浅谈如何发展学生设计有机化学实验方案的能力

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）2-0200-02

化学是建立在实验基础上的科学。分析历年各省市高考化学实验试题，不难发现，有机化学实验题的比重越来越大，其中的一些实验题就需要学生自主设计完整的实验方案或其中的某些部分。这就要求教师通过有机化学实验教学来训练学生化学实验的基本操作技能，使学生掌握教材上介绍的有机实验方法，并了解常见有机物的制备和合成方法及其实验方案的设计，从而进一步加深对有机化学理论知识的理解，培养学生的实验能力。下面就如何引导学生设计有机化学实验方案谈谈本人的观点。

一、要设计一个有机实验方案就必须了解有机化学反应的特点

1."慢"。有机反应往往是缓慢的，需要一定的时间。当然，有些有机反应也可进行得相当快，如有机炸药的爆炸。但有些有机反应则需要几十小时或几十天甚至更长的时间才能完成，因此在实验室进行有机反应时，我们常采用加热、加催化剂或光照等手段，以加速反应。

2."杂"。在有机化学反应进行时，常伴随有副反应发生，反应后产生复杂的混合物（个别的还难以分离），使主要的反应产物大大地降低。因此，与一般无机化学反应不同，有机反应往往并不是按照某一反应式定量地进行的，但我们可以通过控制反应条件，使用不同的试剂，选择最有利的反应，以提高目的产物的生成率。

3."变"。每一个化学反应的发生都要在一定的条件下进行，反应条件的变更往往会导致完全不同的产物。因而有机化学反应的条件控制要求十分严格。所以，要掌握一个有机化学反应，需特别注意反应发生时的外部条件，比如温度的控制、反应介质的控制等等。

二、发展学生设计有机化学实验方案能力的策略

学生了解了有机反应的特点，教师才能用适当的教学策略加以引导，发展学生设计有机化学实验方案的能力。

1.引导学生密切关注反应物和生成物的特点，进行实验设计。

如：很多有机化合物沸点低、易挥发，为了防止损失，所以要使用冷凝回流装置。又如：很多有机物是有毒性的，实验中要尽量防止其挥发。又如：反应中生成的有毒和刺激性气体(如卤化氢)或反应时通入反应体系而没有完全转化的有毒气体(如氯气)，进入空气中会污染环境，此时应设计尾气吸收装置吸收有害气体。

2.引导学生密切关注反应条件，进行实验设计。因为有机反应往往速度缓慢，需要通过加热、光照等手段提高反应速度；有的 反应为了减少副反应的发生，需要将温度控制在一定范围内；对于某些反应，还需要加入催化剂使反应速度大幅度提高，这都属于实验条件的控制。

例如需要加热提高反应速度的实验：

（1）用酒精灯直接加热的实验有

①实验室制甲烷；②实验室制乙烯；③实验室蒸馏石油；④煤的干馏；⑤含醛基物质与新制Cu(OH)2悬浊液反应；⑥制取乙酸乙酯。

（2）水浴加热的实验有

①苯的硝化反应(50℃～60℃水浴)；②银镜反应(温水浴)；③酚醛树脂的制取(沸水浴)；④乙酸乙酯的水解(70℃～80℃水浴)；⑤蔗糖的水解(热水浴)；⑥纤维素的水解(热水浴)。

例如需要硫酸做催化剂的实验：

（1）稀硫酸在其中只作催化剂的实验有

①酯类的水解；②麦芽糖的水解；③淀粉的水解；④纤维素的水解(70％的硫酸)；⑤蔗糖的水解。

（2）浓硫酸在其中既作催化剂，又作脱水剂和吸水剂的实验有

①实验室制乙烯；②苯的硝化反应；③乙酸乙酯的制取；④硝酸纤维的制取。

3.引导学生关注产物的处理，进行实验设计。

有机化学反应极为复杂，常常有许多副产物和目的产物混在一起，因此，在有机化学实验中必须使用各种方法把这些杂质除去。由于有机物多为分子晶体，沸点较低，因此常采用蒸馏（蒸馏烧瓶中）的方法进行分离，例如石油的分馏。又由于有机分子的极性较弱，多数难溶于水，因此萃取分液（分液漏斗中）也是常用的分离方法，而在无机物分离时应用广泛的过滤、结晶等方法在有机物分离时则不常用。

（1）分离

常见不同状态的有机混合物的分离方法如下表：

有机混合物 分离方法 使用主要仪器

气体混合物 洗气 洗气瓶

不相溶的液体混合物 分液 分液漏斗

相溶液体（沸点差距大） 蒸馏 蒸馏烧瓶

（2）除杂质

常见有机化合物中含有的杂质、除杂试剂和方法如下表：（括号内为杂质）

有机混合物 常用除杂试剂 方法

①CH4(C2H4) 溴水 洗气

②CH3CH2Br（乙醇） 水 分液

③CH3CH2OH(H2O) 新制生石灰 蒸馏

④乙酸乙酯（乙酸） 饱和Na2CO3溶液 分液

⑤苯（甲苯） 高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液 蒸馏

⑥溴苯（溴） 氢氧化钠溶液 分液

⑦苯（苯酚） 氢氧化钠溶液 分液

⑧硝基苯（硝酸、硫酸） 氢氧化钠溶液 分液

综上所述，在学生进行有机化学实验设计时，教师要引导学生从有机化学反应入手，在系统、全面地考虑反应物与生成物的特点、实验条件的控制、生成物的分离、仪器的选用与连接等事项的基础上设计实验方案，同时要鼓励学生大胆地提出自己的设想，并主动与组内同学、与老师进行讨论交流。通过反思与自评，发现自己与他人的长处以及存在的问题，提出进一步完善和改进的具体建议。