时间:2023-06-15 17:26:31
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学元素化学,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
(主持人上场)
——尊敬的各位来宾,在座的老师同学,大家晚上好!
一元伊始,万物勃发,层林尽染绿意;百年学府,青春复旦,东风鼓荡青衿。(jin)
在这满园新绿的复旦之春(chun),我们迎来了复旦大学化学系自己的节日——“新元素”节!新元素节是化学系一项传(chuan)统的大型活动,是团学联的金牌项目,到目前为止,已经是第四届了。这项意在推广化学系知名度及丰富系内同学生活的活动一直以新颖的创意、盛大的场面、有效的宣传和广泛的参(can)与度而闻名复旦。在百年校庆到来之际,让我们将这次“新元素”节作为为母校百年华诞的献礼,祝复旦能如其名称所昭示的那样:苟日新,又日新,日日新!
首先进行大会的第一项议程:全体起立,奏国歌!
——请坐。
请允许我介绍一下今晚的来宾:
中国科学院院士
化学系主任
化学系党总支书记
校党委研究生工作部
校党委学生工作部
化学系党总支副书记
校团委书记
。。。。。。
在场的还有化学系各位辅导员老师,兄弟院系的团学联主席,让我们为他们的到来表示最诚挚的欢迎和感谢!
——感谢各位领导的光临。下面,请允许我为大家简要介绍一下这次新元素节的活动:今年的新元素节是化学系“庆百年,展(zhan)风采(cai)”系列活动之一,主题是“点石成金”。我们将在一个月的时间内举办“晶通“论坛、开放实验室、系运动会、辩论赛(sai)、百年校庆专场晚会等一系列的活动,希望在座的各位新元素们能秀出自己最精彩的一面。
下面,有请我们化学党总支书记宣布第四届“新元素”节开幕。
(袁老师上场)
——感谢袁老师。新元素节是年轻的,年轻不仅象征着活力,更象征着化学人投入复旦大学校园活动的热情和活力。接下来有请化学系系主任为“新元素”节致词,并开启本届“新元素”节的第一个活动。
(杨老师上场)
让我们以最热烈的掌声欢迎中科院院士张老师为我们带来精彩的讲座。
(张院士上场。)
(总书记在加强和改进大学生思想政治教育工作会议上的讲话“青春只有为祖国和人民的真诚奉献中才能更加绚丽多彩,人生只有融入国家和民族的伟大事业才能闪闪发光“,愿复旦的学子们,能够不断发扬复旦精神,为祖国为人民不断努力,执著追求!
“学术之津梁,思想之摇篮,文化之温床。“
——感谢张院士精彩的讲话,让我们同学受益匪浅。我想,同学们一定还有很多问题想与张院士交流,下面让我们同学有与院士零距离接触的机会。大家可以举手提问,工作人员会把话筒给提问的同学。
——由于时间的关系,我们提问时间到此结束。最后,让我们再以热烈的掌声感谢张永莲院士给我们精彩的讲座。请同学代表送花。
[关键词]地球化学块体;成矿率;成矿预测;新巴尔虎右旗
中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)06-0297-01
1 区域地质背景
研究区位于西伯利亚板块东南缘蒙古―兴安造山带东段,蒙古―鄂霍茨克断裂与得尔布干断裂之间。额尔古纳地块的南西端,其北与俄罗斯接壤,西南部与蒙古国为邻。蒙古―兴安造山带东段主要由古生代四个微型地块(额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块、布列亚一佳木斯一兴凯地块)以及中生代完达山外来地块碰撞拼贴组成。其中,佳木斯陆块时代最老,代表晚太古到早元古的古陆;额尔古纳陆块则代表中、新元古的古陆;而兴安地块和松嫩地块可能具有统一基底,代表新元古到早寒武的陆块(陈静,2011;程三友,2006)[1][2]。
该区的地质构造演化主要经历了西伯利亚板块南缘的大陆增生、鄂霍茨克洋闭合以及受太平洋板块活动的影响,其先后发生了三个与金属成矿有关的构造旋回:前寒武纪克拉通化、古生代多旋回开合、中生代构造岩浆活化。前两个构造旋回形成了该区内中生代构造的双重基底(前寒武纪变质基底和古生代褶皱基底),为中生代活化及相伴随的成矿作用带来成矿物质(宋丙剑等,2007;代双儿,2001;李双林,1996;周建波等,2009;赵越等,1994)。
1.1 区域地层
区内地层发育,元古界地层零星出露,古生界地层在区内缺失,中生界分布广泛,新生界地层次之(区域地质志,1993;岩石地层,1997)[3]。
1.2 区域构造
区内断裂构造较为明显,断裂大多为北北西向推测性质不明的断裂。断裂在研究区内分布范围较广,主要在研究区北东角和南西角分布较为密集,因为大部分为推测断层,产状未知。断裂形成时间推测为白垩世之后。
1.3 区域岩浆岩
区内频繁的构造运动伴随着强烈的岩浆活动,主要为海西期和燕山期侵入岩,尤其中生代以来受环太平洋构造域的影响,表现为强烈的火山喷发和岩浆侵入。
根据侵入顺序和岩性特征及邻区对比 ,有晚二叠世、晚侏罗世、早白垩世3个侵入期,尤其以晚侏罗世至早白垩世侵入最为强烈,以浅成侵入为主,岩石类型复杂,分异作用明显,与成矿关系密切,特别是岩浆活动演化较晚期的浅成火山侵入体,常伴有多金属矿产出现。
1.4 区域火山岩
区内火山岩分布广泛,岩石类型发育较全,火山活动集中于中生代,受北西向、北东向断裂构造控制,多呈带状展布。区内中生代火山岩可划分为五期,分别为塔木兰沟期、满克头鄂博期、玛尼吐期、白音高老期、梅勒图期。
2 钼元素地球块体圈定
笔者通过利用研究区1:20万区域化探数据,对数据进行迭代法剔除3σ以上的离群点,计算得出X=1.33,S=0.54,则异常下限值为X+S=1.87。后用0.1logμg/g值逐步提高元素异常分级,共分出6级。
通过钼元素异常下限值,及元素分级值,根据大地坐标利用Surfer软件绘制出研究区钼元素地球化学块体分布图。
随后用AutoCAD软件计算得出钼元素地球化学块体的面积。分析得出研究区内分布诸多面积小于100km2的钼元素局部异常,其中有一面积在100-1000km2的钼元素区域异常。
3 研究区钼元素地球化学块体资源潜力评价
根据钼元素的地球化学区域异常参数,来计算区域异常的钼元素金属量。
计算公式为:ME=Cm×(Sa×Dh×σ)
其中经过区域异常内数据计算得出Cm=3.60μg/g,Sa通过AutoCAD软件计算得出Sa=292.32km2,Dh为给定的厚度,本文采用Dh=1000m,区内岩石密度σ=2.7t/m3。
故经过计算得出钼元素地球化学区域异常Ⅰ的金属量Me=2.84万吨。
成矿率的确定,Mc=R/Me,因为查干特莫图钼地球化学区域异常Ⅰ勘查程度较低,未能得知确切钼元素已探明储量,所以尽可能用成矿环境相似,勘探程度较高的地球化学块体或区域异常内已探明的总储量与其金属供应量之比作为该地区的成矿率,故取钼元素已探明储量R=0.22万吨。
成矿率Mc=0.075。
研究区内Mo元素地球化学块体结构特征清晰,可追踪研究区内Mo的浓集趋势,并能分析出其物质来源。根据地球化学块体理论,圈定出一个元素区域异常,和若干个元素局域异常。通过对数据信息分析钼元素资源潜力还是不错的。其中根据钼元素元素浓集的趋势,可以预测主要的成矿区。
绝大多数的钼矿床都产于各自的地球化学块体之中, 但也有一些矿床并不产在对应的地球化学块体内,而是以独立的、分散的小异常见矿,需对研究区内这类小异常给予足够的重视。
因此通过研究区内钼元素数据分析,可以大概推断出两个钼元素的富集带,大致方位在研究区的北东部和南西部。
4 结论
通过对内蒙满洲里―新巴尔虎右旗地区钼元素地球化学块体的剖析及地球化学块体与已知矿床在不同构造单元的对应关系的讨论,认为成矿物质来源是影响矿床形成的首要因素,物质供应可以通过地球化学块体的形式在地表直观的表达出来。不同矿种不同矿床的形成与地质构造环境有关,利用地球化学块体与成矿的内在关系,以地球化学块体为突破点,结合地质构造特征分析是预测找矿靶区的有效手段。
论文通过大量的图形、数据统计、单元素分析,系统的、全面的介绍了地球化学块体方法在内蒙满洲里至新巴虎右旗地区的应用,对成矿有利的地段进行了成矿预测分析,并对不同次的地球化学块体进行了成矿预测。在预测过程中,对不同景观区地球化学块体的圈定进行分析,通过对比.块体下限的确定根据不同的构造单元的元素丰度的不同进行调整后,能够更客观的反映该地区的地球化学特征,对成矿预测起到了更好的指导作用。
对研究区内钼元素地球化学块体特征进行了剖析,在几个级次内的块体做预测金属量计算,并对不同成矿率下的预测金属量进行对比,最后对研究区内的具有找矿前景的几个级次的块体进行成矿预测。通过这种对比发现,研究区内高温元素Mo有很好的异常带,应该在寻找高温元素上有所突破。钼元素地球化学区域异常突出,面积达八百多平方公里,根据地球化学块体理论,已达到地球化学区域异常,其估算钼资源量在2.84万吨左右,但在此区域内,并未发现矿点,因此可以通过进一步的工作来寻找有工业价值的矿床。
参考文献
[1] 程三友.中国东北地区区域构造特征与中、新生代盆地演化[D].北京:中国地质大学,2006.
关键词:物质;分类;化学式;单质;化合物;酸碱盐
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)07-216-01
世界是由物质组成的,物质又分为纯净物和混合物,它们都是由元素组成的,其中,纯净物又是由分子、原子、离子等微小粒子构成的。目前,世界上已知的物质已达到3000多万种,若一一去学习和研究是很不现实的,但若对这些物质用分类的方法进行学习和研究,就可达到事半功倍的效果。
其实在初中化学中,很多知识我们都用到了分类学习的方法,并且收到了很好的成效。一般情况下,由典型的金属元素和典型的非金属元素组成的化合物由离子构成(如NaCl、MgCl2等)。在学习溶液是否具有导电性时,我们再次用到了分类学习的方法。若溶液中存在自由移动的离子,则溶液具有导电性,若溶液中的粒子以分子的形式存在,则溶液不具有导电性。在学习酸、碱、盐的溶解性知识时,更是用到了分类的方法。由此可见,用分类的方法来学习化学知识是一条有效的途径,进入高中、大学后,我们将用到更多分类的方法。
若将初中化学中有关物质分类的知识用框架图的形式来表示,可如下图所示:
知道了物质的分类,就要掌握正确书写物质化学式的方法。对初学化学的学生来说,化学式的书写是他们最头疼的事。当学生书写化学式时,就像无头的苍蝇乱飞,没有头绪。通过课题研究,我认为化学式的书写只要仔细琢磨,分类记忆,并不难。以下介绍几种粗浅的方法。
化学式的书写包括单质化学式的书写与化合物化学式的书写,而化合物又包括酸、碱、盐、氧化物等。无论书写哪一类物质的化学式,我们都应把握以下三个最基本的原则:
1、正确书写元素符号。
2、掌握并理解常见元素及根的化合价。
3、掌握书写化学式最基本的原则:一排顺序二标价,十字交叉写右下,数字约分作脚码,化合价规则来检查。
一、对于单质化学式的书写方法
金属,稀有气体,少量固态非金属(如C、S、P、Si),其化学式就是他们的元素符号(即由原子直接构成的单质,化学式直接用元素符号表示)。
对于非金属单质,若每个分子中含有2个原子时,则先写元素符号,在其元素符号右下角加一个小数字“2”,如H2、O2、N2、I2、Cl2等。若每个分子中含有多个原子时,则在其元素符号右下角写上相应的原子数,如O3、C60等。
二、对于化合物化学式的书写方法
首先,根据化合物的名称,将化合物进行归类,并找出每类化合物的化学式在组成上的特点,依据其特点,然后根据书写化学式的最基本的三大原则(前文已描述)进行化学式的书写。我们可将常见化合物从名称上分为以下几类:
1、“氧化某”或“几氧化几某”(即氧化物)
其组成上特点:由两种元素组成,其中一种是氧元素。书写化学式时,根据“正价前,负价后”原则,氧元素通常写在后面,其它元素写在前面,如H2O、Na2O、CaO、MgO等。所以有“氧化物,氧在后”的说法。
2、“某酸”(即酸的化学式)
其组成上的特点:酸H+酸根(SO4、CO3、NO3、Cl等),所以酸中一定有H元素。有很多学生初写酸的化学式时,往往误将酸根当作酸,如很多学生将“硫酸”写作“SO4”,将“碳酸”写作“CO3”“硝酸”写作“NO3”,这说明学生对酸的化学式在组成上的特点还不清楚,所以在教学中要注意总结。总结出酸的化学式在组成上的特点后,根据“正价前,负价后”原则,氢元素通常显+价,写在化学式前面,酸根显负价,写在化学式后面,根据化合价规则准确写出酸的化学式。
3、“氢氧化某”(即碱的化学式)[NH3・H2O除外]
其组成上的特点:碱金属元素+OH(NH3・H2O除外,所以并不是所有的碱中都含有金属元素。)
通过碱的化学式在组成上的特点,我们可总结出碱中都含OH,而OH显负1价,写在化学式后面,金属元素显正价,写在化学式的前面,根据化合价规则准确写出碱的化学式。
有关元素的故事:在睡梦里想出的“元素周期表”;
早在学生时代,门捷列夫便认为“元素和元素之间可能存在某种关联”,毕业后,他任职于彼得斯堡大学,在授课的间歇继续
保持着对化学的探索和研究,他刻苦认真,经常性的连夜工作导致了严重的睡眠不足。研究累了,他就会在书房的沙发上打
盹;一次,他做了一个神奇的梦,清晰地梦见展示出化学元素顺序和规则的表出现在了眼前,他醒了过来,十分激动并大叫
着:“从原子量小的元素开始排列起来看看” ;门捷列夫一时兴奋,跳了起来,慌忙之中随便抓起了朋友给他的信件,在空白
处把当时已经被发现的62种元素按照原子量的大小顺序排列出来,结果,他惊奇的发现每隔七个元素就会出现性质十分相似
的元素,这就成了最初的“元素周期表”。
(来源:文章屋网 )
王峰(1971),女,江苏沛县人。教授,硕士。主要研究方向为无机化学教学与研究。
\[摘要\]
无机化学实验是化学化工类专业的第一门实验课,承载着培养学生严谨的科学态度、正确规范的操作技能和良好的实验习惯的教学任务,是学生从事专业研究必备的基本素质。传统的无机化学实验大多是验证性实验,繁琐无新意,学生缺乏主动性,而设计性实验是激发学生探究意识和培养学生创新能力的有效途径。实践证明,利用设计性实验以学生为主、教师为辅的教学模式实施开放式实验教学,充分发挥经典无机化学实验的魅力,由学生自行设计实验方案、独立完成实验的全过程,调动了学生的学习兴趣和积极性,培养了严谨的科学态度和良好的职业素养,发掘了学生的创造性思维,为后续课程的学习和今后的工作奠定坚实的基础。
\[关键词\]
无机化学实验;设计性实验;教学方法;模式
\[中图分类号\]G642.0
\[文献标识码\]A\[文章编号\]10054634(2015)03009404
无机化学实验是化学化工类专业开设的第一门实验课程,是沟通中学化学和大学化学知识和学习模式的桥梁,在无机化学实验内容本身的基础上承载着培养学生严谨的科学态度、正确规范的操作技能和良好的实验习惯的教学任务,在整个教学计划中起着承上启下的关键作用\[1,2\]。因此,无机化学实验教学的好坏将直接影响到学生对本专业的兴趣、实验习惯及实验技能的培养,也关系着后续专业实验课的开设效果\[3\]。
1无机化学实验的教学内容和教学模式
无机化学实验的教学内容难度不大,但是知识范围很广,包含基础知识和基本操作技能、基本化学原理、元素化学和无机化合物的制备等等。无机化学实验所开设的实验项目大部分是经典实验和验证性实验,甚至有很多都是在中学老师讲过学生背过的,例如“氢气的制备和铜相对原子质量的测定”、“阿伏伽德罗常数的测定”、“硫酸铜结晶水含量的测定”、各族元素单质及其化合物的性质等等,实验结果都是已知的,每个实验项目的教学时间是3~4个学时,在这样一个很短时间内要求学生掌握实验原理、仪器原理、熟悉仪器的操作使用、实验注意事项并完成实验难度很大,没有办法只好在实验教学过程中教师对实验原理、实验步骤、仪器操作方法等尽量交待清楚,很多学生“照方抓药”完成实验,走个过场,随便写个数据,或者抄抄实验报告,自己思考的很少,其学习主动性无从发挥, 更谈不上想象力和创新思维的实践了,久而久之,还形成了一种不动脑思考,应付差事的坏习惯。
近年来,伴随着中学化学教学改革的逐步开展,大部分高校都已经意识到传统实验教学中存在的诸多问题, 并与中学化学教学一起都在进行着各式改革\[47\],在整个实验教学体系的改革中为了避免实验操作的重复往往把更多的基本操作和基本技能实验调整到了大一,或者删减了一些验证性实验而增加了一些综合性和应用性试验,无机化学实验也随之更名为“普通化学实验”或“基础化学实验”,其结果虽然强化了基础、训练了综合实验能力,但同时过多且集中的实验基础训练容易导致枯燥乏味厌学;验证性实验的减少使学生缺少了第一手第一眼的实验感性认识,从而在跨越到综合应用性实验时缺乏过渡相当于“拔苗助长”,增加了教和学的难度。
因此,学院无机化学实验教学中引入了设计性实验的教学模式。
2设计性实验内容的选择
2.1经典的无机化学实验
经典的无机化学实验包括化学常数测定和简单无机化合物制备,较复杂化合物的制备一般在综合化学实验中开设。虽然大多数学生对经典的无机化学实验内容和结果都比较熟悉,但真正操作却是第一次。因此,笔者选择这一部分实验以设计性实验的形式开设。
2.2元素化学中的验证性实验
元素及其化合物性质实验因为繁琐、枯燥,历史地位屡遭质疑。目前,大多数高校已经对其进行了大幅度压缩甚至摒弃。但是它是无机化学实验的重要组成部分,通过元素化学实验可以获得大量物质变化的第一手的感性知识,加深对课堂上讲授的基本原理和基础知识的理解和掌握,进一步熟悉元素及其化合物的重要性质和反应,这也是无机化学实验的主要学习任务。因此,枣庄学院选择将元素化学实验内容优化整合而不是简单地删减,以小型的设计性试验开设。
整合后的元素化学实验内容不拘泥于课堂教学内容的系统性,而做为三种类型的设计性试验开设。第一种类型做为典型的性质实验,例如ds区元素,是理论和实验中很重要很典型的元素化合物;第二种类型做为无机化合物的制备和性质检测,例如卤族元素碘的实验“海带(紫菜)中提取碘及碘的性质”;第三种类型做为化学原理实验,例如氧化还原反应、沉淀溶解平衡、配合物的性质等,把常见单质及化合物的性质归类实验。三种类型的实验尽可能囊括元素化学要求掌握的实验内容而不重复,同时这三种类型的实验内容并不是固定不变的,例如“KMnO4氧化剂在不同的酸碱性介质中被还原产物不同”既可以做为锰化合物的性质,也可以做为氧化还原反应原理实验,又可以高锰酸钾的制备实验开出。
3设计性实验的教学方法
3.1经典的无机化学实验
1) 实验项目的提出。学期初实验教师制定一学期的实验计划表,其中标出设计性实验;在实验开出的前两周布置实验题目,提出设计要求,根据实验的性质和难度要求学生由2~3人一组经查阅文献资料、小组讨论后确定实验设计方案。实验设计方案包括实验原理,所用仪器和药品的种类、规格、浓度、用量、实验步骤、操作方法和注意事项,实验结果的文献参考值,实验中可能会出现的问题及处理方法等。
2) 查阅资料。大一新生还没有学习过文献检索课程,很多学生不懂得怎样查找资料,因此需要实验教师提前指导学生查阅文献,引导学生学习图书馆的专业资料和电子资源的使用方法,学会资料的筛选。
3) 教师批改实验方案。提前一周,学生上交实验方案给教师批阅。同一个实验不同的学生会选择不同的方法。例如,在设计“阿伏伽德罗常数的测定”实验方案时学生分别选择了电解法、单分子膜法、量气法等。教师批改的时候针对每种方法应该注意的问题提问学生,学生根据教师意见修改、充实和完善实验方案。第一次的实验设计方案多数是学生在文献资料中摘抄的,没有自己的见解,比如单分子膜法中,学生习惯了实验中直接用已经配好的溶液,并没有想到自己需要配制硬脂酸镁的苯溶液,更没有想到它的浓度是多少,在老师提问后才想到文献中查找这个浓度,继而想到这个浓度意味着什么、大或小对实验结果的影响。
随着设计性试验的逐渐开出,学生不再只是简单的查和抄,慢慢地学会分析判断不同文献资料不同实验方法的优缺点,融进自己的实验经验,提出合理的实验方案。
4) 实验。学生在实验方案经教师许可后,方可进入实验室实验。实验时,教师不再需要过多的讲解,学生自己完成实验过程,包括实验仪器的组装、溶液的配制及标定等,在实验过程中要求学生仔细观察现象,记录数据,教师来回巡视、检查学生的实验操作,学生遇到问题无法解决时教师及时与学生讨论并加以引导;实验进行中期组织同学讨论:实验原理设计成实验步骤的思路、实验仪器的使用方法、同一种方法应该注意的问题、不同方法之间的比较等等。每当此时,学生就会有种恍然大悟的感觉。例如,在第一次设计实验“阿伏伽德罗常数的测定”中,有的同学因为熟悉选了电解法,有的同学因为简单选了单分子膜法,还有的同学看到文献中说速度快而选择了量气法。实验后,大家分别就自己的方法,自己实验中走过的经验和教训一步一步总结过来,收效颇丰。有个同学甚至不好意思地说:“老师,这个实验步骤不应该是这样的,这是我在网上抄的,应该这样修改。”
5) 实验报告。在实验完成后,经老师审查实验记录和签字后方可离开实验室,在实验课后进行实验数据的处理和实验过程分析并完成实验报告,最后由实验指导教师判定此次实验的成绩。
3.2元素化学中的验证性实验
一个元素化学实验项目一般由多个具体的小实验组成,涉及的化学反应类型、药品种类和产生的实验现象丰富多彩,但是实验步骤简单,需要精密仪器少,反应的发生完全依靠实验人对实验现象的观察和判断。例如,产物是溶解于溶液还是以沉淀形式存在,沉淀的形态是絮状、胶状或是颗粒状的;产物的颜色比如碘溶解在水中、乙醇中和四氯化碳中的颜色辨别仅靠教材中的文字描述是无法判断的,只有细细观察和比较才能逐步积累经验。因此,元素化学实验是培养学生化学观察能力和感性认识的精髓。
元素化学实验课程的开设时间基本上是在化学原理理论授课之后。在具体的教学过程中,要求学生预习实验时要推测实验现象和实验结果,实验中全面地观察现象(颜色、形态、气体或沉淀的生成等),如实记录实验现象并做出自己的判断。元素化学实验初期,教师根据已知的实验步骤引导学生结合理论知识分析实验要求、实验条件的控制,得出实验结论;逐渐过渡到要求学生设计出合理的实验步骤验证化合物的性质,例如分析NaNO2的氧化性还原性强弱;利用分步沉淀的方法分离Cl-、I-;鉴定Fe2+是否已被氧化等等。
元素化学实验既加深了理论课知识,又解决了以往只动手不动脑的机械性操作的问题,培养学生仔细观察和尊重科学事实的良好习惯,特别是当实验结果出现异常时更激发了学生讨论探索的激情,从而进一步提高学生思考问题、分析问题和解决问题的综合能力。
4设计性试验的开设方式
4.1合理安排实验项目,形成循序渐进的梯度
无机化学实验是大学第一门实验课,学生实验能力有限,因此整个实验项目的设置顺序是按照由简单到复杂、由基础到综合、由已知到未知的“梯度”循序渐进,让学生逐步养成科学的实验思维方法。在第一学期开出仪器的认领与洗涤、玻璃工、分析天平的使用、溶液的配制、粗盐的提纯和转化法制备硝酸钾等基础操作实验后,在每个实验项目中安排一些小型的设计性试验,例如,结合理论课的习题配制某种缓冲溶液并检验其缓冲能力、设计某种特定的原电池、检验氧化还原反应的介质对于氧化还原反应的影响等,然后选择性地开设硝酸钾溶解度的测定、阿伏伽德罗常数的测定、二氧化碳相对分子质量的测定、硫酸铜结晶水含量的测定等简单的设计性实验,主要训练学生的查阅文献、实验设计能力,培养其科学的思维习惯;在第二学期安排了一部分综合设计性实验,如设计实验验证某种物质化学性质、未知物的鉴别、混合离子的分离与鉴定、常见无机物的制备及组成的定性、定量分析等。
4.2适当开放实验室,实施开放式实验教学
实验课是一个训练的过程,不同的学生动手能力不同,完成实验的时间也不相同。在有限的学时内,基础差的学生可能做不完实验,有些学生急于实验任务无暇仔细观察实验现象,有些学生可能会得到不理想的实验结果。因此,为使学生得到充分的基本技能训练和科研素质培养,枣庄学院化学化工与材料科学学院实行开放式实验教学。根据学生实验课时和实验室的具体情况,制定实验室的放时间,安排实验教师进行指导。一方面,对在课堂内做得不够的或考查不合格的进行着重训练,做到人人过关; 另一方面,对一部分好的学生进行一些实验的选做或对课堂实验进行进一步的探讨,对实验装置和实验方法的探索和创新,锻炼他们的实验操作技能,初步培养他们的科研能力。
4.3考查
在每学期的无机化学实验考核中安排一次设计实验考查,设计实验的评价结果占总评成绩的30%。第一学期为化学常数测定实验,考察学生在查阅资料、方案设计、实验操作、实验结果、协作精神、安全环保和研究报告等方面的表现。第二学期为元素化学实验,当堂抽签完成,考察学生在方案设计、实验操作、现象观察与实验结论总结等方面的表现。
5总结
无机化学实验教学中的设计性实验并不必须是综合性实验,而是做为探究式教学方法的一种形式,把简单实验看作是一项科学研究,尤其是让经典实验再现经典而不是简单地重复验证前人的结果,引导学生收集相关实验资料、制定实验方案、自己动手实验,指导学生分析实验现象并自行概括得出结论,在实验结果的验证过程中提高实验能力。因此,在无机化学实验中开设设计性实验,从大学实验的起步阶段重视培养学生的科学思维能力,不仅激发了学生学习化学的兴趣、积极性和主动性,更重要的是培养了学生严谨的科学态度和良好的职业素养,发掘了学生的创造性思维,为后续课程的学习和今后的工作奠定了坚实的基础。
参考文献
\[1\] 北京师范大学主编.无机化学实验(第三版)\[M\].北京:高等教育出版社,2001.
\[2\] 刘书银,等.实验化学(第二版)\[M\].济南:山东大学出版社,2010.
\[3\] 冯洁.高师化学实验教学应以学生可持续发展为本\[J\].实验室研究与探索,2004,(8):47.
\[4\] 崔斌,赵建社,张逢星,等.大一化学实验的改革与实践\[J\].大学化学,2006,(2):1921.
\[5\] 王佩华.改革“无机化学实验”课教学加强学生实验能力和综合素质培养\[J\].陕西师范大学学报(哲学社会科学版),2003,(专辑):231233.
\[6\] 徐占林,王丽明,赵丽娜,等.高师化学实验教学内容、方法和手段的改革与实践\[J\].吉林师范大学学报(自然科学版),2004,(1):4547.
\[7\] 曹庆林,杨善中,王华林,等.基础化学实验教学改革的探索与实践\[J\].实验室研究与探索,2004,(4):79.
Exploration of designing experiments establishing mode in
Inorganic Chemistry experiments teaching
WANG Feng,HUANG Wei,ZHU Honglong,LIU Xuejing
(College of Chemistry,Chemical Engineering and Materials Science,Zaozhuang University,
Zaozhuang, Shandong277160,China)
Abstract
Inorganic chemistry experiment is the first experiment course in chemistry or chemical engineering speciality.It is teaching tasks of inorganic chemistry experiment to cultivate the rigorous scientific attitude,correct standard operation skills and good experimental habits,and which is also the students′ essential basic qualities in the professional field.The classical inorganic chemistry experiment items are mostly verification experiments, tedious,no new meaning,and so maybe lead to student′s lack of initiative. While,designing experiments is the effective ways to inspire students′ explore consciousness and train students′ innovative ability.To carry out open experimental teaching using design experiments in a studentcentered and teachersupplemented teaching mode,the charm of classic inorganic chemistry experiment will be given full play.Experimental programs designed by the students themselves and independently complete the whole process of the experiment,which will stimulate study interest of students,develop a rigorous scientific attitude and good professionalism,explore the students′ creative thinking,and establish found for subsequent courses of study and future work.
关键词:土壤剖面;地球化学;异常;元素
利用地球化学方法找矿一直是矿产调查的主要手段,为找矿指明方向,提供化探找矿依据。通过前期采取土壤或水系沉积物介质的扫面工作,圈定异常,确定找矿靶区。本次工作是针对水系沉积物HS-5异常,共布设5条土壤剖面进行控制,分别为P1、P2、P3、P4、P5,就土壤测试分析结果,用折线图分析各元素在剖面线上的含量分布特征;针对水系沉积物异常HS-30同样布设5条土壤剖面控制,使用剖析图分析元素含量在剖面上的空间分布特征,具体如下。
1 水系沉积物异常HS-5工作区
1.1 地质背景
该异常位于永续林场图幅,工作区以侵入岩为主,出露晚三叠世-早侏罗世碱长花岗岩(T3J1κγ)、二长花岗岩(T3J1ηγ),西北部见少量第四系冲积物,推测碱长花岗岩与二长花岗岩界线由北东向断裂控制。
1.2 地球化学特征分析
3 结束语
HS-5异常经查证发现,异常主要由Bi、Mo元素引起,其他元素基本无异常,除Ag、W元素之外,这与水系沉积物测量结果基本相吻合,HS-30异常查证结果显示,Au元素异常明显,强度较大,为查证区主成矿元素,可能形成Au矿床; Ag、As二者与Au元素套合较好,对形成Au矿床具有一定的指示意义。
折线图与剖析图均可以直观看出元素在土壤剖面上的含量分布特征,但从折线图上可看出各元素之间含量高低起伏变化,更清楚解决元素组合、共生关系;从剖析图上则更直观看出元素高值点的位置,即异常所在位置,并结合地质等条件因素综合判断异常来源,总之,两种化探分析方法各有优势,建议综合运用,更有效的寻找矿源。
参考文献
怎样才能学好初中化学这门学科,是广大学生和教师共同关心的问题。下面谈一些个人建议,供参考。
1. 学习化学知识要做到“三抓”,即抓基础、抓思路、抓规律
要重视基础知识的学习,如元素符号、化学式、化学方程式和基本概念及元素、化合物的性质。在做练习题中要善于总结归纳各种题型及解题思路。化学知识之间是有内在规律的,掌握了规律就能驾驭知识,记忆知识,如化合价的一般规律,金属元素通常显正价,非金属元素通常显负价,单质元素的化合价为零,许多元素有变价,条件不同价态不同;再如,实验室制取氧气所需气体发生装置为试管,规律为只要是通过加热一种固体药品或两种固体药品用来制取气体都要用到如同制取氧气的装置,抓住规律可以加以运用如给出信息题告诉实验室制取甲烷气用醋酸钠和碱石灰两种固体混合加热,虽然我们没有学过这部分知识,但根据固体受热制取气体的装置规律可知同制取氧气的装置一样。
2. 化学基本概念和原理的学习方法
初中化学学科的显著特点之一是概念多,这些概念理解是否准确,是否掌握熟练对学好初中化学课程关系非常重要。是形成正确实验技能、计算技能的依据,是分析和解决化学问题的基础。而初三学生对概念学习不重视,认为掌握概念就是死记硬背。学法不当,效果不好,这部分内容也是中考易失分的知识点之一。
(1)通过感性认识来掌握概念
化学基本概念是从大量的化学事实中抽象概括出来的,如通过观察铁丝在氧气中燃烧的实验,可以形成化合反应的概念;通过观察酸、碱、盐溶液的导电性,可形成电离的概念。所以脱离化学事实只单纯的背诵概念不可能深刻理解化学基本概念。
(2)找出概念间的联系和区别
化学概念之间既有本质区别又有相互联系,学习时不要孤立地机械单一记忆,应将不同的概念进行比较,从中找出它们之间的不同点和内在联系。如元素与原子、分子与原子,不同点是化学反应中分子可分,原子不可再分,原子可构成分子,分子是由原子构成的;相同点都是构成物质的微粒,元素是描述物质的宏观组成,原子是描述物质的微观构成。
3. 元素化合物知识的学习方法
(1)元素及化合物与基本概念、基本理论相互渗透、关系密切。如由碳元素组成的金刚石、石墨物理性质的差异之大;硫酸因浓、稀的不同而引起性质上有本质差异。所以必须把物质的性质与基本概念、基本理论联系起来学习。
(2)元素及化合物知识的内在联系紧密、规律性较强,知识系统都是从单质到化合物,都按存在性质用途制备的顺序进行的。物质的存在、制备、用途都取决于物质的性质,因此,学习中应紧紧抓住物质的性质。如依据氢气的化学性质具有可燃性和还原性来推导它的用途、存在。
(3)元素及化合物知识内容多,即有共性,又有个性。因此,在学习中一定要全面分析问题。如硝酸具有酸的通性,又有特性如与金属反应不生成氢气而生成水。
(4)元素及化合物知识对实验的依赖性强,大部分化学知识是通过实验获得的。如氧气的化学性质通过与C、P、S、Mg、蜡烛等的演示实验,使学生认识到氧气是一种化学性质比较活泼的气体。所以一定要认真观察和分析实验现象。
4. 化学实验的学习方法
(1)要重视化学实验。化学是一门以实验为基础的学科,是教师讲授化学知识的重要手段,也是学生获取知识的重要途径。大多数概念和元素化合物的知识都是通过实验获得的,通过实验有助于形成概念理解和巩固化学知识。
(2)要认真观察和思考教师的课堂演示实验,因为化学实验都是通过现象反映本质的。对教师的演示实验要细心观察,明确实验目的,对实验中看到的现象,要多问几个为什么,不仅要知其然,还要知其所以然。
(3)要自己动手,亲自做实验。实验中要勤于思考、多问、多分析实验发生的现象,从而提高自己的分析问题、解决问题的能力及独立实验动手能力和创新能力。
参照国内各级各类院校环境科学专业的基础化学课程内容体系及多所院校的教学计划,考虑环境科学专业后续环境化学、环境监测、环境工程学等专业课程的内容,结合我校实际情况,我们将环境科学专业的基础化学类课程分设为现代化学基础及分析化学两门课程。现代化学基础分两个学期完成,理论课时共计136学时。课程的学科内容包括现代无机化学、物理化学、有机化学等。通过对化学热力学、化学动力学、化学平衡、化学反应的基本规律、物质结构理论、胶体和表面化学、环境科学相关的重要元素及其化合物、有机化合物等基础知识的学习,学生可以了解现代化学的基本概念、基本原理、基本技能;学生学习后能以化学的观点、思维方法和研究方法,激发创新意识,在未来实际工作中以化学观点观察物质变化的现象,对一些涉及环境科学及生活、社会实际的化学问题,具有一定的分析、解决和创新的能力。
分析化学单独设课,其一,是因为分析化学素有“科学的眼睛”之称,是环境科学甚至其他任何与化学相关的学科进行科学研究的基础,学生打下扎实牢固的分析化学基础是非常重要而必需的。其二,分析化学的课程特色主要是“量”,与其他基础化学相比较,更强调“量”的概念,以及相应的思维方式和理念。系统学习这门课程可促使学生掌握分析化学的基础知识和基本理论,结合实验牢固树立准确“量”的理念,并掌握获得准确“量”的正确操作技术。这是环境科学专业的学生进行专业科学研究以及未来的工作中必不可少的基础。其三,分析化学也是学生学习后续的专业课程环境化学、环境监测的重要基础。
采用上述课程结构体系,避免了教学内容的无谓重复,节约了大量的教学课时。同时也使一些环境科学专业非常需要的化学知识如胶体化学、表面化学、电化学、分析化学等得到了加强。
二、教材改革
教材是教学内容的载体,一本好的教材能使学生提高学习的兴趣,便于理解和掌握知识。但目前国内还没有完全与我们的现代化学基础课程教学体系相配套的教材。针对上述情况,在教学过程中,根据环境科学专业的人才培养目标及特点,结合本校的课程结构体系,我们对选用的教材内容进行了适当地删减和补充,采取了教材为主,补充讲义为辅的使用方式。目前选用胡忠鲠主编的《现代化学基础》作为主教材。但其中元素化学,有机化学两部分教学内容则结合环境科学专业的特点,编写补充讲义。元素化学部分侧重于讲授常见重要元素、重要污染元素及其化合物的性质,有机化学部分则系统地介绍各类有机化合物的物理性质及化学性质。对于有机合成则不作要求。通过上述调整后,课程教学内容的针对性和实用性得到了提高。考虑到现代环境监测方法中经常需要使用仪器分析和检测的特点,我们选用了华东理工大学及四川大学化工学院编写的《分析化学》(第五版)作为教材。这本教材具有如下特点:一是教学内容包括了化学分析和仪器分析两部分,与我们的课程结构体系相吻合;二是该课程教学内容的编写注重应用,简化了某些公式的推导,加强了数据处理和仪器分析的内容,能满足环境科学专业的需要。
三、教学内容改革
目前,国内一些非化学化工专业的基础化学课程虽然在结构体系方面与化学专业相比具有自己的特点,但由于教材编写者基本都是纯化学专业出身,缺乏对相应学科的专业知识与背景的深入认识和了解,因此教学内容的设置基本沿用化学专业的内容,只是在深度和难度上作些调整,没有结合专业特点,脱离生产实际,学生认识不到化学知识在本专业中的应用前景与重要性,难以激发学习兴趣。针对上述情况,我们对环境科学专业的基础化学课程在教学内容方面进行了如下的改革:
(一)夯实基础,注重“双基”扎实牢固的化学基础知识是与化学相关专业的学生学习化学知识进而将其应用于认识解决本专业问题的重要基础。因此,我们在教学中始终不渝地坚持为学生打下牢固的化学基础,注重基础知识、基本概念和基本原理的教学和应用。为达到此目的,我们有针对性地精选了近1500道与课程内容相关的习题,编写成课后练习集,让学生通过习题练习来巩固所学知识。
(二)结合专业,偏重应用在重视基础知识、基本概念、基本原理的同时,我们注重选用大量环境科学中的实例来作为知识应用的案例,培养学生用化学原理和知识解决环境问题的能力。如表面化学、氧化还原与电化学、电解质溶液、化学动力学等章节的教学案例都选用了大量环境科学中的例子。又如元素化学部分,重点讲述若干和环境科学密切相关的元素,P区元素主要讲了Al,Si,Pb,N,P,As,O,S等常见或与环境科学密切联系的元素及其化合物的性质;过渡元素部分则着重介绍了Cd,Hg,Cr等污染元素,以及Fe,Mn等常见元素及其化合物的性质。再如,有机化学部分讲到苯基型卤代烃的性质时,以多氯联苯、二噁英等持久性有机污染物为例来讲,使教学内容变得结合实际、生动有趣。又如分析化学中的应用实例也都选用环境科学中的应用来讲,如高锰酸盐指数、溶解氧的测定、COD的测定、总磷的测定等。
关键词:基本观念;元素;元素观;构建
文章编号:1008-0546(2014)12-0012-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.005
在初中化学阶段,对于“元素观”的基本理解是:世界上的物质都是由元素组成的,元素是组成物质的基本成分,100多种元素组成了世界上数千万种物质;通常我们见到的物质千变万化,只是化学元素的重新组合,在化学反应中元素不变,包括元素种类不变、质量守恒;每一种元素对应于一类原子,由于原子不易发生变化,所以元素不易发生变化;元素的化学性质与核外电子特别是最外层电子数有关;元素周期表是对元素的种类、原子结构排布等周期性变化的直接体现形式。“元素观”以这种直观的形式呈现,使得观念的构建具有可操作性,可以帮助教师更有针对性地进行教学设计,引导学生在深刻思考和反思体验中形成化学基本观念。
在化学课程标准(2011版)中也写道:教材在编选概念原理知识内容时,应重视以化学基本观念为线索,将化学基本观念渗透在教材内容中,通过具体化学知识和概念的学习,促进学生化学学科思想和基本观念的形成。这些基本观念又是通过各级主题和具体的课程内容来支撑和建构的。因此,应充分认识到本标准中的“课程内容”不仅规定了学生学习的具体课程内容,而且要求利用这些具体内容帮助学生形成上述核心化学观念。元素观是化学学科观念之一,人教版九年级化学教材中对元素观的构建是循序渐进,螺旋上升的过程。第三单元课题3《元素》是元素观构建的起点教学,也是元素观体现较为集中的一个课题,上好本课题对构建元素观起着至关重要的作用。在《元素》两个课时的教学中对元素观构建关键设计如下:
一、温故而知新,引出元素的概念
教学片断一:
[教师]二氧化碳、氧气分别由什么构成?
[学生]二氧化碳分子、氧分子。
[教师]二氧化碳分子、氧分子分别由什么构成?
[学生]二氧化碳分子由碳原子、氧原子构成,氧分子由氧原子构成。
[展示]二氧化碳分子、氧分子的球棍模型。
[教师]这两种分子中都含有哪种原子?
[学生]氧原子。
[教师]二氧化碳分子和氧分子中的氧原子的质子数分别是多少?
让学生回看教材53页表3-1。
[学生]都是8。
[教师]把质子数是8的这些氧原子统称为氧元素。
[教师]把质子数是1、6、11......称为什么元素?
[学生]氢元素、碳元素、钠元素......
[教师]元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。
[教师]原子是由质子、中子和电子构成,那么元素的概念能否描述为:元素是中子数相同的一类原子的总称或元素是电子数相同的一类原子的总称呢?
多媒体展示以下两个表格:
[学生]三种碳原子的质子数相同都是6,而中子数分别为6、7、8不同;三种氧原子的质子数相同都为8,而中子数分别为8、9、10不同。以上两个表格中数据充分说明,元素是中子数相同的一类原子的总称的说法是错误的。
[教师]请对照教材54页图3-12部分原子结构示意图和回忆离子的形成过程,列举出钠原子和钠离子的质子数、电子数是多少?
[学生]钠原子和钠离子质子数相同都是11,而电子数分别为11、10不同。
[教师]请再举出氧原子和氧离子的质子数、电子数是多少?
[学生]氧原子和氧离子质子数相同都是8,而电子数分别为8、10不同。
[教师]用以上两个实例说明元素是电子数相同的一类原子的总称的说法也是错误的。
设计意图:元素概念是第一课时教学中的一个难点,因为它比较抽象,而且对于“元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称”这一概念学生在没有同位数知识准备时,难以理解,学习元素概念的困难还在于实际应用中与原子混淆。为解决以上难点,我在“教学片断一”中通过设置问题链――逐层分析――得出概念――思维辨析的教学方式,让学生自然地接受元素,并加深对元素概念理解,为元素观的初步建立打下基础。
二、讨论见真知,得出元素守恒观
教学片段二:
[多媒体]讨论,在下列化学反应中,反应物与生成物相比较,分子是否发生了变化?原子是否发生了变化?元素是否发生了变化?
硫 + 氧气 二氧化硫
S O2 SO2
过氧化氢 水 + 氧气
H2O2 H2O O2
[学生]分子发生了变化,原子的种类不变,元素也不会改变。
设计意图:元素观中还包含在化学变化前后元素不变的元素守恒观点,这一观点是元素观的核心点之一,但由于在第三单元课题1分子、原子的学习中,学生已经具有了在化学变化前后原子种类不变的铺垫,本课时又学习了元素的概念,因此对这一观点的学习,是重点但不再是难点了,再者本课时对该观点只是初步学习,因此该观点本课时不宜过度拓展,因为在第四单元利用电解水实验探究水的组成和第五单元课题1《质量守恒定律》的教学中会通过电解水实验分析和水分解的微观过程的动画示意,再进一步深入学习,因此在“教学片段二”中我直接让学生对照实例讨论,初步构建化学变化中原子的种类不变,元素也不会改变的元素观这一核心观点。简明扼要,直击要害。
三、联系微观、实际,突出元素物质观
教学片段三:
练一练
下列说法是否正确,不正确的请加以改正。
1. 水是由一个氧元素和两个氢元素构成。
2. 二氧化硫分子由硫元素和两个氧元素组成。
[学生]1. 水由氧元素和氢元素组成或水由水分子构成......
2. 二氧化硫由硫元素和氧元素组成或一个二氧化硫分子由一个硫原子和两个氧原子构成......
[教师]从宏观角度,物质由元素组成,从微观角度,物质由分子、原子和离子等微粒构成,分子由原子构成。上述的两个习题中提到了分子、原子、元素、物质等概念,它们之间有什么关系呢?请同学们用标箭头的方式把它们之间的关系表示出来。
[实物投影]展示学生的结果。并让他们相互讨论纠错。
[多媒体]:
1.二氧化碳由 组成。
2.二氧化碳由 构成。
3.二氧化碳分子由 构成。
设计意图:虽然学生知道了元素的概念,但对它的认识是表面的、空洞的,那么如何让元素直观和丰满起来呢?那就必须让元素与物质联系起来,在学生已知分子、原子和离子等微观粒子构成的物质的基础上,我注重联系微粒观和生活实际,在“教学片断三”中我采用练习――总结――对比――再练习的方法,让元素与物质联系起来,变得直观具体,看得见也能摸得着。通过讲解、训练和对比,初步构建元素观中的元素组成物质,已发现的100多种元素组成了世界上几千万种物质这一观点。
教学片断四:
[教师]活动一:调查元素在地壳中、空气中、海洋中、生物细胞中、宇宙中等处的分布情况。
[学生]争先恐后的回答并相互补充。
[教师]总结。
地壳中:O、Si、Al、Fe...... 空气中:N、O...... 海洋中:O、H、Cl、Na...... 生物细胞中:O、C、H、N、Ca...... 宇宙中:H、He......
[教师]活动二:调查食品、补品、饮料、调味剂等物质的元素组成情况。
[学生]争先恐后的回答并相互补充。
[教师]展示一:
展示二:
产品名称:自然食用盐
配料表:食盐、碘酸钾、抗结剂
钙(以Ca计)mg/kg≥500
镁(以Mg计)mg/kg≥1000
钾(以K计)mg/kg≥300
碘含量(以I计)20-50mg/kg
净含量:400g
分装者名称:福建福州盐业分公司
[教师]引导学生分析,说明元素存在于物质中,它就在我们身边。当我们身体大量缺少某种元素时,就会生病。我们每天都必须均衡的摄取各种营养元素。最好是从食物中去获得。俗话说得好“药补不如食补”。
[多媒体]1.儿童、青少年缺乏维生素及矿物质元素的症状;
2. 微量元素对人体的作用及适宜摄入量;
3. 一些微量元素的食物来源。
设计意图:在学习元素分布情况时,没有采用教师介绍或阅读记忆的方式而是设计成“教学片断四”中的研究性学习,分小组分任务调查元素的分布情况和收集食品、补品、饮料、调味剂等标签,在小组收集资料和汇总的过程中,让学生切身的感受到元素存在真实性,让元素在学生的脑海中丰富和生动起来,真正意识到元素存在于身边的物质中,巩固元素的物质观。
四、结合元素周期表,探索元素规律观
教学片断五:
[教师]请同学们翻开教材中的元素周期表仔细观察,元素周期表有多少个横行?多少个纵行?
[学生]7个横行,18个纵行。
[教师]一个横行叫做一个周期,一个纵行叫做一个族(8、9、10三个纵行共同组成一个族),元素周期表有7个周期和16个族。
[探究]1.参见教材60页图3-17和61页表3-3,在元素周期表中逐一查询这些元素的有关信息(如它们在周期表中的位置、元素符号、相对原子质量,等等)并将其中标明的元素按照一定的标准进行分类(如含量的多少、属于金属元素还是属于非金属元素等)。
2. 考察每个周期开头的是什么类型的元素,靠近尾部的是什么类型的元素,结尾是什么类型的元素。说明元素之间存在着怎样的规律性联系?
[学生]每个周期的开头是金属元素,靠近尾部是非金属元素,结尾是稀有气体元素。
[教师]除第一周期外,其它周期从金属元素过渡到非金属元素,最后以稀有气体元素结尾,呈周期性变化。
设计意图:通过《元素》第一课时学习,学生对元素的概念、应用和存在有了一个初步的认识,在学生的脑海中已有了常见的一些元素,但是是个别、零碎和局限的。如何让元素系统呢?《元素》第二课时中对元素周期表教学是让元素有序系统的关键一环。初中化学对元素周期表的教学要求是很低的,新课标中要求是:能根据元素的原子序数在元素周期表中找到指定的元素。因为要求低,教师容易忽略该内容的教学,教学中往往是一带而过。只是不利于元素观构建的。元素周期表和周期律是元素观重要组成部分。上好这一课,让元素有序、规律化,是构建元素观的关键点之一。在“教学片断五”中我采用观察、讨论――汇报总结――再探究的教学方法,在课标教学要求范围内的基础上,让学生对元素周期表、周期律有一个初步认识,从宏观角度初步构建元素的规律性观点。
教学片段六:
[多媒体]
以上是1-3周期的元素原子结构示意图,请观察:
1.每一个横行(周期)排列特点。
2.每一个纵行(族)排列特点。
3.每个周期原子结构呈现哪些周期性变化?
[学生]每个周期原子电子层数相同,每个族原子的最外层电子数相同。
每一个周期从左到右,最外层电子数、质子数(或核电荷数)依次增加・・・・・・
设计意图:初中阶段对元素周期表的教学如果只停留“教学片断五”的层面,那么学生对元素周期表的认识只是表面的、浅层的。既然学生已经有了原子结构的基础,我认为可以从原子结构的层面再认识元素周期表,再总结出微观层面的周期律,这样学生对周期表的认识上升一个层次。也从微观角度初步构建规律性观点。
化学基本观念不是具体的化学知识,也不是化学知识的简单组合,它是学生通过学习化学课程后在头脑中提炼的,在考察相关的化学问题时所具有的基本概括性认识。它决定着学生对化学知识的深入理解和灵活应用,对提高学生的科学素养具有重要价值。因此对一种化学观念的构建要有一个完整规划体系。人教版九年级化学教材对元素观的呈现形式是:让学生掌握基本实验技能和空气、氧气的性质和变化的基础上进入微观世界,让学生接受微粒、认识各类微观粒子,帮助学生建立起比较扎实的微粒观,再基于原子概念提出元素概念,逐步构建元素观。这种构建思路是:分子和原子―原子―原子结构―离子―元素―物质分类―化合价―质量守恒定律。再通过化合价、依据化学式和化学反应中的相关计算,帮助学生对元素的认识从定性走向定量。因此对元素观的构建不是仅依赖《元素》这两节课教学就能够完成的,这两节课的教学只是建立起元素观的基本雏形,在后续的教学和训练中还要不断的巩固和提升。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部制订.义务教育化学课程标准(2011年版)[S].北京:北京师范大学出版集团,2012.1
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关键词:油菜营养素;定性检测;实验探究;微型实验
文章编号:1005?C6629(2014)7?C0070?C02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 问题的提出
油菜是人们喜食的主要蔬菜之一。据营养学家分析,油菜中含有丰富的营养素,在膳食中适量食用油菜,可以维持身体中营养素的平衡[1]。我们参考文献[2]中定性鉴定茶叶中某些元素的方法,就油菜中的营养素蛋白质、维生素、钙、磷、铁、锌、镁、钾、钠、铜、锰[3],利用常用仪器、微型实验进行了实验探究。实验结果表明,油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷。参考实验结果与方法,把该实验设计为学生探究性实验,既能提高学生学习兴趣,也利于学生正确认识化学对人们生活与健康的影响,强化化学与生活的联系。
2 实验部分
2.1 实验用品
仪器与材料:托盘天平、烧杯若干、研钵、胶头滴管若干、铁架台、长颈漏斗、玻璃棒、离心机、离心管、白色点滴板、黑色点滴板、恒温水浴锅、药勺、试管夹、纱布、滤纸、小刀
试剂:活性炭、NaOH溶液(5%、10%、20%、30%、40%)、HCl溶液(0.5 mol/L、1 mol/L)、高锰酸钾稀溶液、淀粉碘化钾溶液、碘水、饱和KSCN溶液、0.05 g/mL Na3[Co(NO2)6]溶液、饱和BaCl2溶液;钙试剂(1g指示剂与100g NaCl研细混匀)、镁试剂(0.5 g/L,溶解0.05g对硝基偶氮间苯二酚于10mL 2 mol/L NaOH中)、双缩脲试剂(双缩脲试剂A:质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液;双缩脲试剂B:质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液)、钼酸铵溶液[0.1 mol/L,把124g(NH4)6Mo7O24?4H2O溶解在1L水中,后把所得溶液倒入1L 6 mol/L HNO3中。把溶液放置24h,取其澄清溶液](以上试剂均为分析纯)试样:新鲜油菜2.2 实验原理
我们所探测的是油菜本身液汁中的营养素,只要把油菜洗净切碎,在研钵中研碎,用口罩布挤出液汁,通过脱色、离心、分离,处理为接近无色的溶液,即可利用物质(元素)特征反应来检测。它们各自的特征反应如下:
在碱性条件下,蛋白质分子中的肽键与Cu2+作用,形成紫色或紫红色的络合物[4]。
Mg2+与对硝基偶氮间苯二酚(镁试剂)的碱性溶液反应生成天蓝色沉淀。镁试剂在酸性溶液中显黄色,在碱性溶液中显紫红色,被Mg(OH)2吸附后显天蓝色[7]。反应式为:
2.3 试样处理
称取100g油菜,洗净沥干,用刀切成小段后放入研钵中研磨,研碎后将汁和渣转入盖在200mL烧杯口上的纱布上,用纱布将油菜汁拧入烧杯中,可得到60mL液体。向烧杯中加入一勺活性炭,用玻璃棒搅拌后将烧杯中的液体转移至离心管中进行离心操作,离心后将上层液体倾入100mL烧杯中。如此重复脱色3~4次后把得到的液体用8层滤纸进行过滤,得到40~45mL稍显黄色的试液。
2.4 实验探究
2.4.1 油菜中维生素C的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内,分别滴入3d试液,再分别滴入1d KMnO4稀溶液(1d淀粉碘化钾溶液;1d碘水),做3次平行实验,观察、记录实验现象(紫红色逐渐褪去,蓝色逐渐褪去,黄色迅速褪去),作出判断(含有维生素C)。
2.4.2 油菜中蛋白质的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内,分别滴入3d试液,后滴入2d双缩脲试剂A,再滴入2d双缩脲试剂B,做3次平行实验,观察、记录实验现象(出现紫色),作出判断(含有蛋白质)。
2.4.3 油菜中铁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内,分别滴入3d试液,后分别滴入1d 0.5~1 mol/L HCl溶液,再加入1d饱和KSCN溶液,做3次平行实验,观察、记录实验现象(浅红色);在该实验条件下(针对0.5~1 mol/L HCl)做空白实验(无色),作出判断(含有铁)。
2.4.4 油菜中钙元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内,分别滴入3d试液,后分别滴入1d 5%~40%NaOH溶液,再用药勺小头的背面加入少许钙试剂,做3次平行实验,观察、记录实验现象(由蓝色迅速变为酒红色),作出判断(含有钙)。
2.4.5 油菜中镁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内,分别滴入3d试液,后分别滴入1d 5%~40% NaOH溶液,再用玻璃棒蘸取少许镁试剂接触试液,做3次平行实验,观察、记录实验现象(出现天蓝色),作出判断(含有镁)。
2.4.6油菜中钾元素的定性检验
取1mL试液于离心管中,加入5d 0.05g/mL Na3[Co(NO2)6]溶液,水浴加热3~5min,做3次平行实验,观察、记录实验现象(出现黄色沉淀),作出判断(含有钾)。
2.4.7 油菜中磷元素的定性检验
取2mL试液于离心管中,加入20d钼酸铵溶液,水浴加热5min,冷却静置24h,做3次平行实验,观察、记录实验现象(出现黄色沉淀),作出判断(含有磷)。
3 结论与讨论
实验表明油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷营养素,在日常生活中我们可以通过适量食用油菜来摄入这些营养素。需要注意现做现切,切好的油菜不宜久放,适宜用大火爆炒,这样烹制出来的油菜既可以保持鲜脆的口感,又可以使营养成分最大程度地保留下来[11]。试样处理时,最好参照2.3进行。油菜中含有的锌、锰、铜等元素,在本实验条件下没有检出,原因有待进一步研究。该实验内容与人们的生活、健康密切相关且生动、有趣、实用、安全、可靠、灵敏度较高,仪器简单、污染小、成本低,每个学生都可以动手操作。
参考文献:
[1][3][11]崔钟雷.生活宜忌1500例[M].哈尔滨:黑龙江美术出版社,2012.
[2]李梅,韩丽,梁竹梅.化学实验与生活(第2版)[M].北京:化学工业出版社,2009.
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[8]华中师范大学,东北师范大学等.分析化学[M].北京:高等教育出版社,2001.
关键词:高三化学;实验复习;教学方法;策略
高中学生在高一、高二在化学的学习中就已经接触到了化学相关实验,有很大一部分学生通过一些有趣的实验对学习化学产生了浓厚的兴趣。在进行高三化学实验复习课堂的教学时,化学老师已经不能依靠高一、高二的教学方式,必须在有限的复习时间内对学过的化学实验知识进行整合,持续保持学生对化学的研究热情。以下主要阐述怎样的化学实验整合方式对学生理解知识和巩固知识有很好的效果。
一、高三化学实验复习课堂教学现状
在高三化学实验复习课堂中主要的特点就是老师一味地灌输知识,课程结构的设计较为严谨,对化学知识点中存在的难点及易错点进行了详细的归纳、总结,但是却严重忽视了与学生的互动,老师对学生实际掌握知识的情况并没有了解清晰,学生在学习的过程中也很难抓到自己需要补充的内容。
另一方面还存在的问题有,在化学实验课程中,老师一般情况下通过对知识的梳理之后就设置一定的实验让学生进行练习,对于实验内容的设计比较简单,根本没有给学生留有一定的时间来进行探究,学生实际上并没有完全参与到实验教学中,思维能力也没有得到提升。
二、整合设计高三化学实验复习课程
对高三化学实验课程内容的设置,除了要对现有知识进行梳理整合,还要对高一、高二学习到的知识侧重点进行回顾,从这两个方面出发设计的实验课程对化学知识的整合是多维层面的。
(一)对不同阶段的化学知识进行整合
1.在具体设置高三化学实验复习课程的时候,不可能对已往的实验知识进行全部的重新教学,应该针对学生的实际情况,选择学生容易遗忘或者实验重要性较高的内容进行教学。比如说粗盐的提纯实验、有明显颜色变化K2CrO7/K2CrO4物质的酸碱平衡性能、卤素单质的置换实验等,这些实验应用在课堂上的可行性较高,只需要通过试管就可以体现出实验的效果,值得在具体的实验课程中开展。
2.学生在学习部分元素化合物的实验时,不同元素之间没有进行一定的整合,致使学生所掌握的知识水平也存在一定的局限性。所以在开展高三化学实验课程时,可以对化学学习中所涉及的不同元素化合物进行有效的归纳整合,不仅能提高学生化学复习课程的效率,而且对学生所学的化学知识进行了一定的系统化,加深了学生对相关知识的理解。
3.考虑到不同学生对化学知识的掌握程度不一,只开展简单的化学实验显然不能满足知识层次不同学生的需求,所以在实际设计化学实验课程的过程中应该添加一些解决疑难问题的实验,通过老师的正确指导对学生进行启发,满足基础较好学生思维层次的不断提升。这些实验教学对高三学生来说是很大的突破,学生在一定的基础知识和相应原理的基础上能解决很多实际问题,不断开发了自身的认知思维。
(二)对零散的实验进行整合
在高三化学复习课中元素化合物的相关知识一直是教学的重点,在考试中学生经常由于化学元素知识的掌握过于零散,导致经常产生一些不必要的错误。在设置高三化学实验课程内容的过程中,老师应该对这部分知识进行系统化、规律化的整合,具体来说,老师可以从元素周期表出发,对其中所包含的知识进行串联和网络化,另外通过相应的实验作辅助,合理连接不同元素的知识点。
比如说,在进行实验“氯气的制备与性质”时,要注意该实验中涉及的关键环节,在学习氯气的性质课程内容时,我们了解到氯气有多种性质,氯气的燃烧和漂白作用都需要一定的条件,而在实际进行该实验的过程中我们不可能把实验中涉及的所有内容都进行实际的操作,只需要将实验内容进行一定的微型处理。在对氯气的制备原理进行对比实验时,尽量选取步骤简单的实验,考虑课堂时间的有限,通过运用较少的实验试剂以降低有害气体的排放。经过微型实验的教学不仅能达到实验的目的,而且提高了实验教学效率。
(三)对学生思维层次的整合
在高一、高二化学知识的学习过程中主要是对新知识的引入,而通过实验对新知识的引入能增强学生学习化学的兴趣,而在高三对化学实验的学习就不能仅仅局限在对基础知识的整合上,应该以整合知识为基础,逐渐形成学生学习化学的体系,在重组化学基础知识的基础上对学生学习化学的思维层次进行整合。
化学实验的内容多种多样,涉及的实验主要考查的知识有:实验的原理;常见物质的检验;物质的提纯、分离及制备;对一定量浓度溶液的配置;测定pH值等,近年来对一定量浓度溶液的配置实验考查的情况比较多。所以,针对学生已经了解到元素反应的基本概念理论,及元素化合物的性质,通过进行实验“过氧化钠与水反应后滴加酚酞褪色的原因分析”后学生不单实现的是相关知识的巩固学习,而且在一定认知冲突中激发出了学生探索、研究知识的积极性。老师的复习效率有很大的提高,也实现了综合性的三维目标。总之,在高三之前对实验的目标进行分解,而在实际高三的实验课程中将教学目标转移到实验的基本素材上,把知识进行综合,提高学生解决问题的能力。
化学本身就是一门实验科学学科,通过对化学实验的学习不仅能锻炼学生的动手操作能力,而且能加深学生对化学相关理论知识的巩固。通过一定的实验,使得化学学习不再枯燥,化学知识变成了生动有趣的实验,学生的学习兴趣提升,也能拓展到学生的个性化发展。所以,在高三化学实验复习课程的设置上学生及老师都应该重视对实验课程的学习,其次,选择恰当的实验内容,逐渐把化学实验教学变成开拓思维和探索专业知识的有效工具。
参考文献:
[1]辛丽静.高三化学复习课变式教学策略研究[D].湖南师范大学,2014.
关键词: 城市土壤 重金属污染 人体健康
城市人口集中,工业发达,交通拥挤,人类活动影响强烈,城市土壤作为地球生物圈的一个组成部分,有一定的生态、环境和经济功能。城市土壤中污染物主要是重金属、多环芳烃和多氯联苯,其中以重金属污染最为严重,因此,城市土壤中重金属已被许多学者作为指示城市环境污染程度的一个非常有用的指标。
目前,对于重金属主要有以下几种看法:(1)重金属是指原子密度大于5.0g/cm■或6.0g/cm■的金属元素,这一大类元素大约有40种。(2)元素周期表中原子序数大于钙的金属元素,即从钪起为重金属。(3)重金属即为有毒金属。
上述三种定义都欠准确。例如,尽管金属铝的原子密度只有2.7g/cm■,但在对环境造成污染和对生物健康表现出极大的伤害酸性环境中,它的毒性随着溶解性的增加而增加。鱼鳃对铝离子中比较敏感,阿尔茨海默氏病是铝累积在脑中而引发的疾病。而某些元素的原子密度虽然大于5.0g/cm■或6.0g/cm■,但并没有表现出潜在的毒性。
重金属作为一类特殊的污染物,具有明显地不同于其他污染物的特点:第一,重金属在环境中不会被降解,主要通过沉淀—溶解、氧化—还原、络合或螯合作用、胶体形成、吸附—解吸等一系列物理、化学以及生物作用进行迁移转化,参与和干扰各种环境生物地球化学过程和物质循环过程,最终以一种或多种形态长期滞留在环境中,造成永久性的潜在危险。第二,有些重金属是生物生长发育所必需的营养素,这些因素具有很强的生物富集能力,只有超过一定浓度时,它们才被称为污染物,会产生更高的生物积累,并对生物的生长发育产生副作用;有些重金属为生物的生长发育非必需,它们具有与许多矿物营养因素相同或相似的外层电子层结构,能通过扩散和细胞膜渗透而进入生物体内,发生生物累积。这些金属在环境中只要微量存在,即可产生毒性效应,影响生物的生长发育。第三,环境的中某些重金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的重金属化合物,如汞的甲基化作用。第四,重金属在进入生物体后,不易被排出,在生物链中的生物放大作用十分明显,在较高级的生物体内可成千上万倍地富集起来,然后通过食物链进入人体,在人体的某些器官中蓄积起来,造成慢性中毒,影响人体健康。
因此,土壤重金属污染不仅影响土壤的性质,而且关系到植物、动物甚至人类的健康,而且一旦土壤被重金属污染,就很难彻底消除。由于重金属污染物具有多源性、隐蔽性、一定程度的长距离传输性和污染后果的严重性等特征,因此应该特别注意防止土壤的重金属污染。
重金属元素进入城市土壤后,由于其迁移性极低和难以被微生物分解的特性而被累积于城市土壤中,然后通过风力、水力或植物等介质最终危及人类健康和恶化生态环境。在人体中,每时每刻都在进行着化学元素参与其间的高度精细的化学反应。化学元素不仅是构成人体的基本材料,而且在人体的生长、发育、疾病、死亡中起着非常重要的作用。人类在长期发展过程中,经过反复的适应与驯化,形成了具有调节自己的生理功能来适应不断变化的环境的能力。人类的疾病多是机体在化学性因素、物理因素和生物性因素作用下,功能、代谢及心态上发生的病理变化到一定程度所表现出来的特殊临床症状。
决定某种化学元素对人体有害或无害的重要因素,主要是元素的量。德国科学家在研究生物必需元素时,发现植物缺少某种元素不能成活,元素适量时茁壮生长,当元素过量时就显示出对植物的毒性,甚至死亡。重金属摄入人体内,一般不会发生器质性损伤,而是通过化合、置换、络合、氧化还原、协同或拮抗等化学的或生物化学反应,影响代谢过程或酶系统,所以毒性的潜伏期较长,往往经过几年或几十年时间才显示出对健康的病变。已有研究表明:某些有毒的重金属严重地影响人类健康。
重金属与人体健康的部分调查情况:(1)对人的肝有影响的是As、Be;(2)对人的肾有影响的是Cd、Hg、Pb;(3)对人的生殖有影响的是As、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Se、Tl;(4)对人的神经有影响的是As、Hg、Mn、Ni、Pb、Sn、Tl;(5)对人的视觉有影响的是Hg、Pb;(6)对人的免疫有影响的是Ni;(7)对人的呼吸有影响的是Cr、Ni、V、Pt;(8)对人的皮肤有影响的是As、Cr、Ni;(9)对人的心血管有影响的是As、Cd、Pb;(10)对人的血液有影响的是As、Cu、Pb。
近一个世纪来,各国癌症发病率一直处于上升状态。特别是20世纪70年代以来,癌症的发病率在大多数国家居于前三位,病人人数逐年增多。近年来,世界卫生组织的报告认为引起癌症的主要原因是环境因素,因此,癌症病因及其防治成为科学研究的关系大致可以分为三类:已肯定具有致癌作用元素、可疑致癌元素和促癌元素。
重金属元素与癌的部分调查情况:(1)已被确定为致癌的元素有As、Cd、Hg、Ni、Pb、Cr、Sb;(2)可疑致癌的元素有Be、Co、Cd、Se、Tl、Zn;(3)促进致癌的元素有Cu、Mn。
参考文献:
[1]王友保,王兴明,潘超,刘登义.芜湖市工业区土壤重金属形态分布特征[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2005,(03).