双水解反应的可视化创新实验设计——以碳酸钠和硫酸铝的反应为例

针对传统双水解反应教学中存在的缺陷,对双水解反应实验进行改进,设计了传统改进型、直接滴加型和两滴相遇型三种实验方案。将其应用于观察Al₂(SO₄)₃溶液与Na₂CO₃溶液的双水解反应中,取得了很好的实验效果,并建立了相关的反应模型。有助于培养学生控制变量的研究思想以及证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等化学学科核心素养。     

高中化学探究性实验设计--以“Na2CO3和NaHCO3性质”为例

目前高中化学探究性实验教学出现了以下问题:教师为学生设计好实验探究过程,不利于对学生科学思维的培养;缺乏创新方案设计,导致探究性实验教学不能有效培养学生的创新能力。本次研究以“Na₂CO₃和NaHCO₃性质”学习为例,从生活化情境引入、学生自主设计、教师新课教授、实验创新改进几个方面,探索高中化学探究性实验教学设计方案。     

钾和水反应实验的创新设计

现行的高中化学教材中关于K和H₂O反应实验,并没有证明生成H₂,学生对此心存疑惑。利用橡皮塞、玻璃两通管、注射器等实验用品对实验装置创新设计,学生可以清晰地观察到实验现象,从而很好地证明了K和H₂O反应生成了KOH和H₂。此举解决了学生心中的疑惑,提高了教学效果。     

氢气的制取和性质实验改进

<正>氢气是初中化学学习的重要气体之一,需要学生掌握氢气制备、性质检验等实验操作及实验现象。目前,已有学者对教材实验进行了多方面的改进。例如,林海彬等^[1]、侯晓琼等^[2]、潘国荣等^[3]支持氢气制取与性质实验装置一体化设计;周正祥等^[4]采用洁厕灵与电池锌皮等反应制取氢气;林燕岚等^[5]、侯晓琼等^[2]使用注射器、U形管、V形侧泡反应管等器材做反应容器。以上实验是从药品选择、器材类型、实验装置三个方面进行改进,还存在不足之处,如实验装置复杂、所用器材多、反应时间不好把控。     

基于生活和实验探究“Fe~(3+)和Fe~(2+)的相互转化”的教学设计

铁元素与实际生活息息相关,也是近5年高考考试的热点之一。"Fe⁽²⁺⁾和Fe(2+)和Fe⁽³⁺⁾的相互转化"一课以生活中"怪水现象"、茶叶、维生素C和含铁药片为切入点,用Fe(3+)的相互转化"一课以生活中"怪水现象"、茶叶、维生素C和含铁药片为切入点,用Fe⁽²⁺⁾和Fe(2+)和Fe⁽³⁺⁾的相互转化的实验改进装置分析反应现象和原理,该教学设计有助于学生学会用化学知识解答生活中的问题,培养学生化学实验的技能,提高学生用实验来探究物质的世界观。     

BCN电催化还原O2制H2O2实验教学设计与实践

设计新型实用的电催化还原O₂制H₂O₂实验代替传统的电催化分解水实验,符合绿色化学理念和本科实验教学的发展需求。实验制备了具有2eORR活性的新型硼碳氮(BCN)催化材料,同时设计了电极制备、电催化氧还原制H₂O₂、还原产物定性及定量分析等实验内容。让学生了解无机材料的制备和表征技术、掌握H型电解池装置和电化学工作站的使用,学会利用紫外-可见分光光度法计算H₂O₂浓度等相关知识。由最新科研成果转化而成的综合性教学实验,有助于激发学生对实验和科研的兴趣,有利于培养学生的团队合作意识与探究精神,为提升本科生化学实验教学质量提供可行方案。     

SO2相关实验的一体化创新设计

《普通高中化学课程标准(2017年版)》^[1]中明确提出9项学生必做实验,“不同价态含硫物质之间的转化”为学生必做实验之一。SO₂是一种有刺激性气味的有毒气体^[2],实验装置缺乏密闭性,SO₂气体的逸出威胁着学生和教师的健康;对于高一学生来说,接触的实验较少且比较简单,而SO₂的制备、性质检验及不同价态含硫物质间的转化实验操作量较大。     

粗盐提纯实验的再探究

借助离子传感器和导电率传感器等数字仪器对粗盐提纯实验进行了探索与实践。实验过程发现,学生通过肉眼直接观察溶液不出现浑浊来判断离子沉淀完全的方法有局限性;通过对除杂过程中粗盐溶液导电率变化的测量,能帮助学生更加直观、准确地理解与判断沉淀是否完全、除杂试剂是否过量。此外,实验还证明了选用Ba(OH)₂溶液代替BaCl₂和NaOH溶液同时除去粗盐中的Mg²⁺和SO₄^2-并不合理,解决了学生对此问题的存疑。     

培养与提高学生科学素养探究

以提高学生学科素养为宗旨的化学新课程改革,使化学教科书的功能发生了根本性转变.教科书不仅要为学生的学习提供范例和素材,更要促进学生学习方式的转变.在必修一专题二第二单元"金属钠的性质和应用"中,演示实验和罗列的方程式均体现了编者的独具匠心,重视培养学生的学科素养,体现学科思想.一、竞争反应思想在钠的性质部分,有很多地方都体现了竞争反应的思想.如,Na和H₂0、HCl的反应,Na₂0,Na₂O₂与H₂O、CO₂的反应等.1.Na和H20、HCl的反应学生在观看了Na和H₂O反应的实验以后,老师     

石蜡油催化裂化改进实验中使用MnO2催化之风险

分析石蜡油分解实验改进原因及MnO₂的性质,论证MnO₂不能做石蜡油分解催化剂的原因,避免实验改进推广中的不必要风险。     

宏微结合视域下CO2性质实验的再改进

人教版初中化学教材“CO₂的性质实验”中,由于存在一些缺陷,学生难以从宏观现象挖掘微观层面的知识,为此利用注射器与医用二通阀等对二氧化碳的性质实验进行改进。改进后的实验装置具有绿色环保、操作简单、现象明显、有定量数据支撑、趣味性强等特点,有助于学生从宏观现象理解反应的微观原理。     

压强对化学平衡影响的再探究——以■为例

以N₂O₄的解离为例，引入数字化实验进行实验改进，通过分析反应过程中的压力变化曲线来解释“压强对化学平衡的影响”这一重点内容。通过理论计算、实验分析等阐明实验现象背后的真实原因，意在引导教师从辩证的角度更好的利用数字化实验辅助教学，帮助学生深入理解压强对化学平衡影响的本质原因。     

基于深度学习的“实验设计改进”主题式复习——以“铁及其化合物”为例

以促进学生的深度学习为抓手,从瑰丽丹霞引入,展示了“变色饮料”“绿矾”珊瑚趣味实验,改进了“制备Fe(OH)₂”的实验,注重展示物质的丰富性质与应用魅力,把经典实验整合起来再做一次,使复习课有趣、系统、高效,促进学生在复习课中的二次理解和再成长。     

科研型综合化学实验UiO-66-NH2/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

开设了UiO-66-NH₂/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)吸附性能研究的综合化学实验项目。通过各种表征技术验证UiO-66-NH₂/GO的表面形貌、结晶度、表面电荷和官能团等物理化学性质。采用静态批式实验法系统考察了不同实验条件下UiO-66-NH₂/GO的吸附性能。吸附动力学显示Pb(Ⅱ)在UiO-66-NH₂/GO上的吸附遵循准二级动力学模型,化学吸附是影响吸附速率的主要因素。在300 K时,利用Langmuir等温线拟合UiO-66-NH₂/GO对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量为139.907 mg·g^-1。实验内容主要包括材料合成、结构表征和吸附性能测试等,具有先进性、综合性、应用性和研究性,不仅能够提高学生的学习兴趣和实验操作水平,而且有利于培养学生的创新思维和科研素养。     

再探浓硫酸与铜反应实验的设计

2019年人教版高中化学教材中的浓硫酸与铜的反应实验存在一定的不足,在已有改进的基础上,对其进一步改进。改进要点为：用一次性注射器控制铜丝与浓硫酸的接触和分离;使用品红试纸和石蕊试纸检验SO₂;用双联打气球连接T形玻璃管,借此排尽装置中剩余的SO₂。设计的实验装置结构较为简单,现象明显,用时短,绿色环保,适宜课堂实验探究。     

Na2CO3和NaHCO3与稀盐酸反应的实验创新设计

鲁科版化学必修1第三章第一节"活动·探究"要求对Na₂CO₃和NaHCO₃的化学性质通过设计实验进行比较,笔者现提出适合教师演示和学生实验的三种可行性设计方案,以供同行参考。一、利用传统仪器进行创新设计1.实验用品注射器2支（20 mL）、具支U形管1支、小气球2个、橡胶塞2个、铁架台1个、0.5 mol/L Na₂CO₃溶液、     

利用化学助剂强化CO2埋存实验设计

结合储层CO₂埋存技术,自主搭建了地层温度压力条件下CO₂埋存实验装置,开展了多介质辅助CO₂埋存实验研究。研究结果表明,乙醇-KOH体系能够有效进行CO₂矿化埋存,其中96%乙醇+3 g KOH 500 mL溶液捕集CO₂能力最强,是最佳的CO₂矿化埋存溶液配比。经CO₂矿化埋存后,低渗透岩心孔隙度平均降低7.07%,孔隙度变化率与孔隙度呈正相关关系,渗透率平均降低16.01%。因此,96%乙醇+3 g KOH能够加速CO₂在储层中的CO₂沉淀过程,缩短CO₂在储层中的矿化埋存时间。该研究可重复性、准确性和可扩展性较强,能够激发学生自主设计实验的积极性及创新意识,培养学生的独立思考能力,有利于学生将理论知识与实际工程问题相结合,实现科研能力与创新能力的相互促进。     

自然光条件下光自芬顿/PMS协同体系处理新污染物的实验设计

为强化学生对新污染物处理理论和实验技能的掌握,设计了光自芬顿/过氧单硫酸盐(PMS)协同体系在自然光条件下对新污染物的强化降解实验。利用水热法和浸渍法制备改性氮化碳空心球MoS₂/TCN_Cl-S(P),以四环素(TC)作为新污染物代表,构建了光自芬顿/PMS协同体系,基于其耦合效应,提高在自然光条件下污染物的降解效率。结果表明,光自芬顿/PMS体系对TC在120min内的降解率可以达到80%,较不引入PMS的光自芬顿体系提高了30%。其原因在于光自芬顿反应中产生的H₂O₂与PMS发生协同作用,产生了更多的·O₂^-、SO₄^-·和¹O₂等活性自由基,从而提高了TC的降解效率。该实验设计体系有助于促进学生对高级氧化技术的掌握,为学生科研创新能力培养体系的构建提供参考。     

高产率胺基化ZIF-8的合成及其储存CH4性能综合实验设计

设计了高产率胺基化ZIF-8的合成、表征及其储存CH₄性能综合实验。综合考虑增大倍数、反应釜容积、合成温度和时间,确定高产率ZIF-8的合成工艺,采用5.732 g Zn(NO₃)₂·6H₂O与4.748 g的2-甲基咪唑混合加入113 mL的DMF溶液中,在160℃的恒温干燥箱中加热24 h。以此为基础,合成得到ZIF-8-NH₂。与ZIF-8相比,ZIF-8-NH₂具有更高的CH₄储量、较低的再生能耗和较好的循环使用性能。实验内容涉及多孔材料合成、高产率材料合成工艺、微观结构表征及气体吸附储存性能评价等多方面知识,改变了传统的天然气储存与利用课程中讲授为主的教学模式,加深了学生对理论知识的理解,锻炼学生动手能力,提高学生的综合素质和科研创新能力。     

利用Ce-Mn/Al2O3复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验设计

针对燃煤电厂SO₂排放法规日趋严格，而传统固硫剂高温固硫性能差的问题，设计了Ce-Mn/Al₂O₃复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验。以纳米Al₂O₃为载体，采用共沉淀法制备了Ce-Mn负载型燃煤催化剂，在管式炉中进行高温固硫性能评价实验，采用热重法分析煤粉的燃烧性能，得到反应动力学参数。采用FESEM-EDS、TEM、XRD、XPS对催化剂进行表征。实验结果表明，Ce-Mn催化剂可以显著提高燃煤固硫效果，改善煤粉燃烧性能。该实验不仅能加深学生对脱硫工艺原理和应用的理解，掌握仪器使用、软件绘图和催化剂表征手段，还能增强学生对燃料清洁利用的认识，培养科研思维和创新能力。