狗万是哪个平台-而今年的学科命题对此作了积极的回应

途径和目的地从2014到2016年,该中学被清华北大选取的毕业生,都在40人以上,以人数来计,稳居全国中学的前20名。一名教师苦口婆心地说,“清华北大即是最佳的渠道。票种说明学生票[1大0小]是指应届中、高考、大学毕业生凭本人准考证或毕业证入园须知取票时间:9:30~17:30(周一至周五);9:30~18:00(周六到周日及节假日)取票地点:河南省郑州市郑州新区郑开大道与华强路交汇处郑州方特欢乐世界入园方式:1.凭本人有效身份证刷身份证入园或者到取票机换票(需携带应届中、高考、大学毕业生凭本人准考证或毕业证)入园时间:9:30~17:30(周一至周五);9:30~18:00(周六到周日及节假日)入园地点:河南省郑州市郑州新区郑开大道与华强路交汇处郑州方特欢乐世界有效期限:(有效期内,仅费用包含郑州方特欢乐世界毕业生票1张。
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项目学习与化学实验探究

阅读次数:2383 发布时间:2016-04-11 发表人:戚仕良

浙江省普通高中综合实践类选修教材 

 

 

项目学习与化学实验探究

 

 

 

封面2.png

 

 

 

 

 

 

 

 

狗万是哪个平台化学教研组  编著

作者声明

 

1、 本教材著作权归教材作者所有,未经作者授权,任何组织或个人不得以任

何形式对本教材进行出版、发行。

2、 本教材由作者授权在浙江教育资源网独家发布,其他组织和个人不得进

行转载、发布。

3、 本教材供浙江省普通高中选用,全省普通高中学校可以通过浙江教育资

源网实名下载本教材的电子版及相关教育资源,允许并仅供在本校范围

内用于选修课教学。

4、 本教材存在的疏漏、错误之处敬请批评指正,欢迎相关专家老师与作者

联系,共同参与本教材的研究和完善工作。


 

 

编写说明

 

 

主    编: 姜 宝 基

副 主 编: 余 晓 钟

编    委: 姜 宝 基、余 晓 钟

审    稿:


  

    本教材是由浙江省狗万是哪个平台姜宝基教师主编的综合实践类选修课教材。

    本课程是以项目学习模式为基础的化学探究性实验活动,在学生社团中开展。将科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)等相关知识有机融合,以提高学生的理工科技素养。另外,本课程也强调化学实验相关理论知识和基本操作技能,指导学生进行化学实验操作和简单的实验设计,帮助学生认识化学的趣味性和实用性。课程教学安排18学时,均由教材编写者姜宝基教师担任主讲。

本课程学习内容包含三个专题。专题一为理论部分,简单介绍课程内容学习模式和化学实验研究设计的基本方法。专题二为实践部分,通过项目的趣味性和实用性,将理论与实践有效融合,进一步巩固专题一的理论知识。项目内容主要涵盖:蔗糖催化燃烧的实验探究、大象牙膏魔术效果影响因素探究、蓝瓶子实验最佳反应条件探究。专题三为应用部分。本专题突出化学学科思想和化学实验定量研究方法,内容涉及日用物品、能源、环境等领域,供不同兴趣的学习小组有选择性的研修。具体项目为:如何避免苹果褐变、如何自制性能优良的暖宝宝和日用电池、如何测定不同蔬果维生素C含量、如何探寻水质的恶化等五个化学探究实验活动。所有探究活动均以工程项目的模式进行,使学生在任务驱动和体验成功的过程中,体会项目学习的内涵和实验设计方法的运用。  

教材文图并茂,内容充实。栏目丰富,比如征对各项目实验探究活动,设计了“资料卡片”、“思考与设计”、“分享与交流”等。对于加强学生动手能力,训练学生科学研究方法,培养学生严谨的科学态度具有一定的理论和实践指导意义。

    本教材适用普通高中一年级优等生或普通高中二年级及以上学生使用。同时,对欲了解基于项目学习的STEM实践及对爱好化学实验的读者也具有一定的参考价值。

本教材的编写得到塘栖中学和化学教研组鼎力支持,特别是得到周建锋副校长的悉心指导,在此一并表示感谢。由于编者水平有限,再加上编写时间仓促,不足之处在所难免,恳请各位师生批评指正。

  

当你来到陌生的国度

我必将在改革强军的大热潮中

人员也比照多

他已经错过了最佳的热身和提升的时间

转眼间几年岁月尽逝

与大会开幕式同期举办

邀约其出来就餐、逛街或看影片

也是巴基斯坦的传奇人物

将工厂选址在江苏

就算神往再欠好

几乎全社会都在为高考让路

她突然想起来

我自顾的笑了几声

给盐铁官营找法律依据

他强调在中国现阶段有很多人想搞征信

亲朋必定会这么催你:买房

没想到眼前这个很小的房子就是他的家

现为独联体成员国

在点击充值以后

张剑剑干的是保养作业中最根底的活儿

这还只是其中的冰山一角

延续着车身的年轻感觉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专题一:理论篇

同学们,说起“项目”,大家往往会联想到与之搭配的“工程”这个词。其实,“工程项目”隐含着一种处理、解决问题的方法和程序。包括确定问题、形成和分析解决方案、测试、评估并改进设计方法、经验的交流与分享。这些环节和科学探究存在诸多共性。将项目活动引入科学课程学习当中,不仅能强化对科学概念的理解,更能让我们体验到科学家探索自然的艰辛历程,体会团体协作、经验交流与分享对个人及社会发展的重要性。

一、项目学习

 “项目”是以一套独特而相互联系的任务为前提,通过有效资源的充分利用为实现一个特定目标而做的努力。同时,它以制作作品为目的,作品的形式不定。如实物模型、研究报告、戏剧表演、录音、录像、图片、电子幻灯片和网页等。

项目学习是以学习或研究学科概念、原理为中心,通过参与活动项目的调查或研究,在一定时间内解决多个相互关联的问题任务,以建构自己的知识体系,并能适时运用到现实社会中去的一种新型探究性学习模式。

项目学习由以下四个要素构成(详见图1)。

图1.项目学习构成要素

其中:①内容是现实生活和真实情境中表现出来的各种复杂的、非预测性的、多学科知识交叉的问题。②活动主要是指采用一定的技术工具(如滴定管)和研究方法(如实验研究)解决所面临的问题所采取的探究行动。③情境是指支持实验探究学习的环境,它始终贯穿于学习活动中。这种情境既可以是物质实体的学习环境,也可以是借助信息技术条件所形成的虚拟环境。④结果是指在学习过程中或学习结束时,通过探究活动所学会的知识或技能,如小组合作学习技能、实验探究技能、自我管理技能等。

项目学习强调的以任务为中心和小组合作,要求对现实生活中的真实性问题进行探究。其操作程序参见图3。

流程图: 联系: 项目学 习

图3. 项目学习的步骤

 

文本框:   ①项目内容的选择应和日常生活相关。其次,学习小组有能力开展该项目的学习。最后,项目应能融合多门学科,如化学、物理、生物和数学等。  ②计划制定的内容包含学习时间安排和活动计划。时间安排是对项目学习做一个详细的时间流程安排;活动设计是对项目学习中所涉及的活动预先进行计划,如采访哪些专家,人员的具体分工,如何获取资料等。 ③活动探究是项目学习的主体,知识内容和技能的掌握都是在此过程中完成。 ④作品制作是项目学习的重要特征。学习小组通过运用在学习过程中所获得的知识和技能来完成作品的制作。 ⑤学习小组通过展示研究成果展现在项目学习中所获得的知识和所掌握的技能。成果交流的形式也多种多样,如举行魔术表演活动、作品展览、小型比赛等。 ⑥基于项目学习教学评价要求由老师、同伴及自己共同完成。不仅强调对结果的评价,同时也强调对学习过程的评价。  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


二、化学实验设计常用方法

     通常,为了达到较好的实验效果,需对实验条件进行有效的控制。实验条件的控制,就是通过改变实验条件,运用不同的实验方法,来探寻最佳实验条件的一种科学操作方法和思考方法。化学实验条件的控制也称化学实验设计。最佳化学实验条件是指能产生最佳化学实验效果的实验条件。它具有相对性,实验目的不同,实验环境不同,最佳实验条件也不尽相同。那么,如何探寻最佳化学实验条件呢?本节主要介绍中学化学实验设计常用的对比实验法、优选法(也称黄金分割法)和正交试验法。

1. 对比实验法

    对比实验法是将某个需要研究的事物和一个已知的事物进行对比,以便确定某种因素的影响。具体实施时,需将进行研究的对象分成两个或两个以上相似的组,其中一个为对照组,另一个或几个为实验组,然后进行实验,在对照中确定实验组具有某种性质或受到某种因素的影响。例如,初中化学课本中“探究燃烧条件”的实验中就采用了对比试验法。

http://pic.1010jiajiao.com/pic6/res/czhx/web/STSource/20131031144514253841909/SYS201310311445142538419019_ST/images0.png

4. 探究燃烧条件的三个对比实验

这种方法适合所研究的问题仅受一个因素的影响。





文本框:   下列实验是为了探究“人呼出的气体与空气有何不同?”。请你分析我们是如何通过比较实验法达到此实验目的?

 


 

 

 

 

 

 

 


2. 优选法

优选法是根据生产和科学研究中的不同问题,利用数学原理,合理安排试验,以最少的试验次数迅速找出最佳点的科学方法。

优选法是指在单因素试验中,如果不需要考察因素对试验结果影响的全貌,而只是需要找出最佳试验条件,则可在因素所取水平的范围内,按照黄金分割法来确定试验点(在0.6180.382的比例位置上)进行试验的一种方法。故优选法也可称为“0.618法”或黄金分割法。

运用黄金分割法时,在没有明确要求试验次数或可进行较多次数试验时,每次试验都选取黄金分割点(取值0.618的点)或其对称点0.382进行试验。对两者试验结果进行比较,如果0.618好于0.382,舍去区间(00.382],否则舍去区间0.618,1]。无论去掉哪个区间,都得到一个新的区间,总有一个试验点留在这个区间中。再在去对称点处做试验,依次下去,可以用最少的次数得到满意的结果。

运用黄金分割法总是先做两次试验,再通过比较,找出最好点所在的位置的范围。通过这种方法来不断地将试验范围缩小,最后找到最佳点。

即试验点的选取:

第一个试验点:X1=(大-小)×0.618

第二个试验点:X2=(大 小)-X1

用图表示如下:

数轴1.png

一般:Xn= -Xm。概括为:“加两头,减中间”。

例如:以接触法制硫酸为例, 要寻找到7110.64这个二氧化硫与氧气的最佳比值, 其步骤如下: 首先根据化学反应原理初步判断这个比值在120.5212之间则第一次试验点我们选在0.52这段区间的0.618, 0.5 (2 -0.5)×0 .618 =1.43

然后做第二次试验第二次试验点选在数轴上1.43 的对称位置即是0.51.43 这段区间的0.618位置。通过以上两次试验比较发现1.07 1.43 效果好说明比1.43 更大的点都不如1.07于是去掉比1.43更大的值1.43 2 这段试验区间缩小到0.5 1.43第三次试验点选在0.5 1 .43 这段区间上1 .07 的对称位置0.5 (1.07 -0.5)×0.618 =0.85通过上述1.07 0.85 两个点的试验比较0.851.07效果好,又去掉1.071.43一段 试验区间缩小到0.51 .07

以上试验点,用图表示如下:

数轴1.png

依此类推以后的试验点依次选在0.75 0.64 0.59 0.67 0.660.65这样只需做几次试验就找出了最好的生产条件所以0 .618 优选法的优点是显而易见的





 


 

 

 

 

 

 


3. 正交试验法

正交试验设计是正交表安排多因素的试验设计和分析的一种方法。它操作方便、设计简单,已成为多因素场合进行试验设计的首选方法之一。

正交表

在实际应用中,对于多因素多水平的试验,安排全面试验是不现实的。我们选择其中一部分组合,利用正交表安排试验,使得实验次数不多,但也能得到比较满意的效果。

正交表是根据正交原理设计、已规范化的表格,是正交设计中安排试验和分析实验结果的基本工具。

正交表能够在因素变化范围内均衡抽样,使每次试验都具有较强的代表性。由于正交表具备均衡分散的特点,保证了全面试验的某些要求,因此这些试验往往能较好或更好地达到试验目的。

每个正交表都有一个记号,如L827)、L934)。以L934)为例,L表示正交表;9是正交表的横行数,表示需要做试验的次数;4是正交表中的列数,表示最多可以安排的因素的个数;3表示因素水平数,表示此表可以安排三水平的试验。

从表1-2可见,L934)有9行、4列,如果用它来安排正交试验,则最多可以安排43水平的因素,试验次数是9,而4因素3水平全面试验次数为34=81次,显然,正交试验能大大减少试验的次数。

试验号

1

2

3

4

1

1

1

1

2

2

1

2

2

2

3

1

3

3

3

4

2

1

2

3

5

2

2

3

1

6

2

3

1

2

7

3

1

3

2

8

3

2

1

3

9

3

3

2

1

                             

试验号

1

2

3

4

5

6

7

1

1

1

1

2

2

1

2

2

2

1

2

2

1

1

1

3

1

2

2

2

2

2

1

4

2

2

1

2

1

2

2

5

1

1

2

1

1

2

2

6

2

1

1

1

2

2

1

7

1

2

1

1

1

1

1

8

2

2

2

1

2

1

2

1-1. 正交表L827                         1-2.正交表L934

正交试验设计的步骤

正交试验设计包括两部分内容:一是试验设计;二是分析试验结果。正交试验设计的步骤如下:

1)明确实验目的,确定试验指标

任何一个试验都是为了解决某一个问题,或为了得到某些结论而进行的,所以,以任何一个正交试验都应该有有一个明确的目的,这是正交试验设计的基础。

试验指标是正交试验中有来衡量试验结果的特征量。试验指标有定量和定性指标。定量指标指直接有数量表示的指标,如产量、转化率、强度等;定性指标是不能直接用数量来表示的指标,如颜色、外观等。

2)挑选因素,确定水平

影响试验指标的因素往往很多,但由于试验条件所限,不可能全面考察,因此应对实际问题进行具体分析,并根据试验目的,选出主要因素,略去次要因素,以减少要考察的因素数。

确定因素水平时,一般重要因素可以多取一些水平,各水平的数值适当拉开,以利于对试验结果的分析。当因素的水平数相等时,可方便试验数据处理。最后列出因素水平表。

3)选择合适的正交表,进行表头设计

根据因素数和水平数来选择合适的正交表。一般要求,因素数≤正交表列数,因素水平数与正交表对应的水平数一致,在满足上述条件的前提下,可选择较小的表。例如,对于4因素3水平的试验,满足要求的表有L934)、L27313)等,一般选择L934)。

表头设计就是将实验因素安排到所选正交表相应的列中,当试验因素数等于正交表的列数时,优先将水平改变较困难的因素放在第1列,水平变换容易的因素放在最后一列,其余因素可以自由安排;当试验因素数少于正交表的列数,表中有空列时,若不考虑正交作用,空列可以作为误差列,其位置一般放在中间或靠后。

4)安排试验方案,进行试验,得到结果

根据正交表和表头设计确定每号试验的方案,然后进行试验,得到以试验指标形式表示的试验结果。

5)分析试验结果

对正交试验结果的分析通常有两种方法,一是直观分析方法(或称极差分析法);另一种是方差分析法,通过试验结果分析可以得到因素主次关系、优方案等有用的信息。

6)进行验证试验,作进一步分析

优方案是通过统计分析得出的,还需要进行试验验证,以保证优方案与实际一致,否则还需要进行新的正交试验。

 

 

 

 

文本框: 专题练习

 

 

1. 请你简述项目学习模式的基本程序,体会工程、技术在科学研究中的运用。

2. 请你总结三种化学实验设计方法的区别与联系,对照附录一《常见正交试验表》,查阅资料,说明最优化条件选择的数学原理,体会数学在科学研究中的运用。

 

专题二:实践篇之魔术效果探究

同学们,我们知道利用绚丽多彩的化学反应所产生的现象可以做诸如魔术表演的实践活动,但如何将这些魔术现象表演得更为魔幻呢?本专题将在获悉魔术原理的基础上利用上专题相关理论知识来设计实验,探究有哪些因素影响魔术效果。

文本框:   蔗糖的熔点为185~186℃,着火点为410℃。由于着火点较高,在酒精灯火焰上加热会熔融膨胀、炭化,先生成焦糖,后成碳,同时释放二氧化碳和水等物质,不易燃烧。蔗糖热值较大,为16490 kJ/kg,粘了灰烬的蔗糖易燃。 项目1.  蔗糖催化燃烧膨胀效果的探究

 

 

 

 

流程图: 终止: 项目思考与设计 

 


请你根据以上信息,思考:

1. 蔗糖的化学式及燃烧方程式?

2. 灰烬在蔗糖燃烧过程中的作用?

3. 如何探究影响蔗糖膨胀效果的因素?

流程图: 终止: 项 目 准 备 

 


石棉网、滴管、托盘天平、研钵、火柴、量尺、蔗糖、小苏打、香烟灰(或CuO)、酒

精。

流程图: 终止: 项 目 探 究 

 


一、实验探究内容

1.催化剂的种类;

2.蔗糖、小苏打混合物的质量比;

3.催化剂颗粒大小

4.蔗糖颗粒粗细

5.混合物的干燥程度及堆放形状

二、实验探究设计

1. 实验设计

1)确定实验设计研究方法

影响过蔗糖燃烧膨胀的因素有很多,但主要是催化剂的种类及大小、蔗糖和小苏打混合物的质量比等。挑选因素,请你确定实验研究方法,填入表1-1

1-1. 试验因素水平表

      因素

序号

催化剂的种类

(对比试验法)

混合物质量比例

(黄金分割法)

催化剂颗粒大小

(对比试验法)

















9602BFD6D05121D9F210EC44441B0F4F2. 实验探究步骤

将蔗糖、小苏打研细,装人小烧杯内,置于干燥器中干燥2 h。在铁盘上,将碾细的草木灰铺成厚3 cm,直径6cm饼状催化剂层。加2药匙蔗糖和碳酸氢钠混合物,堆成圆锥状。滴2滴管95%酒精,引燃。蔗糖表面会熔化、炭化,然后燃烧并徐徐爬出形状如图1-1的灰色小“蛇”。                                                                                 

图1-1 “蛇”  

3. 实验研究

(1) 使用不同催化剂时的效果,填写表1-2:

表1-2.使用不同催化剂的效果

催化剂

“蛇”的长度/ml

反应现象

反应程度

结论

头发灰





棉花灰





稻草灰





茶叶灰





活性炭





 

 

 (2) 使用稻草灰作催化剂,利用黄金分割的实验设计方法,实验并记录在改变蔗糖与小苏打的混合比例时的效果,填写表1-3:

  表1-3. 蔗糖与小苏打不同质量比的实验效果

蔗糖与小苏打质量比

“蛇”的长度/ml

反应现象

反应程度

结论

2:1




















 

(3) 改变催化剂颗粒大小时效果填写见表1-4:

表1-4. 改变稻草灰颗粒大小的实验效果

稻草灰颗粒大小

“蛇”的长度/ml

反应现象

反应程度

结论

未碾细的稻草灰





碾细的稻草灰





 

4.通过对比试验法,确定最优化实验条件





流程图: 终止: 项目交流与讨论

 


 


1. 根据实验结果,请你说出影响蔗糖燃烧膨胀实验效果的因素?

2. 你认为最佳实验方案是什么?与其他学习小组比较,和你所得出的结论有哪些差异?

3. 关于本次对比实验法的设计,你有哪些想法和建议?

 

 

文本框: 安全须知     划燃火柴,请小心谨慎,切勿指向他人;燃烧火柴后,应确定火柴是否熄灭,不得将为燃尽的火柴随意丢弃;熄灭的火柴勿放置实验台或水池内,应置于指定地点,集中处理。  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


项目2.  大象牙膏魔术效果影响因素探究

大象牙膏图流程图: 终止: 项目观察与思考大象牙膏”实验是2009年由美国《连线》杂志网站公布的十个最令人惊讶的化学实验视频之一。由于反应前后能产生巨大的体积差,给予我们强大的视觉冲击力,所以常用于魔术表演。

                                                         图2-1

实验:用量筒量取10 mL 30%的双氧水于烧杯中,向此烧杯中加入2 mL洗衣液,并用玻璃棒搅拌。将2ml饱和碘化钾溶液加入到另一烧杯中。然后,将两烧杯中溶液同时倒入50ml的量筒中,并用带火星的木条伸进充满气体的泡沫量筒中。

表2-1.大象牙膏实验记录表

实验步骤

操作目的

实验现象

时间记录

结论(或化学方程式)





















请同学们结合操作步骤,思考产生此魔术效果的原因是什么?影响此魔术效果的因素可能有哪些?如何选取最佳反应条件来产生较好的魔术效果?

流程图: 终止: 项 目 准 备 

 


50ml量筒、10ml量筒、水槽、烧杯、容量瓶、30%过氧化氢、洗洁精(白猫、雕牌)、秒表、木条、火柴、饱和KI溶液、FeCl3溶液、HCl溶液、NaOH溶液

流程图: 终止: 项 目 探 究 


 

1. 实验设计

1)实验研究方法设计

影响过氧化氢分解速率的因素有很多,但主要有催化剂的种类、过氧化氢的浓度和催化剂的用量、温度等。根据实验目的,请你思考选择实验设计的方法、理由并完成以下表格。

2-2 1)试验因素水平表

      因素

水平

催化剂的种类

催化剂用量

过氧化氢浓度

温度…





















2-22)正交试验表

     因素

试验号

催化剂的种类

催化剂用量

过氧化氢浓度

温度…

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

3

1

3

3

3

4

2

1

2

3

5

2

2

3

1

6

2

3

1

2

7

3

1

3

2

8

3

2

1

3

9

3

3

2

1

3)实验步骤

4)计算极差,确定因素的主次顺序

5)确定最佳实验条件





流程图: 终止: 项目交流与讨论

 



 

1. 根据实验结果,你所得到影响此魔术效果的因素主次顺序是什么?

2. 你所确定的最佳实验方案是什么?与其他小组比较你所得出的结论有哪些差异?

3. 关于本次正交试验的设计,你还有哪些想法和建议?

 

 





文本框:   由于本实验涉及的化学反应剧烈,请同学们操作时戴上手套和防护眼罩,防止发生意外!

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


文本框:   亚甲基蓝(化学式:C₁₆H₁₈ClN₃S,分子量:319.86),化学结构式为:   金红色粉状物,可溶于水,稍溶于酒精则呈蓝色;遇浓硫酸呈黄光绿色;稀释后呈蓝色;水溶液中加入氢氧化钠溶液后呈紫色或出现暗紫色沉淀;不溶于醚类。熔点215ºC,闪点14℃,密度1g/mL。亚甲基蓝在空气中较稳定,其水溶液呈碱性,有毒。        亚甲基蓝广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面。比如,亚甲基蓝可以作为氧化还原指示剂,其氧化型为蓝色,还原型为无色。 即:氧化型(蓝色) ne-≒还原型(无色) 葡萄糖是一种多羟基醛,其中的醛基具有还原性,特别是在碱性条件下其还原性更强,可以将氧化态的蓝色亚甲基蓝溶液还原为还原态的无色亚甲基白溶液。 项目3.  “蓝瓶子”实验最佳反应条件探究





流程图: 终止: 项目知识介绍

 



亚甲蓝是一种氧化还原指示剂,易溶于水,能溶于乙醇。在碱性条件下,盛放在锥形瓶中的蓝色的亚甲蓝溶液可以被葡萄糖还原成无色的亚甲白溶液。亚甲蓝与亚甲白的结构式[1]分别如图3-1和图3-2所示 :

振荡锥形瓶中的混合液时,由于溶入空气或氧气后,亚甲白被氧气氧化为亚甲蓝,致使该混合液又呈现蓝色。若静置混合液,亚甲蓝又被葡萄糖还原成无色的亚甲白。如此反复振荡、静置锥形瓶,混合液在蓝色与无色之间互变,故称为蓝瓶子实验。其变色原理[2]为:

这种现象又称为亚甲蓝的化学振荡。由蓝色出现至变成无色所需要的时间称之为振荡周期,振荡周期的长短因反应条件如亚甲蓝溶液的最佳溶剂选择、反应温度、氢氧化钠的用量等因素的影响。其中,亚甲蓝在葡萄糖与氧气反应中起着催化作用。

流程图: 终止: 项 目 准 备

 


葡萄糖、氢氧化钠、亚甲蓝溶液(浓度0.2 %)、蒸馏水、250mL锥形瓶5只、20 mm×200 mm试管5支、温度计5支、秒表、单孔橡皮塞5只、500mL烧杯、计时器、托盘天平、100 mL量筒、石棉网、酒精灯、三脚架。

蓝瓶子反复变色实验装置如图3-3所示。

流程图: 终止: 项 目 探 究                                                            图3-3

 

1. 实验探究内容

(1) 3%葡萄糖用量对振荡周期的影响探究

   (2) 30%氢氧化钠溶液用量对振荡周期的影响探究

(3) 0.2%亚甲基蓝溶液用量对振荡周期的影响探究

(4) 温度对亚甲基蓝溶液褪色速度影响探究

2. 实验探究设计

 实验条件探究的因素、水平设计参考方案如下表3-1:

                       表3-1.探究因素、水平设计参考方案

序号

3%葡萄糖的用量/ml

30%氢氧化钠的用量/ml

亚甲基蓝的用量/滴

氧气

实验指标

1

30

3

6

保持一定振荡频率,振荡一定时间

褪色时间越短,越好

2

20

2

4

3

10

1

2

3. 实验探究步骤

(1)探究3%葡萄糖溶液用量对蓝瓶子变色实验的影响

步骤

设计方案

表3-2.探究3%葡萄糖溶液用量对蓝瓶子结果影响参考方案

序号

3%葡萄糖的用量/ml

30%氢氧化钠的用量/ml

亚甲基蓝的用量/滴

氧气

实验指标

1

30

 

 

3

 

 

6

 

保持一定振荡频率,振荡一定时间

褪色时间越短,越好

2

20

3

10

实验探究

实验数据与现象观察

                        表3-3. 实验数据记录表

序号

3%葡萄糖的用量/ml

30%氢氧化钠的用量/ml

亚甲基蓝的用量/滴

时间/s

现象

1

30

3

6



2

20

3

6



3

10

3

6



请我们参照表2的实验方案,自行完成其它实验探究内容。

流程图: 终止: 项目交流与讨论 

 


1.总结蓝瓶子实验的震荡周期长短与哪些因素有关?

2.请你设计实验验证蓝瓶子实验是否与振荡程度有关,并解释原因。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

文本框: 专题练习

 

 

1. 请你简述项目学习的程序,总结本专题三个探究实验设计运用了哪些方法?

2. 请你在特定节日(比如节假日、生日聚会等),策划一场别开生面的、效果显著的魔术活动,并用通俗易懂的语言为他们揭开魔术谜团。

 

 

专题三:运用篇之常见物质性能维护及优化探究

在现实生活中,玲琅满目、性能各异的日常用品影响着人类吃、穿、住、行。但同学们有没有想过这些日常用品的性能在什么条件下才能得到最大的发挥?我们如何维护它的性能,避免其性能丧失?本专题将以生活中常见的物质为例,通过化学实验设计来探寻它们性能发挥的科学原理并在此基础上探讨如何维护并优化其性能,使其功能最大化.

项目1.  如何避免削皮后的苹果发生褐变?

http://img4.imgtn.bdimg.com/it/u=2396675641,2932957249&fm=21&gp=0.jpg生活上常常看到切开或削皮后的苹果过一段时间颜色会由白色变成浅黄色,最终变成褐色。右图是苹果变化前后的对比图,这就是所谓的“褐变”现象。那么引起苹果褐变的原因及影响因素是什么呢?我们如何避免未食用完的苹果的效果丧失?

流程图: 终止: 项目分析与思考                                                  1-1

 

请你查阅文献,获取下列有关信息:                 

1. 苹果果肉中含有什么成分?                            

2. 上述成分中哪些容易在空气中变色?

3. 请你推测哪些因素是影响苹果褐变的原因?请你运用比较试验法设计实验来证明你的推测。

流程图: 终止: 项 目 准 备 

 


苹果、香蕉、梨、葡萄、番茄、土豆、FeCl3溶液、H2O2溶液、KSCN溶液、0.1mol/LHCl、0.1mol/LNaOH、白醋(PH=6)、Na2SO3溶液、Vc溶液、小苏打溶液(PH=8)、小刀、烧杯、试管、试管架、表面皿、烧杯。

 

 

 

流程图: 终止: 项 目 探 究 


一、实验探究内容

1. 苹果中的Fe2 被空气的氧气氧化成Fe3 而成黄色。

2. 酚氧化酶把创伤部位的酚类物质氧化为醌,醌类物质可通过聚合作用产生有色物质。

3. 苹果中所含氧化酵素和空气中的氧气接触时,发生化学反应,生成新的有色物质。

4. 苹果中所含酚类物质在氧化酵素的催化作用下被氧化成黄色的醌类物质,随后此物质被继续氧化并聚合为褐色物质。

二、实验探究验证设计

根据实验目的,请你选择合适的实验设计方法。

1. 验证:苹果中的Fe2 被空气的氧气氧化成Fe3 而成黄色。

1-1 .  Fe2 →Fe3

序号

实验操作

实验现象

操作一

在刚切开或削皮后的苹果上立即滴加几滴KSCN溶液,在继续滴加H2O2溶液


操作二

在褐变的苹果上滴加KSCN溶液


结论


 

2. 验证:酚氧化酶把创伤部位的酚类物质氧化为醌,醌类物质可通过聚合作用产生有色物质。

                             表1-2 酚 → 醌

序号

实验操作

实验现象

操作一

在刚切开或削皮后的苹果上立即滴加几滴FeCl3溶液。


操作二

将刚切开或削皮后的苹果立即放置在隔绝空气的环境中,观察现象。


结论


 

3. 验证:苹果中所含氧化酵素(酶)和空气中的氧气接触时,发生化学反应,生成新鲜的有色物质。

表1-3. 酵素(酶)→有色物质

序号

实验操作

实验现象

操作

将生活中常见的几种水果、蔬菜如:苹果、香蕉、梨、葡萄、猕猴桃、番茄、茄子、土豆等切开或削皮后观察现象。


结论


 

4. 验证: 苹果中所含酚类物质在氧化酵素(酶)的催化作用下被氧化成黄色的醌类物质,随后此物质被继续氧化并聚合为褐色物质。

                           表1-4. 酵素(酶) →醌→有色物质

序号

实验操作

实验现象

实验结论

操作一

将刚切开或削皮后的苹果立即放入烘干箱中加热(9095℃)35min后取出,观察现象



操作二

将刚切开或削皮后的苹果表面立即分别滴加少量的0.1mol/LHCl盐酸与0.1mol/LNaOH溶液,观察现象。



操作三

将刚切开或削皮后的苹果表面立即分别滴加少量的食用白醋(PH=6)与小苏打溶液(PH=8),观察现象。



操作四

将刚切开或削皮后的苹果立即分别涂抹或浸泡在Vc溶液、Na2SO3中,观察现象。



流程图: 终止: 项目交流与讨论

 

1. 根据实验结果,请你总结影响苹果褐变的原因及影响因素有哪些?

2. 请你思考如何避免切开或削皮后的苹果发生“褐变”现象?

3. 请你体会,本实验设计过程中,我们运用了何种实验设计方法?总结在定性实验中,          此实验设计方法关键点?

 

 

项目2.  如何自制性能良好的暖宝宝?

资料卡片

冬天寒冷的时候, 人们会使用各种方式来御寒保暖。其中有一种很方便的贴片———暖宝宝, 它薄如纸、轻如棉、柔软而富有弹性, 使用时只须往相应部位一贴, 立刻就能发热, 温度最高达63℃, 平均53℃。持续时间在10- 12小时, 对腰, 肩, 胃,腿及关节等疼痛均有缓解作用, 在寒冷的冬季对防冻伤、驱寒有很好的效果, 而且携带方便, 发热持久稳定。

暖宝宝的结构,可以看下图2-1:

暖宝宝结构示意图.png

图2-1. 暖宝宝的构造

暖宝宝核心部分是发热层。暖宝宝发热材料主要由铁粉、活性碳、蛭石、水、盐等材料构成。加入相关成分材料可以增加远红外功能、负离子功能、药性的功能。其中蛭石是一种铁镁质铝硅酸盐矿物,成分为Mg0.5(H2O)4Mg3[AlSi3O10](OH)2,因加热时能迅速膨胀,弯曲呈水蛭(蚂蟥)状而得名。蛭石一般呈褐色、褐黄色或暗绿色,带油脂的玻璃光泽。莫氏硬度1.5~2.8,比重2.1~2.7。用加热或化学方法使其膨胀,体积可膨胀20倍左右。加热后的蛭石变成银灰色,比重下降到0.6~0.9。约有80%的膨胀蛭石用于建筑工业,是良好的隔热、隔音材料。

同学们可否想过暖宝宝在给我们带来便利的同时,发热原理是什么?影响暖宝宝发热持续时间的因素有哪些?能否在节约资源的基础上自制一个发热量大且效果持久的暖宝宝?

流程图: 终止: 项目分析与思考 


请你查阅文献,获取下列暖宝宝的有关信息:

1. 暖宝宝的组成结构?

2. 暖宝宝中蛭石成分有何种作用?

3. 根据暖宝宝的结构推测暖宝宝的发热原理?请选取适当试验方法并设计实验方案验证你的推测。





流程图: 终止: 项 目 准 备

 


 


原电池反应槽、导线、灵敏电流表、铁片、碳棒、5%NaCl溶液、烧杯、试管、漏斗、滤纸、铁架台、胶头滴管、玻璃棒、pH试纸、药匙、酒精灯、温度计、铂丝、蒸发皿、暖宝宝用后的剩余混合物 (黑褐色固体 )、NaOH溶液、稀HCl、AgNO3溶 液 、H2O、KSCN溶液、澄清石灰水

流程图: 终止: 项 目 探 究 

 


一、实验探究内容

1. 暖宝宝的发热原理(铁粉和炭粉混合比)探究

2. 暖宝宝使用过后成分探究

二、实验探究设计

1. 暖宝宝的发热原理探究

将铁片和碳棒按图2-3用导线连接 (在导线间接入灵敏电流表),平行插入盛有浓度为5%NaCl溶液的原电池反应槽, 观察实验现象。                                                                                          

暖宝宝的原电池理论.pnghttp://img0.imgtn.bdimg.com/it/u=1883377938,1943063814&fm=21&gp=0.jpg

图2-2  原电池原理                   图2-3  原电池组装示意图                                     

2. 影响暖宝宝发热持续时间的因素探究





文本框:   同学们,请你调查身边使用暖宝宝的情况,交流暖宝宝对人们生活的影响。比较不同品牌的暖宝宝发热持续时间。思考影响暖宝宝持续发热的时间因素可能有哪些?

 



  

 

 

      暖宝宝对畏寒的朋友是很有益处的。下面,我们将运用相应的实验设计方法来探究铁粉和活性炭的组成比对暖宝宝热效应的影响。请你仿造图2-4画出,在不同组成比的条件下,温度随时间变化的曲线并填写表2-1。

图2-4 不同组成比,温度随时间变化的曲线图          表2-1.不同组成比对暖宝宝发热的影响

铁粉和活性炭的组成比

温度变化/℃

结论

2:1












3. 暖宝宝使用过后成分探究

(1) 取少量样品加水溶解,有大量不溶物。过滤,得到无色透明滤液,将滤液分成四份。

第一份滤液中加入KSCN溶液,无明显现象。第二份加入AgNO3溶液, 出现白色沉淀。第三份滴加NaOH溶液,无明显现象。第四份做焰色反应火焰为黄色。说明样品可部分溶解, 产物中含有NaCl,溶入水后的滤液中不含Fe3 ,Al3,Mg2

(2) 另取少量样品,加入过量NaOH溶液,有大量不溶物。过滤,得到无色透明滤液。取少量滤液于试管中, 滴加KSCN溶液, 无明显现象。说明样品不与碱反应。

(3) 另取少量样品,加入过量HCl溶液,过滤,得到金黄色澄清滤液。将滤液分成两份。一份加入KSCN溶液, 溶液立即变为血红色。另一份滴加NaOH溶液, 一开始无明显现象,用pH试纸调节溶液的pH值为7, 使NaOH溶液将剩余的HCl溶液中和。继续滴加NaOH溶液,渐渐开始出现墨绿色沉淀,振荡,沉淀消失。继续滴加NaOH溶液至过量,沉淀部分消失,变为棕黄色。静置分层,上层为无色透明溶液,下层积聚着红褐色沉淀,过滤,将得到的固体加热,得红棕色固体,该固体不溶于水,溶于酸得棕黄色溶液,初步确定为Fe2O3

墨绿色沉淀为红褐色氢氧化铁沉淀和白色氢氧化铝 (可能也有氢氧化镁) 沉淀的混合物, 继续滴加NaOH溶液, 氢氧化铝沉淀逐渐消失, 最终剩余红褐色氢氧化铁沉淀。

(4) 将滤渣收集起来, 烘干, 得黑色粉末, 点燃, 能够燃烧, 产生的气体能使澄清石灰水变浑浊, 初步确定其为碳粉。

流程图: 终止: 项目交流与讨论 

 


1. 根据研究结果,讨论暖宝宝结构的合理性。

2. 为什么暖宝宝在使用前、后的固体状态不一样?

3. 为什么暖宝宝要使用双层包装?

4. 为什么暖宝宝能发热, 而且能保持如此之长的时间?体会黄金分割法在本探究实验中的运用。

 

 

 

 

 

 

 

 

项目3.  如何自制性能优良的日用电池?

http://img4.imgtn.bdimg.com/it/u=689777206,19508022&fm=21&gp=0.jpg

同学们,上图显示的是我们常见的品牌电池。你是否想过它们是如何放电以及各种品牌的电池价格高低是否意味他们供电能力不同呢?我们能够通过化学相关知识自己做一个性能优良的电池呢?

流程图: 终止: 项 目 原 理 

 


F:\研究性学习\2014\照片\20150329_152108.jpg电源的放电性能主要由电源电动势和内阻两个量决定。影响电源电动势的因素有:电极材料、电解质溶液种类、电池内部温度;影响电源内阻的因素有:电极间距、电极插入深度、电解质溶液的浓度、电池内部温度。

为了研究电池性能影响因素,我们从废物再利用的角度设计一个易拉罐-空气电池,如图3-1。通过此电池来进行我们今天的科学探究实验之旅。                 图3-1

                                                     

流程图: 终止: 项 目 准 备 

1. 实验药品:

    活性炭(玉竹缘竹炭)、食盐、氢氧化钠、硫酸、蒸馏水

2. 实验仪器及材料:

易拉罐(加多宝)、托盘天平、250ml容量瓶、量筒(10ml、100ml)、滴管、洗瓶、温度计、玻璃棒、酒精灯、烧杯(250ml)、砂纸、纱布、发光二级管(2V,20mA)、电流表、电压表、导线若干。

流程图: 终止: 项 目 探 究 

 


一、实验探究内容

1. 电解质溶液的种类对电池性能的影响

2. 电解质浓度对电池性能的影响

3. 活性炭大小对电池性能的影响

4. 电解质温度对电池性能的影响

二、实验探究设计

实验条件探究的因素、水平设计参考方案如下表:

                       表3-1.探究因素、水平设计参考方案

序号

电解质溶液种类

电解质NaCl溶液浓度

电解质NaCl溶液温度

活性炭颗粒大小

实验指标

1

1mol/L硫酸

5%

常温

粗颗粒

电流表指针偏转角度大小

2

1mol/LNaCl

20%

30

细颗粒

3

1mol/LNaOH

饱和

50

粉末

三、实验探究步骤

1. 探究电解质溶液的种类对电池性能的影响

(1) 步骤

(2)设计方案

表3-2.探究电解质溶液种类对电池性能影响的参考方案

序号

电解质溶液种类

电解质NaCl溶液浓度

电解质NaCl溶液温度

活性炭颗粒大小

实验指标

1

1mol/L硫酸

 

 

20%

 

 

常温

 

 

细颗粒

电流表指针偏转角度大小

2

1mol/LNaCl

3

1mol/LNaOH

2. 请同学们参照上述方案自行设计其它实验探究方案并进行实验,记录实验数据。

 

流程图: 终止: 项目作品展示 

 


请你根据学习小组探究结果,自制性能优良的电池并展示。

流程图: 终止: 项目交流与讨论 

 


1. 影响电池的供电性能的因素还有哪些?请体会根据原电池的理论模型设计出来的易拉罐-空气电池模型在实验探究中的作用。

2. 请你总结上述因素影响电池性能优劣的主次,并据此设计性能良好的水果电池。

 

 

 

 

 

 

请你来做

 

    请同学们课后,查阅资料,根据原电池原理,利用日常生活中常见的材料,制作简易的原电池,并于下节课在课堂上展示。

 

 

 

 

 

 

项目4.  如何挑选富含维生素C的新鲜蔬果?

维生素C广泛存在于新鲜水果和蔬菜中。维生素C是人类营养中最重要的维生素之一,人体不能自身合成,必须从食物中摄取。维生素C具有保持肌肤滑润、防止衰老、抗坏血病、促进钙铁等元素的吸收等作用,是人类必须的维生素之一。缺乏时会产生坏血病,因此维生素C又称为抗坏血酸,属水溶性维生素。

如果有病人经诊断缺乏维生素C,医生建议从新鲜果蔬中摄取。如果你是医生,将建议挑选何种新鲜蔬果给病人有效补充维生素C呢?





流程图: 终止: 项目分析与思考

 


 


请你查阅文献,获取下列维生素C的有关信息:

1. 维生素C的化学式及结构式

2. 根据维生素C的结构推测维生素C有哪些性质?请设计实验方案验证你的推测。

3. 哪些蔬果含Vc量最多?选择几种蔬果设计实验方案并测定其维生素C含量。





流程图: 终止: 项 目 准 备

 


 


250ml容量瓶、酸式滴定管、25ml移液管、洗耳球、锥形瓶、洗瓶、量筒、玻璃棒、脱脂棉、天平、研钵(榨汁机)、漏斗、烧杯、试管、滴管、试管架、铁架台、0.01mol/L碘溶液、2%乙酸、2%淀粉溶液、0.02mol/LNa2S2O3(标准液)、PH试纸、石蕊试纸、FeCl3溶液、KMnO4KIO3溶液、KCr2O7溶液、1.0mol/L硫酸溶液、溴水、新鲜果蔬(如鲜枣、橘子、红辣椒、菜花、西红柿等或果汁饮料)

流程图: 终止: 项 目 探 究 

 


一、实验探究内容

    1. 花菜中维生素C含量测定

    2. 橙子中维生素C含量测定

    3. 大白菜中维生素C含量测定

 4. 西红柿中维生素C含量测定

二、实验探究设计

    实验条件探究的因素、水平设计参考方案如表4-1:

                       表4-1.探究因素、水平设计参考方案

序号

编号

滴定前的读数/ml

滴定后的读数/ml

消耗碘溶液的体积/ml

消耗碘溶液体积平均值

维生素C的含量/mg.L-1

花菜

1






2




橙子

3






4




大白菜

5






6




西红柿

7






8




三、实验探究步骤

1. 碘溶液的配制及标定

(1) 0.01mol/L的碘溶液的配制方法及存放

(2)标定碘溶液

2Na2S2O3 I2====Na2S4O6 2NaI(中性或酸性)

2. 果蔬组织中的维生素含量的测定

(1) 制备果蔬组织提取液

(2)调PH

(3)滴定

C6H8O6 I2=C6H6O6 2H 2I-           溶液由棕褐色变为无色

(4)数据记录及计算

流程图: 终止: 项目注意事项 

 


维生素C具有强还原性,易被氧化,故必须尽量提高操作速度。

 

流程图: 终止: 项目成果展示 


请总结项目学习成果,填写项目学习实践报告并与其他学习小组分享与交流。

 

流程图: 终止: 项目交流与讨论 

 


1. 根据探究结果,请你说出何种果蔬的维生素含量大?

2. 维生素C具有强还原性,请你设计实验检验,查阅资料并总结此性质的用途。

3. 体会定量仪器对化学实验探究的作用。

 

化学史话:维生素C发现史

维生素C,因具有抗坏血病的作用又叫抗坏血酸。对人体来说是一种非常重要的,必不可少的物质。在遥远的古代,由于严重缺乏维生素C而引起的坏血病,曾引起人们的极度恐慌。人类不断征服坏血病的不朽斗争也成为维生素C发现史上的重要篇章。

  2000多年前,古罗马帝国的军队渡过突尼斯海峡远征非洲。在烟尘蔽日、飞沙漫漫的沙漠上,士兵们长途跋涉,吃不到水果和蔬菜,便大批大批地病倒,他们的脸色由苍白变为暗黑,紫红的血从牙缝中一丝一丝地渗出来,浑身上下青一块、紫一块,两腿肿胀、关节疼痛,双脚麻木而不能行走,纷纷栽倒在沙漠中。

  15-16世纪,坏血病曾波及整个欧洲,以致于医生们怀疑是否所有的疾病都起源于坏血病,欧洲远洋商船、军舰上的海员们由于长期吃不上水果,也曾遇到了更为严重的悲惨遭遇。1497年葡萄牙领航员 Vasco da Gama (达·伽马)绕好望角航行,并在印度马拉巴尔海岸建立了第一个殖民地贸易交易所,在航行中他的160名航员中因坏血病有100名丧生。1593年,英国海军一年中坏血病患者竟达1万多名。这些患者全身软弱无力,肌肉和关节疼痛难忍,牙龈肿胀出血。一些病情严重的患者死在了船上,使得许多水手因此而惶恐不安。

  18世纪中叶,坏血病的灾难更加疯狂地席卷了整个欧州大陆,英法等国航海业也因而处于瘫痪状态。直到18世纪末,一个叫伦达的英国医生发现,给病情严重的病人每天吃一只柠檬,这些人竟象吃了“仙丹”一样迅速见效,半个月全都恢复了健康。成功的消息,给人们带来了战胜凶神的希望。自此,人们才知道令人恐怖的坏血病原来可以用简单的食物如橘子或柠檬来治疗。在伦达医生的建议下,海军士兵和海员航海时每天都要服用柠檬汁,来预防坏血病的发生。根据英国海军部的统计:1780年海军中患坏血病死亡人数为1457人,而采用伦达医生办法后的1806年便骤减到1人。到1808年,坏血病便在英国海军中绝迹了。英国的水兵和海员由此便有了“柠檬人”的称号,并一直延续到了今天。

  伦达医生用柠檬汁战胜了坏血病,挽救了成千上万人的生命。然而从柠檬汁中提取这种物质,科学家们却花了100多年的时间。

  1924年,英国科学家齐佛从柠檬汁中提取到一种白色晶体,即维生素C,它比浓缩的柠檬汁抗坏血病的效力高出300倍。

  1932年匹兹堡大学的 Charles Glen King 和 W. A. Waugh 从柠檬汁中分离出一种结晶状物质,并证明这种物质在豚鼠体内具有抗坏血酸的活性。这一实验标志了维生素C的发现,百年来坏血病的祸根源于维生素C的缺乏。

  直到1933年,瑞士科学家 Reichstem等人用葡萄糖作原料,首次人工合成了维生素 C,维生素 C才真正登上了历史舞台,成为人类健康的使者。

摘自:任红艳、李广州等便.《化学教学论实验(第三版)》[M].北京,科学出版社:207.

 

各果蔬维生素C的含量

你知道吗?

http://img1.dzwww.com:8080/tupian/20160303/24/13044863526458426540.jpg

 

 

 

项目5.  如何发现水质的恶化?

---生活污水中化学需氧量(COD)的测定

流程图: 终止: 项目分析与思考文本框:   水是一种宝贵的自然资源,人类生活和生产活动需要从天然水体中抽取大量的淡水,并把使用过的生活污水和生产废水排回自然水体中。由于这些污(废)水中含有大量的污染物,他们的排入污染了天然水体中的水质,降低了水体的使用价值,也影响着人类对水体的再利用。 目前,常用判断水体污染的指标有酸碱度(PH),水温、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)、氮、磷及重金属(如汞、镉、铬、铅等)。其中化学需氧量是指利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将水中的还原性物质(包括有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物)氧化分解所消耗的氧量,以每升多少毫克氧表示(O2mg/L)。它反映了水体手还原性物质污染的程度。COD越高,表面水体中还原性物质含量越高,而还原性物质可降低水体中溶解氧的含量,导致水生生物缺氧乃至死亡,水质腐败变臭。另外,苯、苯酚等有机物还具有较强的毒性,会对水生生物和人体造成直接伤害。因此,我国将COD作为重点控制水污染物的指标。 我国GB3838—2002《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源COD浓度应小于20mg/L,一般景观用水COD浓度小于40mg/L。     

 

根据以上信息,请你思考:

1. 什么是COD

2. COD测定方法哪些?

3. 如何利用实验来测定水质的COD





流程图: 终止: 项 目 原 理

 


 


本实验采用酸性高锰酸钾法测定COD。即在酸性条件下,向被测水样中定量加入高锰酸钾溶液。加热水样,使高锰酸钾及水样中有机污染物充分反应,过量的高锰酸钾则可加入一定量的草酸钠还原。最后用高锰酸钾溶液返滴过量的草酸钠,由此计算水样的COD。所涉及的化学反应方程式为:

4MnO4-(过量) 5C 12H ==4Mn2 5CO2 6H2O100℃)

2 MnO4-(剩余) 5C2O42- 16H ==2Mn2 10CO2 8H2O6585℃)

5C2O42-(剩余) 2 MnO4- 16H ==2Mn2 10CO2 8H2O6585℃)

流程图: 终止: 项 目 准 备  

 

酸性滴定管、锥形瓶、250ml容量瓶、分析天平、酒精灯

3mol/L硫酸、高锰酸钾、5%硝酸银溶液、草酸钠固体。

流程图: 终止: 项目方案设计 

 


1. 标定高锰酸钾溶液

1)准备称取0.42g左右的草酸钠溶于少量的蒸馏水中,转移至250ml的容量瓶中定容,计算标准草酸钠溶液的浓度。

2)取20.00ml的标准草酸钠溶液于250ml锥形瓶,加10.00ml3mol/L的硫酸酸化,加热至7080℃,趁热用高锰酸钾滴定,记录高锰酸钾的用量,根据反应方程式计算高锰酸钾溶液的浓度。

2. 水样COD的测定

    取适量水样(Vs)于250ml锥形瓶中,用蒸馏水稀释至100ml,加10ml3mol/L的硫酸,再加入5%硝酸银溶液,以除去水样中的Cl-(若水中的Cl-浓度很小时,可以不加硝酸银),摇匀后准确加入已经标定的高锰酸钾溶液(V1),将锥形瓶置于沸水浴中加热30min,氧化需氧污染物。稍冷后(约80℃),加草酸钠标准溶液10ml,摇匀(此时溶液为无色),在7080℃的水浴中用高锰酸钾溶液滴定至微红色,30s内不褪色即为终点,记录高锰酸钾溶液的用量(V2)。

250ml锥形瓶中加入蒸馏水100ml3mol/L硫酸10ml,移入草酸钠标准溶液10.00ml,摇匀,在7080℃的水浴中,用高锰酸钾溶液滴定至溶液微红色,30s内不褪色即为终点,记录高锰酸钾溶液的用量(V3)。

250ml锥形瓶中加入蒸馏水100ml3mol/L硫酸10ml,在7080℃的水浴中,用高锰酸钾溶液滴定至溶液微红色,30s内不褪色即为终点,记录高锰酸钾溶液的用量(V4)。

请同学们用上述符号计算化学需氧量CODMn:_______________________________

 

 

流程图: 终止: 项目注意事项 


1. 常温下高锰酸钾和草酸钠的反应速度缓慢,因此滴定的速度不宜过快,否则,部分高锰酸钾来不及跟草酸钠反应,就在酸性溶液中分解。若要加快反应速度,可以加热溶液,但温度不宜过高,因为温度过高,易引起草酸钠的分解。此外,Mn2 对高锰酸钾和草酸钠的反应有促进作用,所以反应速率将逐渐加快。

2. 高锰酸钾颜色较深,液面的弯月面下沿不易看出,滴定管读数时应以液面的上沿最高线为准。

流程图: 终止: 项目交流与讨论 

 


1. 请你根据其它反应原理设计实验来测定水样COD?

2. 请你和其他小组讨论,水样的COD是否超标?

3. 为了保护地球上的水质,我们可以采用什么措施?

 

文本框: 专题练习

 

 

 

1. 请你根据项目学习成果,制作一个暖宝宝或日用电池,在课堂上展示并交流。

2. 请征对新鲜果蔬维生素C的测定及水质COD的测定,谈谈你对化学定量实验所用的研究方法有何看法?

 

【参考文献】

1. 刘景福等.基于项目的学习模式研究[J].外国教育研究,2002:11

2. 周公度主编.化学辞典[M].北京:化学工业出版社,2006:345

3. 曹金朋. MB-SiMo-OP光度法测定水中痕量活性二氧化硅的研究[J].北京化学工业大学学报,2005,(6):105~109

4. 马建峰.化学实验教学论[M].北京:科学出版社,2014.

5. 任红艳、李广州等编.化学教学论实验(第三版)[M].北京:科学出版社:207.

6. 任雪明等编.高中化学教学疑难问题研析[M].浙江:浙江教育出版社:111.

附录:

一、 常用正交表

(1)L4(23

列号

1

2

3

试验号

1

1

1

1

2

1

2

2

3

2

1

2

4

2

2

1

(2)L8(27)

列号

1

2

3

4

5

6

7

试验号

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

2

2

2

2

3

1

2

2

1

1

2

2

4

1

2

2

2

2

1

1

5

2

1

2

1

2

1

2

6

2

1

2

2

1

2

1

7

2

2

1

1

2

2

1

8

2

2

1

2

1

1

2

(3)L12(211)

列号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

试验号

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

3

1

1

2

2

2

1

1

1

2

2

2

4

1

2

1

2

2

1

2

2

1

1

2

5

1

2

2

1

2

2

1

2

1

2

1

6

1

2

2

2

1

2

2

1

2

1

1

7

2

1

2

2

1

1

2

2

1

2

1

8

2

1

2

1

2

2

2

1

1

1

2

9

2

1

1

2

2

2

1

2

2

1

1

10

2

2

2

1

1

1

1

2

2

1

2

11

2

2

1

2

1

2

1

1

1

2

2

12

2

2

1

1

2

1

2

1

2

2

1

(4)L9(34

列号

1

2

3

4

试验号

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

3

1

3

3

3

4

2

1

2

3

5

2

2

3

1

6

2

3

1

2

7

3

1

3

2

8

3

2

1

3

9

3

3

2

1

(5)L16(45

列号

1

2

3

4

5

试验号

1

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

2

3

1

3

3

3

3

4

1

4

4

4

4

5

2

1

2

3

4

6

2

2

1

4

3

7

2

3

4

1

2

8

2

4

3

2

1

9

3

1

3

4

2

10

3

2

4

3

1

11

3

3

1

2

4

12

3

4

2

1

3

13

4

1

4

2

3

14

4

2

3

1

4

15

4

3

2

4

1

16

4

4

1

3

2

(6)L25(56

列号

1

2

3

4

5

6

试验号

1

1

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

2

2

3

1

3

3

3

3

3

4

1

4

4

4

4

4

5

1

5

5

5

5

5

6

2

1

2

3

4

5

7

2

2

3

4

5

1

8

2

3

4

5

1

2

9

2

4

5

1

2

3

10

2

5

1

2

3

4

11

3

1

3

5

2

4

12

3

2

4

1

3

5

13

3

3

5

2

4

1

14

3

4

1

3

5

2

15

3

5

2

4

1

3

16

4

1

4

2

5

3

17

4

2

5

3

1

4

18

4

3

1

4

2

5

19

4

4

2

5

3

1

20

4

5

3

1

4

2

21

5

1

5

4

3

2

22

5

2

1

5

4

3

23

5

3

2

1

5

4

24

5

4

3

2

1

5

25

5

5

4

3

2

1

(7)L8(4×24

列号

1

2

3

4

5

实验号

1

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

2

3

2

1

1

2

2

4

2

2

2

1

1

5

3

1

2

1

2

6

3

2

1

2

1

7

4

1

2

2

1

8

4

2

1

1

2

(8)L12(3×24

列号

1

2

3

4

5

试验号

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

2

2

3

1

2

2

1

2

4

1

2

2

2

1

5

2

1

2

1

1

6

2

1

2

2

2

7

2

2

1

2

2

8

2

2

1

2

2

9

3

1

2

1

2

10

3

1

1

2

1

11

3

2

1

1

2

12

3

2

2

2

1

 

 

(9)L16(44×23

列号

1

2

3

4

5

6

7

试验号

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

2

2

2

1

2

2

3

1

3

3

3

2

1

2

4

1

4

4

4

2

2

1

5

2

1

2

3

2

2

1

6

2

2

1

4

2

1

2

7

2

3

4

1

1

2

2

8

2

4

3

2

1

1

1

9

3

1

3

4

1

2

2

10

3

2

4

3

1

1

1

11

3

3

1

2

2

2

1

12

3

4

2

1

2

1

2

13

4

1

4

2

2

1

2

14

4

2

3

1

2

2

1

15

4

3

2

4

1

1

1

16

4

4

1

3

1

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

项目学习评价量表

1. 项目方案设计评价标准

评价内容

结果

研究需要解决的项目问题陈述是否明确?

A,很明确       B、一般        C、不明确

学生分工是否明确和合理?

A、明确且合理   B、一般        C、不明确也不合理

有没有必要的研究思路的陈述?

A、有,思路清晰 B、有,思路不太清晰C、没有

有没有确定作品的最终形式?

A、有,且具体   B、有,但不具体  C、没有

有没有明确的研究步骤?

A,有.且具体   B、有,但不具体  C、没有

研究时间的分配是否恰当?

A、很恰当       B、一般          C、不恰当

收集资料的计划如何?

A,有,且具体   B、有,但不具体  C、没有

有没有计划采访相关学科教师或专家?

A、有,且具体   B、有,但不具体  C、没有

说明:请在结果栏相应的选项前的标号上划“√”,A=1O分,B=6分,C=2分

得分=

2. 研究过程的评价标准

评价内容

结果

是否有活动记录?

A、有,且详细  B、有,但不详细   C、没有

团队成员之间是否经常讨论研究?

A、有,且经常  B、有,但次数不多 C、从不讨论

研究过程中是否会和其他团队的成员进行交流?

A、有,且经常  B、有,但次教不多C、从不讨论

资料的查阅情况如何?

A、资料翔实,既有图书资料又有网上资料

B、资料翔实,但只有图书资料 

C、资料不够翔实,且只有图书资科

咨询有关专业教师的情况如何?

A、有,且经常   B、有.但次数不多 C、没有采访过

研究所采用的信息技术情况怎样?

A、经常采用   B、很少采用      C、从不采用

研究所采用的方法如何?

A、 方法科学且多样   B、方法科学但单一

C、方法不够科学

活动是否有一定的心得体会?

A、每次都有    B、有,但非每次  C、没有

研究活动是否按照计划有条不絮地进行?

A、有一些灵活的修改,但依然有条不絮

B、照原计划进行且有条不紊

C、活动没有章法,很紊乱

说明:请在结果栏相应的选项前的标号上划“√”,A=1O分,B=6分,C=2分

得分=

3. 成果质量的评价标准

评价内容

结果

成果的表现形式怎样?

A、良好      B、一般      C、较差

是否达到预期的成果?

A、完全达到  B、基本达到  C、没有达到

成果的可信度如何?

A、高        B、较高      C、较低

材料是否完整?(包括:选题报告、研究日志、研究方案/研究计划、研究报告、图片、动画、模型)

A、完整      B、较完整    C、不完整

是否达到预期的成果?

A、完全达到  B、基本达到  C、没有达到

成果的实用性怎样?

A、较强      B、一般      C、很差

最终作品的艺术水平如何?

A、高        B、较高      C、较低

最终作品能否解决该项目所提出的问题?

A、能完全解决B、部分解决  C、不能解决

成果的创新性如何?

A、创新较强  B、少量创新  C、没创新

说明:请在结果栏相应的选项前的标号上划“√”,A=1O分,B=6分,C=2分

得分=

4. 成果交流评价的标准

评价内容

结果

陈述是否有条理?

A、有条理        B、一般     C、投条理

陈述时的仪态是否得体?

A、得体          B、一般     C、不得体

陈述时语言是否流畅?

A、流畅          B,一般        C、不流畅

是否会借助工具(如投影、模型等)来辅助陈述问题?

A、大部分时间用  B、少部分时间用C、从不用

有无完整的参考文献信息?

A、很多          B、较少        C、没有

陈述时时间的掌握情况?

A、合理          B,一般        C、较差

陈述时的应答能力?

A、强            B、一般        C、较差

陈述时是否会谈到本团队的优缺点?

A、优缺点都谈    B、只谈优点    C、只谈缺点

成果交流时团队成员之间的合作性如何?

A、强            B、一般        C、较差

陈述时所列举的数据或资料是否齐全?

A、齐全          B、较齐全      C、不齐全

说明:请在结果栏相应的选项前的标号上划“√”,A=1O分,B=6分,C=2分

得分=

 

5. 项目学习综合成绩评定参照标准

团队名称:

组长


小组成员


成绩组成部分

分项成绩

权重

加权成绩

1. 方案设计


0.30


2. 研究过程


0.30


3. 成果质量


0.30


4. 成果交流


0.10


团队成绩:Q=Q1 Q2 Q3 Q4

                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、 项目学习实践报告

项目学习实践报告

项目


日期


班级


组别


姓名


类型


 

 

 

 


 

 

 


   

   


 

 

 

 

 


 

 

 


 










 



[1] 周公度主编. 化学辞典[M].北京:化学工业出版社,2006345

[2] 曹金朋. MB-SiMo-OP光度法测定水中痕量活性二氧化硅的研究[J].北京化学工业大学学报,2005,(6):

      105~109