高中化学实验的改进与微型实验的设计

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周刊
高中化学实验的改进与微型实验的设计
史怡鸿
摘 要: 现行高中化学课本中一些传统实验存在着实验装置复杂 、 操作繁琐 、 实验 现 象 不 明 显 等 弊 端 , 有些实验反应剧烈且 条件不易控制 , 实验过程还会造成环境污染 , 甚至损害师生的身心健康 , 这就需要实验 教 师 不 断 改 进 和 设 计 实 验 , 让实验更好地 服务于教学 . 关键词 : 化学实验 ; 改进 ; 微型实验 ; 设计 教师在 教 学 中 应 高 度 重 视 化学是以实验为基础的科学 , 并加强实验教学 , 重视 提 高 学 生 动 手 参 与 实 验 的 能 力, 在实 验教学中 , 我们通过分组实验和边讲边做 的 演 示 实 验 相 结 合 的方式 , 让学生在边 做 边 学 中 发 挥 创 造 性 和 主 体 性 , 同时也 能够培养学生的团队精神 . 课本 中 一 些 传 统 实 验 装 置 复 杂, 操 作 繁 琐, 实验现象不 明显 , 而有些实验在 进 行 时 反 应 剧 烈 且 条 件 不 宜 控 制 , 实验 过程还会造成环境污染 , 甚至损害师 生 的 身 心 健 康 . 这 就 需 要实验教师积极主动 地 发 现 并 分 析 开 展 实 验 过 程 中 出 现 的 问题 , 不断改进和设计实验 . 下面以具 体 的 例 子 来 说 明 对 传 统实验的改进 . 一 、钠与水反应的性质实验 传统实验的做法是将钠投入到装有 蒸 馏 水 的 烧 杯 中 , 然 后请学生观察实验现象 . 通过分析得 出 结 论 , 并引导学生写 出方程式 . 但是在实 验 的 过 程 中 只 能 通 过 观 察 得 出 有 气 体 产生 , 并且由于产生 的 气 体 难 以 收 集 , 所以基本无法验证生 成气体的性质 , 实验的过程中 , 由于反 应 剧 烈 , 常常会发生飞 溅现象 , 这将对实验 者 产 生 危 害 , 所以我们将传统实验进行 改进 . ( 一 )实验设计 研究钠与水反应的性质并验证反应后的产物 . ( 二 )实验用品 软塑料瓶 ( 约１ 一 个、 大 头 针 ２ 枚、 钠 块、 酚酞试 ５ ０m L) 剂、 酒精灯 、 火柴 . ( 三 )实验步骤 准备工作 : 用大头 针 在 塑 料 瓶 盖 上 扎 孔 , 然后将事先 １． 切好的黄豆大小的钠块扎在大头针上 , 并贴紧瓶盖置于瓶盖 内部 . 实验过程 : 塑料瓶中装满蒸馏水 , 并滴加 ２~３ 滴 酚 酞 ２． 试剂 , 挤捏塑料瓶身 , 使其排出约 ２ 并保持水面在 ０m L 的水 , 瓶口位置 , 迅速盖好 瓶 盖 , 反转瓶身使钠与水充分接触并反 应, 此时引导学生观察实验现象并进 行 准 确 的 记 录 . 实 验 现 象: 溶液变红 . 被捏瘪的瓶身逐渐恢复了原形 . 这一现象 有 力 地 说 明 了 在 反 应 的 过 程 中 有 气 体 产 生 . 接下来验证生成气体的性质 . 我们将 瓶 身 正 立 , 然后拔出瓶 盖上的大头针 , 让产 生 的 气 体 从 针 眼 中 排 出 , 并用燃烧的火 柴靠近排出的气体 , 观 察 实 验 现 象, 然后通过讨论分析得出 结论 , 并写出方程式 . 传统实验与微型 实 验 的 比 较 : ３． ① 降 低 实 验 的 危 险 性: 在钠与水的反应实 验 中 , 由 于 反 应 剧 烈, 残余的钠块和生成 的氢氧化钠液滴常常会伴随着反应飞溅 出 来 , 对实验者造成 伤害 . 改进后将整个反应置于密闭容 器 中 , 不会发生飞溅现 象 . ② 提高实验的 严 密 性 : 通 过 瓶 身 恢 复 原 形, 能够有力地 说明反应有 气 体 产 生 , 并能够简单便捷地将气体收集在瓶 中 . 通过燃烧实验 验 证 气 体 的 性 质 . ③ 提 升 学 生 的 实 验 兴 趣: 实验用品取材简单方便 , 贴近生活 , 让实验走进生活 . 二 、氯气的性质实验 氯气的性质在高中化学中既是重点 又 是 难 点 , 所以教材 中设计了一系列的实验来展示它的性质 , 通过实验让抽象的 难点知识直观化 , 同时也有助于学生 的 理 解 与 掌 握 . 但 课 本 中设计的实验装置复杂繁琐 , 且尾气 处 理 不 方 便 . 但 如 果 在 试管或者集 气 瓶 中 进 行 实 验 , 会将有毒的氯气暴露在空气 中, 直接危害师生的身心健康 , 同时环 境 的 污 染 也 不 容 忽 视 . 经过反复实验总结设计出了关于氯气性质的微型实验 . ( 一 )实验设计 通过简易装置随时制备实验所需氯 气 , 利用新制备的氯 气进行一系列的性质实验 : 氯气与碱溶液 ( 氢 氧 化 钠 溶 液) 的 反 应; 氯 气 与 溴 化 钠、 ; 碘化钠溶液的反应 ( 卤 素 间 的 置 换) 氯 气 的 漂 白 性: 氯气分 别与干燥的 、 湿润的有色布条反应 , 氯气与红墨水的反应; 氯 气的酸性 : 氯气与石蕊试剂作用 . ( 二 )实验用品 、 塑料瓶 ( 约２ 注射 器 ２ 支 、 镊子、 钥 匙、 滤纸或棉 ０ ０m L) 花团 、 有色布条 ２ 块 、 高锰酸钾粉 末 、 浓盐酸、 氢氧化钠溶液、 酚酞试剂 、 溴化钠 溶 液 、 淀 粉 碘 化 钾 试 纸、 紫 色 石 蕊 试 纸、 红 墨水等 . ( 三 )实验步骤 准备工作 : 事先准备好所有性质实验中用到的试 纸 或 １． 试剂 , 编号后整齐摆 放 于 实 验 台 前 , 用注射器针头在瓶盖上 扎孔 .１＃ : 湿润的氢氧化钠酚酞试 纸 ; 湿润的紫色石蕊 ２＃ : 试纸 ; 干燥的有色棉布条 ; 湿润的有色棉布条、 湿润 ３＃ : ４＃ : 的红墨水试纸条 ; 湿 润 的 淀 粉 碘 化 钾 试 纸; 湿润的 ５＃ : ６＃ : 溴化钠试纸条或棉花团 . ) 实验过程 : 将少量 的 高 锰 酸 钾 粉 末 ( 约 ２g 加入到塑 ２． 料瓶中 , 然后用力将瓶身捏瘪 , 排出大 量 空 气 后 盖 紧 瓶 盖 , 用 注射器吸取浓盐酸 并 向 瓶 中 滴 加 , 一 边 滴 加 一 边 振 荡, 此时 引导学生注 意 观 察 实 验 现 象 并 记 录 : 捏瘪的瓶身逐渐鼓起 来, 瓶中充满黄绿色 的 气 体 , 此时实验所需的氯气就制备完 成 . 接下来进行设计好的一系列性质实验 . 将注 射 器 拔 出, 气 体 通 过 注 射 器 留 下 的 针 孔 慢 慢 排 出, 用镊子夹取事先编 号 的 试 纸 依 次 通 过 该 装 置 的 出 气 口 . 此 时再次引导学生注意 观 察 每 个 实 验 现 象 并 按 照 编 号 逐 一 记 . 录( 若实验过程中气 体 的 流 出 量 不 足 , 可 以 轻 轻 挤 捏 瓶 身) / 当设计的整个实验结束后 , 用注射器 吸 取 ６m o l L 的氢氧化 钠溶液向瓶中滴加 , 直 到 黄 绿 色 气 体 消 失 后, 打开瓶盖处理 废液 . 要想顺利地完成这个微型实验 , 首先 必 须 做 出 全 面 准 确 的实验设计方案 , 对 于 实 验 的 整 个 过 程 做 到 有 计 划 有 准 备. 实验前按照实验设计做好充分的准 备 工 作 . 实 验 过 程 中 , 必 须严格控制反应物的用量 , 以免性质实验 完 成 后 反 应 物 剩 余 过多 , 造成不必要的 浪 费 , 同时给尾气和废液的处理带来麻 烦 . 操作过程要规 范 , 熟 练, 每一步操作之间的衔接要有序 且迅速 , 更主要是实验小组成员的团 结 协 作 和 合 理 分 工 . 这 样, 既培养了学生的 实 验 操 作 能 力 , 同时在实验中也培养了 他们团结协作 、 明确分工的团队精神 . 作者简介 : 史怡鸿 , 甘肃省定西市 , 甘肃省定西市第一中学 .