规律总结：

盐桥保障了电子通过外电路从到的不断转移，使锌的和铜的过程得以继续进行。

4.拓展与思考：

（1）什么是盐桥？

（2）怎样设法使原电池持续、稳定地产生电流呢？

十八、实验4-2电解池的工作原理

1.实验目的：

探究盐桥在原点池装置中的作用

2.仪器与试剂：

氯化铜溶液，碘化钾淀粉试纸，直流电源，碳棒，电流计，U形管

3.实验设计：

（1）实验与现象：

实验

实验现象

在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒（如教材图所示），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电电源正极相连的电极（阳极）附近。

接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。

与电源正极相连的电极（阳极）上有气体生成，且该气体可以使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；与电源负极相连的电极（阴极）上有红色的固体析出。

（2）规律总结：

电解质溶液通电后，电子由电源极流到极，阳离子移到阴极电子，发生；阴离子移到阳极电子，发生，电子流回电源的过程。

电解质溶液导电的过程就是的过程。

4.拓展与思考：

（1）如何构成电解池？

（2）如何判断电解池的两个电极？

十九、实验4-3铁的腐蚀原因

1.实验目的：

探究铁钉的腐蚀原因。

2.实验仪器和用品：

带导管的大试管，小试管，橡胶塞，铁钉，蒸馏水

3.实验设计：

实验

实验现象

原因解释

将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放在如图所示的带导管的大试管中，几分钟后，观察导管中水柱的变化，思考因其变化的原因。

4.拓展与思考：

（1）什么是金属腐蚀？

其本质是什么?

（2）简述金属被腐蚀的危害。

参考答案

一、实践活动中和反应反应热的测定

4.

（1）相同。

因为中和反应的实质是H++OH-=H2O，而中和热是指稀的强酸强碱溶液中和反应生成1mol液态水时放出的热量。

（2）为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用碱稍过量。

（3）溶液的浓度不准确盐酸未充分反应；量取溶液的体积不准确；量热计的隔热效果差；温度未到达最高点就停止观察温度计；不做重复实验等。

二、实验2-1测量锌与硫酸反应速率

3.

加入试剂

反应时间（min）

反应速率

1mol/LH2SO4

长

小

4mol/LH2SO4

短

大

4.

（1）锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H＋==Zn2++H2↑，因此还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化等来测定化学反应速率。

（2）①确定变量：

稀硫酸的浓度不同；②找出某种易于测量的某种物理量或性质的变化：

测量氢气的体积或时间；③控制不变的因素：

锌粒的表面积，温度，时间或氢气的体积。

三、实验2-2浓度对反应速率的影响

1.浓度的不同

2.2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O

4.

（2）

加入试剂

2mL0.1mol/LH2C2O4

2mL0.2mol/LH2C2O4

实验现象

KMnO4溶液（H+）褪色

KMnO4溶液（H+）褪色

褪色时间

褪色所需时间短

褪色所需时间长

结论

在其它条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大。

（3）增大，加快，减小，减慢。

5.

（1）当反应物浓度增大时，单位体积内分子数增大，单位时间内的有效碰撞次数也相应增多，化学反应速率就增大。

（2）充入氧气，单位体积内活化分子数增大，（接触面没有增大）有效碰撞次数也相应增多，化学反应速率就增大；固体和纯液体的浓度是一个常数，加入木炭，与氧气的接触面没有增大，反应速率不加快。

四、实验2-3温度对反应速率的影响

1.温度变化

2.Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2