物质结构研究方法及实验的演变
物质构成之谜是自古至今人们一直在探索的重要课题。到了近代这个课题取得了很大的成果，这些成果的取得过程是一个曲折的复杂的艰难的探索过程，这些成果的取得是得益于科学知识的不断积累，更重要的是得益于实验方法的改进和实验手段的突破。对物质结构研究方法及实验的演变过程作一个回顾是非常有益的。
一、哲学思辨
早在周代，我们的祖先就提出了五行说，即万物由金、木、水、火、土五种物质原料构成的，《周易》中有“太极生仪，两仪生四象，四象生八卦”的以太极为世界本源的观点，在汉代出现了天地万物由“元气”组成的哲学观。古希腊人认为水、火、空气和泥土是构成万物的基本元素。古希腊哲学家德漠克利特把构成物质的最小单元叫做“原子”。中国战国时的墨翟也有“端，体之无厚，而最前者也”的原子观，由于科学技术落后，古人的研究只能停留在思辨和猜想的方法上。
二、显微技术极其演变
300年前，英国科学家R·玻意耳提出化学元素的概念；100多年前，俄国科学家门捷列夫从已发现的元素中发现了规律性，制成了元素周期表预言了未发现的元素的特性，进而人们了解了一切物质都是由元素组成的，每一种元素都有化学性质相同的原子，不同的原子以不同的结构组成了各种分子，万物由分子组成，深入了解物质结构及分子结构，深益于显微镜的发明和改进。
1671，荷兰人雷文克虎发明了光学显微镜虽然与观察分子层次的物质结构还相差很远，但为研究物质结构，提供了非常重要的思想方法。1912德国物理学家劳厄发现X光在物质上的衍射现象，1913年英国物理学家布喇格用之研究固体的微观结构，可以获得X光的衍射花纹，并反映出原子的空间分布状况。1925年法国物理学家德布罗意提出一切物质都具有波动性的理论。1927年美国科学家截维逊和革未发现电子在晶体上有衍射花纹，这样征实了德布罗意的理论，但更重要的是，1932年科学家卢斯和克诺尔由此制造出了世界上第一个电子显微镜，成为研究分子结构的有力工具。
1978年，瑞士苏黎世国际商用公司实验室的科学家罗雷尔和一位德国研究
生宾尼格在1981发明了可“看见”原子的显微镜，即扫描隧道显微镜，并于1986年与电子显微镜发明人卢斯卡分享了诺贝尔物理学奖。随后又发现了原子力显微镜等一系列扫描探针显微镜（SPM S）V最近几年内各国科学家利用SPM S揭示一系列原子、分子世界的图像，终于使人们可直观地“看”到原子、分子的庐山真面目，另外也为纳米技术的开发利用奠定了基础。
显然，“显微”的实验思想是分子层次上物质结构研究的基本方法论。但无论显微技术如何高明，也解决不了原子的内部结构问题，进一步研究原子结构，必须依赖新的实验方法。
三、“轰击”实验及其演变
自从汤姆逊发现了电子，揭开了研究原子内部结构的序幕，从1901-1908年由佩兰、开尔文、汤姆逊等人提出了多种原子结构模型，但都经不起卢瑟福α粒子散射实验的检验，卢瑟福及其合作者根据大量α粒子轰击金泊后向各个方向偏转的比例，提出了原子的核式结构模型。
1919年，卢瑟福用粒子轰击氮原子，从氮原打出了质子，此后，人们用同样的方法从别的原子核中也打出了质子，从而征实了原子核中有质子。
用同样的实验思想，查德威克用钋放射源发射α粒子轰击铍板，铍板放出一种看不见的中性粒子，这种中性粒子又从石蜡中打出了质子，经过能量计算，这种未知的中性粒子正是为卢瑟福所预言的中子。质子、中子的发现为原子核结构的认识奠定了基础。
之后，卢瑟福、查德威克、布拉开特等人用α粒子轰击的方法使很多原子核发生了人工转变，使原子核结构的认识又进了一大步。
为了击破更多的原子核，以研究原子核的内部结构，卢瑟福曾宣称需要更大能量的轰击粒子。由此人们开始认识到利用实验条件加速粒子，向各种原子轰击是进一步实现核转变以认识核结构的关键所在。1925年美国的布赖特、托夫、达耳首先建造了一个可以产生几百万伏高压的变压器，并且把这电压加在可用于加速粒子的管道上，形成了高压加速器的雏形。1931年，美国普林斯顿大学的范德格拉夫发明了一种能有稳定输出的高压发生器，建造了第一个加速器。1932年欧内斯特·劳伦斯在美国伯克利大学建造了第一台回旋加速器。其后在许多先驱者的艰苦卓绝的探索中各种加速器应用而生，比如静电加速器、微波加速器、
同步加速器的变形和发展。借助于加速粒子轰击（或对撞）的方法及与之想配套的各种粒子探测器等手段，科学家基本上认识到了原子结构，原子核的结构，发现了许多新粒子，提出了强子结构的夸克模型及物质结构的标准模型。
加速器现在广泛应用于医学、工业及科学研究的许多领域，但最初的开发动机在于轰击原子核以研究其内部结构，而它的思想方法是粒子轰击实验的演变。由此，我们可以这样认为，α粒子的散射实验的意义不仅仅在于发现了原子的核式模型，更重要的是提供了一种研究物质微观结构的思想方法，在物质结构探源的历程中具有划时代的意义。
四、新的困惑及相应的探索
粒子物理学取得了很大的进展，标准模型也有了很大的成功之处，但仍存在着许多尚待解决的问题。特别是夸克“禁闭”，基本力的统一等问题。对这些问题的研究要求有更高能量的粒子去轰击或碰撞，亦即需要更高能量的加速器和对碰机。但随着对能量的要求的提高，加速器的造价也越来越昂贵，如建造利用超导磁体的Tev（太电子伏）级的加速器，其直径达27公里，建造费用需几十亿美无。美国曾打算建一台超级超导对撞机（SSC计划），这台加速器的粒子运行轨道有87公里长，造价预计达百亿美元，美国政府不堪重负，计划破产。可以想象，其它国家更是望尘莫及。
70年代中期提出的物理大统一理论（GUT）激起了人们寻求突破标准模型、检验GUT的强烈兴趣，而加速器的能量远达到大统一所要求的～1016Gev。这预示着，物质探源的道路上若要进一步突破，则需要实验思想方法上的突破。
解决高能量粒子问题，人们从两个方面进行着努力。其一是对加速器的原理和技术进行根本性改革。现已有了不少改革方案和设想。例如利用集体相干场来加速，加速率可达到每米100Gev；利用激光加速可达每米几百Gev；利用晶格内部的场加速可达每米1Tev。当然这些方法尚在探索中。其二是返回非加速器实验。非加速器实验就是不使用加速器手段进引的粒子物理实验。如果从1912年发现宇宙射线实验算起，非加速器实验有过一段辉煌时期，后来50年代出现的加速器一度成为粒子物理实验研究的主流。当加速器在“高能区”研究失效后，非加速器实验研究开始复兴。特别是美国超级超导对撞机建造计划下马后，一批在加速器实验上卓有成效的物理学家，包括几位诺贝尔奖得主，也转向应用非加
速器实验，如利用极低宇宙线本底环境中进行的地下实验和核谱学实验来研究质子衰变、无中微子双β衰变、大气中微子振荡及寻找磁单极子等，取得了一定的成果。另外人们也在期待有更新的适宜的实验方法的发明以支持物质结构的更深层次的研究。根据以上分析可以看出，人们对物质结构及本源的探索由浅入深经历了四个阶段，每个阶段都有相应的方法和实验的支持。
知识的积累是实验方法创新的前提，而实验方法的创新是物理研究突破的前提，物理学是一门实验科学，实验方法的创新是物理学每一步发展所依赖的必要条件。
第二单元 研究物质的实验方法 学海导航 一、 物质的分离和提纯 根据混合物中各物质溶解性、沸点、被吸附性能及在不同溶剂中溶解性的不同，可以选用过滤和结晶、蒸馏（或分馏）、纸上层析、萃取和分液等方法进行分离和提纯。 分离提纯方法 适用范围 实例 过滤 固体与液体不互溶的混合物 粗盐的提纯 结晶与重结晶 混合物中各成分在溶剂中溶解度不 同，包括蒸发溶剂结晶和降温结晶 分离NaCl 和KNO 3的混合物 蒸馏（分馏） ①难挥发的固体杂质在液体中形成 的混合物 ②互溶液体沸点有明显差异 蒸馏水、无水乙醇的制备、石油的分馏 CCl 4(沸点76.75℃)和甲苯（沸点110.6℃）混合物的分离 层析 被吸附能力不同的物质的分离 红、蓝墨水混合物中的不同色的分离 分液 两种互不混溶的液体混合物 CCl 4和水的分离 萃取 溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不 同 利用CCl 4从溴水中萃取溴 注意：不同的分离方法都有一定的适用范围，要根据不同混合物的性质选择合适的方法进行分离，且有时需要多种方法配合使用。 二、 常见物质（离子）的检验 物质（离子） 方法及现象 CO 3 2－ 与含Ba 2+的溶液反应，生成白色沉淀，该沉淀溶于硝酸（或盐酸），生成无色无气味、能使澄清石灰水变浑浊的气体（CO 2）。 SO 42－ 与含Ba 2+的溶液反应，生成白色沉淀，不溶于稀盐酸。 Cl － 与硝酸银溶液反应，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。 NH 4+ 与NaOH 浓溶液反应，微热，放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的刺激性气味 气体（NH 3）。 Na + 焰色反应呈黄色 K + 焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃） I 2 遇淀粉显蓝色 蛋白质 灼烧 有烧焦羽毛气味 三、 溶液的配制及分析 1． 物质的量浓度、溶液体积、溶质的物质的量相互关系 V n c B B = ， B B c n V = ， V c n B B = 2．配制一定物质的量浓度的溶液 主要仪器：容量瓶、烧杯、玻棒、胶头滴管、量筒、托盘天平及砝码、药匙 操作步骤：计算—称量—溶解—移液—定容 注意事项：①容量瓶不能配制任意体积的溶液；不能用作反应容器；不能直接在其中进
自然科学是指研究自然界的物质结构、形态和运动规律的科学。 人文社会科学是人文科学和社会科学的总称。 人文科学原指同人类利益有关的学问，有别于在中世纪教会中占统治地位的神学。后来含义几经演变，其狭义指对拉丁文、希腊文、古典文学的研究，包括哲学、经济学、政治学、史学、法学、文艺学、伦理学、语言学等。 社会科学是指以社会现象为研究对象的科学，如政治学、经济学、军事学、法学、教育学、文艺学、史学、语言学、民族学、宗教学、社会学等，其任务是研究并阐述各种社会现象及其发展规律。 从上述定义看出人文科学和社会科学难以明确区分，二者都与人类的教养和文化、智慧和德行有关。其区别在于人文科学直接研究人的需要、意志、情感和愿望，强调人的主观心理、文化生活等个性方面；社会科学强调人的社会性、关系性、组织性、协作性等共性方面。 理解“人文素养”，遵循字面内涵表述组合意义就是最实际、最便利的途径。“人文”，在这里当为确定的“人文科学”（如政治学、经济学、历史、哲学、文学、法学等）；而“素养”肯定是由“能力要素”和“精神要素”组合而成的。我看所谓的“人文素养”，即“人文科学的研究能力、知识水平，和人文科学体现出来的以人为对象、以人为中心的精神――人的内在品质”。 人文素养的灵魂，不是“能力”，而是“以人为对象、以人为中心的精神”，其核心内容是对人类生存意义和价值的关怀，这就是“人文精神”。这其实是一种为人处世的基本的“德性”、“价值观”和“人生哲学”，科学精神、艺术精神和道德精神均包含其中。它追求人生和社会的美好境界，推崇人的感性和情感，看重人的想象性和生活的多样化。主张思想自由和个性解放是它的鲜明标志，它以人的价值、人的感受、人的尊严为万物的尺度，以人来对抗神，对抗任何试图凌架于人的教义、理论、观念、进行中事业及预期中目标，对抗所有屈人心身的任何神圣。 现实中，我们可以大致上把“人文精神”与“人文素养”等同使用。因为，如同具有“达标”的自然科学能 力却不见得具备“达标”的“科学精神”一样，具有“达标”的人文科学的知识及处理人文活动的能力，也不见 得同时具备“达标”的人文精神。人文精神才是人文素养的根本特征。举个例子：在历次政治运动中，许多受到主流社会迫害的中上层人士，都不同程度地受到过来自下层社会群众的同情和关照，这让“走资派”、“反动学术权威”等被专政人士曾大发感激、感慨之情。而那些对落魄者不歧视不加害的“草民”，虽然缺乏人文科学素养，甚至不具备接收革命教育的起码的文化素养，但他们在那个把人文当垃圾的社会环境中，却是真正具有人文精神的精英分子。 个人的人文素养的质量是个人健康发展的结果；社会的人文素养质量是一个社会汲取历史经验教训、积累文明成果的结果――“文明成果”的最重要部分，衡量“社会文明”的尺度，也是“社会文明”的标志。 文明、进步的“发展”，不可以和人文精神相违背、相脱离。否则，科学技术的发展，经济总量的发展，军事力量的发展，社团组织的发展……都会成为压制、残害甚至毁灭人类的野蛮力量，并且，这些东西发展越快、成就越大，它所制造出的痛苦和灾难就越大。 社会在“持续”，生活在“继续”，在这个过程中，“如果人文素养含量”被批量式“剔除”，或持续降低，那就和真正的发展毫无关联。如果将此持续和继续状态称之为“发展”，就需要为此定性：退步的“发展”，反
实验设计方法㈠ 统计学设计方法按因素分为： 单因素：完全随机，配对设计，序贯设计。 两因素：配伍组设计（随机区组设计），均衡不完全配伍组设计 配对设计，两层次分组设计。 三因素：拉丁方设计，尧敦方设计，裂区设计。 多因素：析因设计，正交设计，均匀设计。 嵌套设计，重复测量设计，调查设计，诊断试验。 一、完全随机设计(Complete random design) （一）概念 ?完全随机设计：又称简单随机分组设计，将受试的对象 随机地分配到各处理组（水平）进行试验，或从不同总 体中随机抽样进行观察。 ?是最简单、最易于掌握的设计方法。 ?可设置两个组，也可设置多个组，可设置2个以上的水平。 ?设计中未考虑非处理因素的影响。 （二）应用条件 １.应用条件： ①计数、计量、等级分组资料； ②适合于样本内个体变异较小的情况； ③注意各组的均衡和可比性。 ④各组样本含量可以不等，但最好是n1 = n2 2.缺点： 只能分析单因素。因工作量大，统计效率低。 （三）实验设计方法 ?单因素多水平完全随机设计：将符合实验要求的观察对象随机分配到n个水平组中。 ?单因素g水平组内完全随机设计：研究某药物治疗某疾病，比较该药物对不同年龄段病人的作用，可采用随机抽样，分别从该疾病的老中青三个总体中随机抽取所需要的样本，比较观察。完全随机设计多组试验 二、配对设计(matched-pairs design) 配对设计：是将条件相同或相近的受试对象按某些特征或条件配成对子，然后把每对中两个受试对象随机分配到不同研究组，这种设计称配对设计。可分为四种： (一)前后配对设计 (二)左右配对设计 (三)异体配对设计 (四) 配对设计与完全随机设计比较 (五)交叉配对设计 （一）前后配对设计 指同一批实验对象，施加一种受试因素后，观察某一实验指标在实验前后的变化。同一批标本接受两种不同测定方法的检查也这属类配对。 １.应用范围：主要应用于急性病与短期实验，但不是绝对不能用于慢性病（病情稳定的慢性
单 元 总 结 【归纳拓展】 1．物质的分离和提纯的方法 ①过滤，②分液，③结晶、重结晶，④蒸馏和分馏，⑤层析，⑥萃取。 2．常见离子的检验 Cl —的检验：与AgNO 3溶液反应产生不溶于稀硝酸的白色沉淀。 SO 42一的检验：先加稀盐酸无现象，再加入BaCl 2溶液，产生白色沉淀。 CO 32一检验：与稀盐酸反应产生无色无气味的气体，气体能使澄清石灰水变浑。 NH 4+检验：与强碱共热产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的刺激性气味气体。 3．焰色反应 (1)定义：金属或它们的化合物在灼烧时会使火焰呈现特殊的颜色，称做焰色反应。 (2) 实验操作：铂丝先用稀盐酸洗净后灼烧，灼烧到没有颜色，再蘸取待测物质。 (3) 钠钾元素焰色反应的颜色：钠――黄色；钾――紫色（透过蓝色的钴玻璃）。 4．物质的量与物质的量浓度的计算 物质的量(n) ＝ N N ＝M m ＝V V ＝c B V ；物质的量浓度(c B )＝B M 1000。 5．一定物质的量浓度溶液的配制 (1)实验仪器：容量瓶、托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管。 (2)实验步骤：①计算，②称量或量取，③溶解或稀释，④转移，⑤洗涤，⑥振荡，⑦定 容，⑧摇匀，⑨装瓶。 【自主检测】 1．某学生用量筒量取液体，量筒平稳且面对刻度线，开始仰视液面，读数为19.0 mL ， 倒出部分液体后，俯视液面，读数为11.0 mL ，实际倒出液体的体积 ( ) A ．等于8.0mL B ．大于8.0 mL C ．小于8.0 mL D ．无法判断 2．某同学在实验报告中写有以下实验数据：①用托盘天平称取11.7 g 食盐 ②用量筒 量取5.26 mL 的盐酸 ③用广泛pH 试纸测得某酸溶液的pH 是3.3 ④配制250mLNaOH 溶 液所选容量瓶上标记的温度为20℃，其中数据合理的是 （ ） A ．①② B ．③④ C ．①③④ D ．①④ 3．下列各项实验操作中，正确的是 （ ） A ．为了加快过滤速率，可用玻璃棒搅拌过滤器中的液体 B ．为了防止容量瓶漏水，可在玻璃塞上涂上凡士林 C ．为了确定一种纤维是人造毛还是纯羊毛，可在火焰上灼烧 D ．为了除去NaCl 中少量Na 2CO 3，可加入盐酸至溶液显中性 4．实验室需用480mL 0.1mol ·L —1的硫酸铜溶液，现选取500mL 容量瓶进行配制，以 下操作正确的是 （ ） A ．称取7.68g 硫酸铜，加入500mL 水 B ．称取12.0g 胆矾配成500mL 溶液 C ．称取8.0g 硫酸铜，加入500 mL 水 D ．称取12.5g 胆矾配成500mL 溶液 5．要配制浓度约为2mol ·L －1NaOH 溶液100mL ，下面的操作正确的是( ) A ．称取8gNaOH 固体，放入250mL 烧杯中，用100mL 量筒量取100mL 蒸馏水，加入 烧杯中，同时不断搅拌至固体溶解 B ．称取8gNaOH 固体，放入100mL 量筒中，边搅拌，边慢慢加入蒸馏水，待固体完全 溶解后用蒸馏水稀释至100mL ｍ A
物质结构研究方法及实验的演变 物质构成之谜是自古至今人们一直在探索的重要课题。到了近代这个课题取得了很大的成果，这些成果的取得过程是一个曲折的复杂的艰难的探索过程，这些成果的取得是得益于科学知识的不断积累，更重要的是得益于实验方法的改进和实验手段的突破。对物质结构研究方法及实验的演变过程作一个回顾是非常有益的。 一、哲学思辨 早在周代，我们的祖先就提出了五行说，即万物由金、木、水、火、土五种物质原料构成的，《周易》中有“太极生仪，两仪生四象，四象生八卦”的以太极为世界本源的观点，在汉代出现了天地万物由“元气”组成的哲学观。古希腊人认为水、火、空气和泥土是构成万物的基本元素。古希腊哲学家德漠克利特把构成物质的最小单元叫做“原子”。中国战国时的墨翟也有“端，体之无厚，而最前者也”的原子观，由于科学技术落后，古人的研究只能停留在思辨和猜想的方法上。 二、显微技术极其演变 300年前，英国科学家R·玻意耳提出化学元素的概念；100多年前，俄国科学家门捷列夫从已发现的元素中发现了规律性，制成了元素周期表预言了未发现的元素的特性，进而人们了解了一切物质都是由元素组成的，每一种元素都有化学性质相同的原子，不同的原子以不同的结构组成了各种分子，万物由分子组成，深入了解物质结构及分子结构，深益于显微镜的发明和改进。 1671，荷兰人雷文克虎发明了光学显微镜虽然与观察分子层次的物质结构还相差很远，但为研究物质结构，提供了非常重要的思想方法。1912德国物理学家劳厄发现X光在物质上的衍射现象，1913年英国物理学家布喇格用之研究固体的微观结构，可以获得X光的衍射花纹，并反映出原子的空间分布状况。1925年法国物理学家德布罗意提出一切物质都具有波动性的理论。1927年美国科学家截维逊和革未发现电子在晶体上有衍射花纹，这样征实了德布罗意的理论，但更重要的是，1932年科学家卢斯和克诺尔由此制造出了世界上第一个电子显微镜，成为研究分子结构的有力工具。 1978年，瑞士苏黎世国际商用公司实验室的科学家罗雷尔和一位德国研究
课题：简单实验方案的设计与评价 主备：夏建平课型：复习课审核：化学备课组 班级姓名学号 【学习目标】 1.体会物质的制备、鉴别、组成分析、气体的净化与转化等的简单实验方案的设计。 2.通过实验活动，初步掌握对简单实验方案的评价方向。 3.经过体验，了解简单实验方案的设计与评价的方法， 【知识准备】 1.写出下列化学方程式 （1）实验室制取CO2气体（2）实验室加热高锰酸钾制O2 （3）实验室用双氧水与二氧化锰混合制O2 （4）硝酸银溶液与稀盐酸反应 （5）量取80mL水应选用的量筒是 A.10mL B.50mL C.100mL D.200mL （6）怎样用托盘天平测量一枚邮票的质量 （7）用12.5克含碳酸钙80%的石灰石与足量的稀盐酸反应，求生成的二氧化碳的质量？然后将气体通入足量的氢氧化钙溶液，求生成的碳酸钙的质量。 【师生互动】 【交流与讨论1】 （1）实验室制氧气可以选择什么药品？（2）实验室制二氧化碳选择什么药品？ （3）利用废铜屑制取CuSO4，设计方案有如下两种： 甲：（已知：Cu + 2H2SO4(浓)＝CuSO4 + SO2 +2H2O） 乙： 制取硫酸铜您认为较合理的方案是__________。 （4）实验室用一氧化碳还原氧化铁时需要尾气处理的原因是什么？ 【小结】实验方案一般评价原则： ______________________________________________________________________。 【交流与讨论2】实验室用大理石和稀盐酸制得的二氧化碳中往往会含有和，如何检验并除去？ 【师生活动】 发生装置检验装置（吸收装置）收集装置【交流与讨论3】测定12.5g某石灰石样品中碳酸钙质量分数 方案一：将该石灰石样品滴加足量的稀盐酸反应，用如右图所示装置 来测量生成的CO2的体积，其中在水面上放一层植物油的目的 是______________________，植物油上方原有的空气对实验 结果_______（填“有”或“无”）明显影响． 方案二：将该石灰石样品与足量稀盐酸反应生成的二氧化碳（经净化）通入如图所示碱石灰装置 数据处理：经称量发现碱石灰增重了4.4g，则该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为_________________。 【实验评价】上述两种方案您认为更加合理的是_____________。 方案三：将该石灰石样品与足量稀盐酸反应生成的二氧化碳（经净化）通入足量的氢氧化钠溶液，发生的化学方程式为，再加入过量CaCl2溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0克。则该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为_________。反思1：A同学认为，在上述碳酸钙含量测定中，若将CaCl2溶液改为BaCl2溶液，测定误差会减小，其理由是 08镇江 反思2：B同学认为，在上述碳酸钙含量测定中，用CaCl2溶液计算更为简便， 其理由是 学以致用：05常州我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说，其中捞出的碱主要是碳酸钠和少量氯化钠的混合物。王同学以捞出的碱作为样品，并用如图一套装置对样品进行分析，根据量筒中收集到的液体的体积（相当于二氧化碳的体积）来计算样品中碳酸钠的含量。（已知：HCl+NaHCO3═NaCl+CO2↑+H2O；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小） （1）在A和B两套装置中，哪一 套更合理（选填“A”或“B”） （2）准确读取量筒内液体体积的 方法是 （3）锥形瓶中原有的空气对实验 结果是否有明显影响？ （填“有”或“没有”）。 （4）若实验中用的盐酸是浓盐酸，则测得的样品中碳酸钠的含量与实际值相比会（填“偏大”或“偏小”或“不变”）。 （5）在实验过程中，对取用样品的量的多少有一定要求，为什么？ 【课堂小结】 【课后反思】 发生装置、 气体净化 装置（省）
第二单元化学实验基础与研究物质的实验方法 一、选择题 1.(2014年7月·浙江学考)欲分离某CCl4和H2O的混合液，除铁架台、铁圈外，还需要用到的仪器是( ) 2.选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，有关这种萃取剂应具备的性质和说法正确的是( ) A.萃取剂可以选择酒精 B.难溶于水，且必须比水密度小 C.难溶于水，且必须易与碘发生化学反应 D.难溶于水，且碘在此萃取剂中的溶解度远大于在水中的溶解度 3.下列实验操作或事故处理正确的是( ) A.金属钠着火，立即用水扑灭 B.实验结束后，用嘴吹灭酒精灯 C.皮肤上不慎沾上NaOH溶液，立即用盐酸冲洗 D.稀释浓硫酸时，将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不断搅拌 4.(2014年1月·浙江学考)下列说法中不正确的是( ) A.利用焰色反应可鉴别KCl溶液和NaCl溶液 B.利用丁达尔效应可鉴别溶液和胶体
C.运用蒸馏的方法，可以分离沸点相差较大的液体混合物 D.用pH试纸测定某溶液的pH时，需预先用蒸馏水湿润pH试纸 5.下列溶液中Cl-浓度最小的是( ) A.200 mL 2 mol·L-1MgCl2溶液 B.1 000 mL 2.5 mol·L-1NaCl溶液 C.300 mL 5 mol·L-1KClO3溶液 D.250 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液 6.某溶液可使紫色石蕊溶液变红，向其中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该溶液中可能含有的离子是下列中的( ) A.S B.C C.Mg2+ D.N 7.除去下列括号内的杂质，试剂和操作均正确的是( ) 选项物质试剂操作 A Na2CO3(NaHCO3) 盐酸蒸发，结晶 B Cl2(HCl) 饱和食盐水气体通过洗气瓶 C NaCl(Na2CO3) 稀硫酸蒸发结晶 D NH3(H2O) 浓硫酸气体通过洗气瓶 8.某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是( ) A.该物质一定是钠的化合物 B.该物质一定含钠元素 C.该物质中不含钾元素 D.该物质一定是金属钠
复习思考题 概述 1．试述工艺试验研究按规模可以分为哪几类？各有何特点与联系？ 答：试验研究按试验的规模分为三类：实验室试验、半工业性试验、工业性试验。 2．研究性试验的主要作用是什么？研究性试验包括那几个步骤？ 答：通过实际试验，了解特定过程的影响因素和结果。 研究性试验主要作用在于，通过实际试验，了解特定过程的影响因素和结果。 研究性试验通常包括三个步骤： （1）探索性试验研究是在广泛的范围内，通过试验，了解有哪些因素会对过程产生实际的影响，以及相关参数的大致范围。 （2）优化试验研究是在探索性试验或经验参数的基础上，通过一系列试验，寻找各参数（影响因素）的最佳值或其影响作用的显著性。 （3）结果验证试验研究是在理论分析和优化试验基础上，通过试验来验证理论分析与优化试验结果的正确性和重现性。 例，重介质分选过程影响因素研究；煤泥浮选药剂优化试验研究等。 第一章试验设计 1. 试验过程的影响因素有哪几种？ 答：可控因素、标示因素、区组因素、误差因素。 2. 试述分割试验设计的特点。 答：（1）突出主要因素，提高试验精度。（2）方便试验，节省试验费用。 （3）数据不独立。 注：下面四个题的举例说明，书上例题内容过多或者不好总结，故没有写。自己可以看书小结一下，带来不便，请见谅~ 3．举例说明如何进行多因素逐项试验设计？ 答：多因素逐项试验设计有很多叫法，如一次一因素法、多次单因素法。具体表述为：在多因素试验中，先将多因素中的其他因素设定于特定水平上，然后就某一因素进行不同水平的条件试验，并找出该因素的最优水平；这样，再依次找出其他每个因素的最优水平。各因素最优水平组合在一起就是最优试验条件。 4．什么是黄金分割试验设计？举例说明。 答：黄金分割试验设计就是在预定试验范围内采用0.618黄金分割原理安排新试验点，直到找到最佳试验结果为止，因而又称0.618试验设计。黄金分割就是在特定范围内寻求黄金分割点（k）及其对称点（1-k）。在0-1的试验范围内，黄金分割点（k）为0.618，其对称点（1-k）为0.382。
规律总结 1．物质检验的操作步骤 （1）物理方法：依据特殊的物理性质（如颜色、气味、溶解性、溶解时的热效应等）进行观察、分析、判断，得出结论。 （2）化学方法：一般应包括取样、操作、现象、结论四个部分，要求做到： ①“先取样，后操作”，如果样品是固体，一般先用水溶解，配成溶液后再检验； ②要“各取少量溶液，分别加入几支试管”进行检验，不得在原试剂瓶中进行检验； ③要“先现象，后结论”，如向Na2CO3溶液中滴加盐酸，所观察到的现象应记录为“有 气泡产生”或“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，放出二氧化碳”，或“有无色二氧化碳气体放出”。 2．常见物质的主要物理特性 （1）固体物质的颜色 ①白色固体：CuSO4、MgO、P2O5、CaO、Ca（OH）2、CaCO3、KClO3、KCl、NaCl、Na2CO3等②红色固体：Cu、Fe2O3③黑色固体：C（木炭）、CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉④蓝色固体：CuSO4·5H2O⑤绿色固体：Cu2（OH）2CO3⑥淡黄色固体：S。 （2）沉淀的颜色 ①不溶于水也不溶于稀硝酸的白色沉淀物是AgCl、BaSO4。 ②不溶于水但能溶于酸，且能产生大量气泡，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体的白色沉淀物常见的是CaCO3、BaCO3、MgCO3、ZnCO3、BaSO3、CaSO3。 ③不溶于水，能溶于酸，但没有气泡生成的白色沉淀物常见的是Mg（OH）2、Zn（OH） 、Al（OH）3。 2 ④不溶于水的蓝色沉淀物是Cu（OH）2。 ⑤不溶于水的红褐色沉淀是Fe（OH）3。 （3）溶液的颜色 ①蓝色溶液：含Cu2＋的溶液，如CuSO4溶液、CuCl2溶液（带绿色）。 ②黄色溶液：含Fe3＋的溶液，如Fe2（SO4）3溶液、FeCl3溶液。 ③浅绿色溶液：含Fe2＋的溶液，如FeSO4溶液、FeCl2溶液。 ④无色溶液一般是不含Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋的溶液。 （4）有刺激性气味的气体是SO2、HCl、NH3。 （5）酸碱盐的溶解性表。
物质结构与化学稳定性综述 摘要：物质的化学稳定性是一个关乎其制备、使用、存放等问题的重要性质，在化学实验室中，我们经常需要了解物质的化学稳定性。从物质结构角度来说明物质的化学稳定性，才是对该物质性质的最本质解释。本文汇总简述了从不同层次分析的物质结构与化学稳定性的关系的理论。 关键词：物质结构，化学稳定性 1 前言：物质稳定性的概念 化学稳定性的定义是物质在物理、化学因素作用下保持原有化学性质的能力。从分析这些问题时所用到的化学理论来看，物质的化学稳定性有热力学稳定性与动力学稳定性之分。热力学稳定性是指在某体系中，该物质没有任何可想象的化学反应能自发地进行。化学动力学稳定性是指在某体系中，该物质至少有一个可想象的化学反应能自发地发生，只是这个反应在以无法观测到的、极慢的速度在进行着，从而可以被宏观地认为这个化学反应并没有发生。因为一个反应可以按许多历程进行，过渡态的寿命又很短，所以化学动力学研究的广度及深度与热力学稳定性相比大有不足，关于动力学稳定性的理论还很不完善。因此通常的化学物质稳定性研究，都仅限于物质的热力学稳定性。 因为其作用因素的多变性，物质的化学稳定性有针对性，必须明确、统一作用条件这个概念才有意义。同时物质的化学稳定性难以定量计量，是一个相对的概念，但可间接地通过热力学指标指示其强弱。 要从本质解释物质的稳定性，则需要研究物质的结构。一方面物质结构导致的物质能量高低体可以较好地反映物质的稳定性：能量高的结构不稳定，能量低的结构稳定；另一方面特殊的物质结构也可以解释热力学难以解释的物质对特定物质的异常的稳定或不稳定性。下文将简述从不同微观层次分析的物质结构与化学稳定性的关系的理论。 2 原子层面的结构与稳定性 2.1 核外电子排布情况 核外电子排布大多遵循如下规律： 1、泡利不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对； 2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道； 3、Hund规则：简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子； 4.等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。 因此有些单质的化学稳定性（即化学惰性或不活泼性）是可以用原子核外电子的排布情况来解释的。 如He、Ne、Ar、Kr这样的稀有气体，它们的最外层电子结构为ns2np6（氦为 1s2），最外电子层的电子已“满”（即已达成八隅体状态），是最稳定的结构。因此，通常条件下它们不与其它元素作用，化学性质极不活泼。 此外达到全充满、半充满或全空状态的离子具有强稳定性，易于失去或得到电子以达到全充满、半充满或全空状态的单质具有强不稳定性，也是可以预见的。譬如Na、K、Rb、Cs 等碱金属，最外层电子结构为ns1，易于失去一个电子形成全空（或低一级全充满）的稳定结构，因此其单质暴烈的反应性（不稳定性）是可以预见的，同理其一价阳离子的强稳定性也是易于得知的。 2.2 6s2惰性电子对效应
第1课时物质的分离与提纯 知识内容必考要求加试要求物质的分离与提纯(过滤、蒸馏、萃取、分液、结晶)。 b c 目标 定位 1.根据混合物各成分的性质会选择物质的分离方法。 2．初步学会使用过滤、蒸发、蒸馏、萃取等方法对混合物进行分离 提纯。 一过滤与蒸发 1．过滤——是分离固体和液体混合物最常用的方法之一，主要除去液体中的不溶性固体。 (1)主要仪器及用品：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台(附铁圈)、滤纸等。 (2)在进行过滤操作时应注意的问题： ①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁； ②二低：滤纸边缘略低于漏斗边缘；液体的液面略低于滤纸的边缘； ③三靠：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的尖嘴应靠到玻璃棒上；玻璃棒的底端 应轻靠到漏斗三层滤纸一侧；漏斗颈的末端应靠到烧杯的内壁上。 2．蒸发——是指给液体加热，使液体受热汽化，从溶液中分离出固体物质的方法。蒸发可得晶体，蒸发也用于浓缩溶液。 (1)主要仪器：蒸发皿、铁架台、酒精灯、玻璃棒等。 (2)在进行蒸发操作时应注意的问题： ①在加热蒸发过程中，应用玻璃棒不断搅拌，防止由于局部过热造成 液滴飞溅； ②加热到蒸发皿中剩余少量液体时(出现较多晶体时)应停止加热，用 余热蒸干； ③热的蒸发皿应用坩埚钳取下，不能直接放在实验台上，以免烫坏实 验台或引起蒸发皿破裂。如果的确要立即放在实验台上，则要放在石 棉网上。 归纳总结 1．固体＋液体混合物的分离方法 (1)若固体不溶于水，采用过滤法。 (2)若固体溶于水，采用蒸发浓缩、冷却结晶方法。
2．固体＋固体分离的物理方法 (1)若一种组分易溶于水，另一组分难溶于水，可以先加适量的水溶解混合物，然后过滤。 (2)若两种组分都溶于水，且溶解度随温度变化有较大差异，可以先加适量水溶解混合物，然后蒸发结晶或冷却结晶。 [提醒] (1)沉淀的洗涤：为除去沉淀表面附着的可溶性物质需对沉淀进行洗涤，其方法是向漏斗中的沉淀里加入蒸馏水至浸没沉淀，让水自然滤出，重复2～3次。 (2)检验沉淀是否洗净的方法是取洗涤液加入沉淀剂没有沉淀产生，表明洗涤液中无杂质离子，沉淀已洗净。 (3)过滤及洗涤沉淀的操作中不能用玻璃棒搅拌液体。 1．粗盐提纯实验中，下列操作不正确的是( ) A．先用酒精灯加热蒸发皿，再将滤液倒入蒸发皿 B．蒸发过程中用玻璃棒不断搅拌 C．当加热至蒸发皿中有较多固体析出时停止加热，利用余热将液体蒸干 D．蒸发完成时，用坩埚钳把蒸发皿移至石棉网上 答案 A 2．蒸发时，下列说法正确的是( ) A．等到蒸发皿中出现较多固体时，停止加热 B．当蒸发皿盛满溶液时，用微火加热 C．将蒸发皿放在石棉网上，用酒精灯加热 D．在蒸发溶液时，为防止污染药品，一般不用玻璃棒搅拌 答案 A 解析用蒸发皿蒸发溶液时，若蒸发皿盛满溶液，加热沸腾会使溶液大量溢出，B选项不正确；蒸发皿可用酒精灯直接加热，C选项不正确；为防止因局部过热造成液滴飞溅，应用玻璃棒不断搅拌，D选项不正确。 二萃取与分液 1．从溴水中提取溴的实验 (1)在试管中加入2～3 mL溴水，再向试管中加入1 mL CCl4，振荡、静置。观察到的实验现象是________________________________________________________________________。(2)产生此现象的原因是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。
初中物理常用的主要实验方法： 1.控制变量法 2.等效替代法 3.转换法 4.实验推理法 5.类比法 6.模型法 7 图像法 一、控制变量法：所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、 研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。在初中物 理许多实验中，都运用了控制变量法。例如： 1、研究压力的作用效果与哪些因素有关（压力大小和受力面积的大小） 2、研究液体压强大小与哪些因素有关（液体的密度和深度） 3、研究浮力大小与哪些因素有关（液体的密度和排开液体的体积） 4、研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关（物体的重力、动滑轮的重力、摩擦力） 5、研究动能大小与哪些因素有关（物体的质量和速度） 6、研究液体蒸发快慢与那些因素有关（液体温度，液体表面积和空气流动） 7、探究影响导体电阻大小的因素（导体的长度、材料与横截面积） 8、电流跟电压电阻的关系（导体两端的电压、导体电阻） 9、影响电功大小的因素（电压、电流和通电时间） 10、影响电热大小的因素（电流、电阻和通电时间） 11、影响电磁铁磁性强弱的因素（电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯） 12、影响滑动摩擦力大小的因素（压力大小和接触面粗糙程度）1、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小； 2、“曹冲称象”用石块质量替代大象质量 3、研究一个物体受几个力作用时，用合力代替几个分力 4、研究串、并联的电路中总电阻与分电阻的关系时，用一个总电阻来等效代替两个分电阻 5、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值； 6、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像； 三、转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量，这种究问题的方法叫转换法。例如： 1、压强计将液体的压强转换成我们能看到的U形管中液柱高度差的变化； 2、研究压力的作用效果时，压力的作用效果转换成海绵凹陷的深浅。 3、研究牛顿第一定律时，阻力大小转换成小车运动距离的远近 4、探究动能大小与质量和速度的关系时，动能的大小转换成木块运动距离的远近 5、在研究电热与电阻的关系时，电阻丝产生的热量的多少转换成煤油温度变化情况 6、探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，通过观察吸引大头针数目多少比较电磁铁磁性强弱。 7、磁场看不见，摸不着，判断磁场是否存在时，用小磁针放入其中看是否转动来确定。 8、电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，可根据电流产生的效应来判断。 9、分子运动看不见、摸不着，不好研究，便可通过扩散现象认识它。 10、测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积； 四、实验推理法：有一些物理现象，由于受实验条件限制，无法直接验证，需要我们先进行实验，在再进行合理推理得出正确结论。比如： 1.真空不能传声实验（因为我们不能得到绝对的真空） 2.牛顿第一定律实验（因为不存在不受力的物体）
什么是物理学？现代观点认为，物理学是研究物质结构和基本运动规律的科学。也有人认为，它是研究自然界基本规律的科学，这是因为英文词physics 来源于希腊文，愿意就是自然。而中文的物理有两个含义，一是“物”的成分，即物质的结构和性质；二是“理”的成分，即物质的运动、变化规律，中文的含义与现代物理学定义颇为吻合。因此，自然界中的所有物质均在物理学的研究范围之内。把对物质的结构与性质的研究称为“物性”的研究，也有人称为物质科学；对机械运动、热运动、电磁运动以及原子与原子核等物理运动规律的研究称为“理性”研究，由此诞生了力学、热学、电磁学等分支学科及一些交叉学科。 一． 质点力学 质点的概念 质点的概念是：如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形状，或者可以只考虑其平动，那么，我们就可以把物体当作是一个有一定质量的点，这样的点通常叫做质点。这我们可以通过以下三个方面来理解： 第一、 点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型，一个物体能否当作质点来处理 ，由 该物体的大小决定的。 第二、 点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型，一个物体能否当作质点来处理 ，是 由该物体的运动性质决定的。 第三、分子体积很小，可以将其视为质点；地球体积很大，不能将其当作质点。 很显然都是错的 位移和路程的区别 质点的位移和路径是两个完全不同的概念。当质点经一闭和路径回到原来的起始位置时，其位移为零，而路程则不为零。但在t ?取极限，即0→?t 的情况下，位移的大小与路程可视为没有区别。像“物体作直线运动时，位移的大小与路程一定相等。”这句话就显然是错误的。 瞬时速度和瞬时速率的区别 瞬时速度表示质点在某时刻的速度，它是一个矢量，既有大小又有方向，它的表达式为 v=dr/dt ，瞬时速度表示该时刻速度的大小，它是一个标量，它的表达式为v=ds/dt ，即路程对时间的导数。 牛顿第一定律的独立性问题 有人认为牛顿第一定律是第二定律的推论。牛顿第一定律是在实验事实的基础上加以外延而得到的。因为任何物体都不是孤立的，它必然会受到外界的某种作用，即受到力的作用，如果在实验中尽可能的减少物体受到的外力，发现物体的运动状态（即速度）改变较小。加俐略假设：如果物体在运动中不受任何外力作用时，那么它的速度将不会发生任何变化。这就是牛顿第一定律。牛顿第一定律是无法用实验直接验证的。而牛顿第二定律完全是实验事实的总结。牛顿第二定律并未说明物体不受力的情况。 另外，牛顿第一定律有它自身的物理意义和地位。在牛顿第一定律中引入了物体惯性的概念，物体企图保持原有运动状态的性质，称为惯性。又引入了力的概念，力是物体间的相互作用。 牛顿第一定律: 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。 几点说明： （1）任何物体都具有惯性,牛顿第一定律又叫惯性定律。 （2）当物体受到其他物体作用时才会改变其运动状态,即其他物体的作用是物体改变运动状态的原因。
《研究物质的实验方法－物质的分离与提纯》 执教：江苏省丹阳高级中学 邱冬娣 【学习目标】 1、初步学会过滤、蒸发、结晶等操作技能，能独立完成一些简单的分离、提纯操作； 2、初步学会根据混合物的性质，选择不同的分离方法对物质进行分离； 3、通过合作讨论，培养学生解决问题的能力； 4、结合生活实际，体会生活中的化学，激发学习兴趣 。 【知识回顾】过滤——物质的分离和提纯方法之一 【观看动画】 （1）适用于固体与液体混合物的分离。 （2）主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）、滤纸等。 （3）装置图： 【知识回顾】蒸发——物质的分离和提纯方法之二 【观看动画】 适用于分离溶于溶剂中的溶质。 （2）主要仪器： 蒸发皿、三角架、酒精灯、玻璃棒。 （3）装置图： 【知识回顾】结晶－物质的分离和提纯方法之三 【观看动画】 结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程，可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物。根据混合物中各成分在某种溶剂里的溶解度的不同，通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度变小，从而使晶体析出。 【实物展示】粗盐并介绍粗盐的来源 【图表展示】海水的组成 【看图总结】粗盐中含有哪些杂质？ 不溶性的泥沙，可溶性的CaCl 2 、MgCl 2 以及一些硫酸盐等。 【问题解决】如何除去食盐中混有的杂质？ 【实验设计】如何除去食盐中混有的杂质？ (泥沙，可溶性的CaCl 2 、MgCl 2 以及一些硫酸盐等) 第一步 溶解 【思考】这里约有4 g 粗盐，你准备用大约多少克水溶解？(已知：20℃ 溶解度为36.0克) 【小结】4 g 粗盐加到盛有约12mL 水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至粗盐不再溶解为止。 【教师演示】4 g 粗盐加到盛有约12mL 水的烧杯中边加边用玻璃棒搅拌 第二步 过滤 【思考】过滤操作应注意哪些问题？ “一贴” “二低” “三靠” 【学生演示】过滤操作 【学生点评】操作要领 第三步 除去可溶性杂质（ CaCl 2 、MgCl 2 以及一些硫酸盐） 【分组讨论】1、你准备用哪些离子分别除去杂质离子？ 丹阳市公开课
教师教案( 2005 —2006 学年第 1 学期 ) 课程名称：试验设计方法 授课学时：32 授课班级：23034010-11 任课教师：何为 教师职称：教授 教师所在学院：微电子与固体电子学院电子科技大学
绪论 1学时 教学内容及要求 试验设计方法在科学研究中的作用 1. 科学研究的基本过程 2. 科学研究的基本方法 3. 试验设计方法的主要内容 ●试验设计方法在科学技术发展中的地位和作用。 ●试验设计方法的起源。 ●我国试验设计方法的发展和现状。 ●使用试验设计方法的目的、内容和应用。 ●试验设计方法是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。 ●教学内容：正交试验法、优选法基础、回归分析法、均匀设计法、单 纯形优化法 参考资料 ?项可风.试验设计与数据分析.上海科技出版社.1991年 ?陈宝林.最优化理论及算法.清华大学出版社.1990年 ?邓正龙.化工中的优化方法.化学工业出版社.1991年 ?陈魁.试验设计与分析.清华大学出版社.1996年 ? (日)田口玄一.实验设计法.魏锡,王世芳译.机械工业出版社.1987 ? Phadke, M.S. "Quality Engineering Using Robust Design" Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ. November 1989 ? Taguchi, Genichi. "System of Experimental Design" Edited by Don Clausing. New York: UNIPUB/Krass International Publications, Volume 1 & 2, 1987 ? Montgomery, D. C.. Design and analysis of experiment. New York: Wiley.1997 ?杨德.试验设计与分析.中国农业出版社.2002 第一章正交试验基本方法 5学时 授课时数： 一、教学内容及要求 ●多因素试验问题、正交试验、正交表符号的意义。 ●因素、水平、自由度、试验指标、交互作用。均衡分散性、整齐可比
专题1第二单元 研究物质的实验方法 ［考点解读］ 一、物质的分离和提纯 1.固体物质常用分离方法: .液体物质常用分离方法: ［思维提示］ A. 在进行粗盐分离和提纯时，三次用到玻璃棒。作用分别是：第一次，溶解时用来加速食盐的溶解；第二次，过滤 时用来引流，使待滤液体沿玻璃棒 流入漏斗，防止外洒；第三次，搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。 B. 蒸馏与蒸发的区别： 加热是为了获得溶液的残留物（浓缩后的浓溶液或蒸干后的固体物质）时，要用蒸发；加热是为了收集蒸气的冷凝 液体时，要用蒸馏。 ［考点解读］ 3. 气体物质常用分离方法：洗气。 4. 化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须”。 ⑴“四原则"是：一不增（提纯过程中不增加新的杂质） ；二不减（不减少欲被提纯的物质） 与杂质容易分离）；四易复原（被提纯物质要复原）。 ⑵“三必须"是：一除杂试剂必须过量；二过量试剂必须除尽（因为过量试剂带入新的杂质） 5. 物质提纯方法种种：根据物质和杂质的化学性质，采用化学方法把混合物中杂质分离除去，从而保留一种较为纯 净的成分，这一过程叫做物质的提纯，又叫除杂。 ⑴吸收法：若气态混合物中的杂质气体能够被某种试剂吸收，则可采用吸收法除杂。让气体混合物通过盛有某种试 剂的洗气瓶后即可得到纯净物。 ⑵沉淀法：往混合溶液（若混合物为固态，则应先制成溶液）中加入某种试剂，使其中杂质通过反应以沉淀析出， 然后经过滤除去沉淀，得到纯净物的溶液。 （3） 气化法：通过把混合物加热或加入试剂，使其中杂质发生化学反应，变成气体而逸出。 （4） 互变法：通过适当的方法，把欲除去的杂质转变为纯净物，这样不仅除了杂质，且增加了纯净物的量，可谓一举 两得，因此是诸多方法中的 最佳方法。 ；三易分离（被提纯物 ;三除杂途径选最佳。
实验研究方法 张岩新加坡国立大学 徐飞上海交通大学 奚恺元芝加哥大学 研究的类型 科学研究林林总总，但是总是会涉及到理论和数据。大体上，根据理论和数据的关系，可以把研究归为三类：一类有数据支持但无理论指导（data without theory），一类有理论但无数据支持（theory without data），第三类既有理论又有数据（theory with data）。 首先来看第一类的研究。例如，你通过调查发现，中国人喜欢吃米饭，美国人喜欢吃土豆；中国人喜欢喝茶，美国人喜欢喝咖啡；中国人喜欢吃豆沙包子，美国人喜欢吃奶酪蛋糕。尽管有这些发现，但是你没有一个理论能够帮助你解释为什么中国和美国人在饮食上存在这样的差异。此外，这些数据也不能帮助你预测中国人和美国人对于其他饮食的偏好，当然也不能预测其他国家的人对饮食的偏好。这样的研究就属于只有数据但是没有理论指导的研究。 再看第二类的研究。假如你有一个理论，描述一个人领到的奖金和他受到的激励之间的关系。根据这个理论，你建立了一个模型。你的模型有很多非常漂亮的参数，你把奖金和激励的关系完全量化了，看上去你似乎可以精确地预测多少奖金可以产生多少激励。但是问题在于，你并没有实证的数据来检验自己的理论和模型到底对不对，也就是说，你没有办法知道你的预测在现实生活中到底成立不成立。这样的研究就属于只有理论但是没有实证数据支持的研究。需要指出的是，在这里我们所说的是实证数据，是从现实中得来的，而不是根据你的模型计算出来的数据。 令人可惜的是，很多管理学和经济学的研究往往落入此二类。第一类的文章往往有满页的表格，整段的事实，但是仅仅停留在数据层面，而没有上升为理论，例如很多管理学方面的研究。第二类的文章恰恰相反，只有理论建模没有实证，例如很多经济学的文章。这两类研究都是不可取的，可取的研究应该既有理论的指导，又有数据的支持，即第三类的研究。比方说，我