化学创新实验

对明矾净水实验的改进

昆明吴仕元刘云戴毅

一、实验目的

明矾是常用的净水剂，汶川大地震后，有媒体报道山区灾民使用的净水剂主要是明矾，在依照义务教育课程标准试验教科书化学九年级上册第53页活动与探究做明矾净水的实验时(1)，发现该实验存在实验时间长，实验效果不明显的问题，有人研究认为“明矾净水实验在于明矾的状态和质量太多的问题，一般需要20min左右的时间，”(2)我们知道一堂课的时间大约是40min左右，如果单这里就花费这么多的时间，后面的教学任务根本就无法完成，不利于课堂教学的连续性。

通过大量的调查和试验，我们发现昆明市附近地区的天然水大多呈弱碱性，而明矾净水的原理在于其水解产物氢氧化铝有很强的吸附性，吸附水中的悬浮颗粒，形成沉淀，从而达到净水的目的。弱碱性、弱酸性环境不利于氢氧化铝的生成，即不利于明矾的水解。采用单因素控制法找到明矾净水的最佳实验条件，大大缩短了实验时间，增强了实验效果，为教师演示此实验提供了参考依据。

二、实验仪器及试剂

烧杯若干100 mL带刻度（分别编号1、2、3、）、酸度计（雷磁牌PHS──2F型）、玻璃棒、明矾、研钵、电子天平(感量0．1g)、10%NaOH溶液、人工配制泥沙水（配制方法如下：取100克泥沙，加入4000 mL自来水，充分搅拌，静置待大颗粒沉淀后，取上层悬浊液备用）。

三、实验步骤和方法

取编号为1、2、3的烧杯，各加入100 mL的泥沙水，测pH。在2、3烧杯中分别加入0．1g明矾，搅拌后，3号烧杯滴入4滴（每毫升约为40滴）10%的NaOH溶液，搅拌，静置。

实验现象：2至3分钟后，1、2、烧杯无明显现象，3号烧杯变澄清。

实验结果讨论：

1．净水时间的快慢与明矾、NaOH的用量有关。NaOH的量过多、过少都不利于明矾的净水，用明矾净泥沙水的最佳比值为：水（ mL）：明矾（g）：10%NaOH（ mL）为100 mL：0．1g：0．075～0．1 mL（3～4滴）。

3．由于各地泥沙成分不一，配制出的泥沙水浑浊度不同，本实验所用泥沙水越浑，效果越好。

四、注意事项

1.加入明矾充分溶解后，再加NaOH和溶液，搅拌3～5下，即可。保持静置，不要经常搅动，否则不利于沉淀的形成。

2．当量取的液体体积小于1 mL时，改用滴管量取，本实验1 mL液体大约为40滴。

五、实验改进的意义

1、加入NaOH、小苏打调节水的酸碱性，有利于明矾水解，提高反应速率，大大缩短实验时间。（只需10-15秒）

2、初步找到明矾和水之间的关系。

以人工配制的水为例是：100 mL人工配制泥沙水中，加入0．1g明矾，用0．075～0．1 mL 10%NaOH溶液调节酸碱度净化效果好；以滇池水为例是：500 mL滇池水中，加入0．1～0．3g明矾用0．2 mL10%NaOH溶液净化效果好；鉴于一般家庭中无氢氧化钠，同等情况下建议用加倍的饱和小苏打水替代10%氢氧化钠溶液。上述实验改进大大缩短了实验时间，增强了实验效果，为教师演示此实验提供了非常好的参考依据，同时由于加入的碱性物质中不含铝元素，又有利于明矾的水解（将可溶的硫酸铝转化为难溶性的氢氧化铝），不仅增强了净水能力，还有效地降低了水中铝含量，pH在6．50～7．61之间（符合国家饮用水标准），最大限度地减少了铝对灾民的健康影响，为灾民用明矾净水提供了一个好方法。

3、量化教材用量，即确定明矾的用量和天然水用量的关系（提供泥沙水的配制方法）增加教材实验的科学性。

铁丝在氧气中燃烧的实验改进

广东省肇庆市封开县江口中学涂红梅谭祥中

一、原教材中实验

铁丝在氧气中燃烧是检验氧气性质的一个重要的实验，也是现象比较明显的实验，但此实验按照《义务教育课程标准实验教科书》中的做法，难以成功。原实验步骤：在螺旋状的细铁丝末端系上火柴梗，用坩埚钳夹住铁丝点燃火柴梗，至其快燃尽时伸入充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶中。

学生对此实验非常感兴趣，很想快点看到实验现象，但这种急于求成的欲望，很容易导致此实验的失败。其原实验较易失败的原因就是对其火柴梗燃烧的程度难以把握。当把点燃的系有火柴梗的铁丝伸入充满氧气的集气瓶中时，①如果火柴梗过长，会看不到铁丝在氧气中燃烧的现象；只能看到火柴梗在氧气中燃烧的现象。②如果火柴梗过短，由于红热的铁丝冷却很快，也会看不到铁丝在氧气中燃烧的现象。

二、改进后的实验步骤

①我们把细铁丝的一端盘成螺旋状，另一端用坩埚钳夹住。

②用小烧杯盛一定量的无水乙醇，待用。

③把酒精灯和充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶放在较近的位置，并点燃酒精灯。

④用坩埚钳夹住细铁丝的一端并将有螺旋状的另一端伸入到无水乙醇中，利用无水乙

醇的表面张力，使细铁丝有螺旋状一端蘸满无水乙醇。取出后，马上在酒精灯上点燃，并迅速伸入到充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶中，可以看到铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星

四射，放出热量，生成黑色固体物质。

三、改进后的优点

此方法极易成功，实验效果好；也不会再为火柴梗燃烧的程度而担忧；更适合于开设学生实验；无污染，并节约了资源。

对蜡烛及燃烧实验的改进

江西省宜春中学温小波

人教版课程标准试验教材P7页的活动与探究栏目里，对蜡烛及燃烧的实验中，有一个步骤是：把罩在烛焰上的烧杯，迅速倒过来，向烧杯里注入少量澄清石灰水，振荡，观察石灰水有什么变化？学生在操作过程中，实验效果都不理想，很多小组的石灰水没有变浑浊。本人分析其中的原因主要是：

其一是因为烧杯罩在烛焰上一段时间后，使得烧杯内温度较高，倒过烧杯时，使空气形成热气流，杯中的二氧化碳气体随热气流而散发到空气中了；

其二是学生操作不熟练，把烧杯倒过来后、逗留时间大长，倒入石灰水之前，二氧化碳气体已经散逸了，这样，很多小组的石灰水就没有变浑浊。

本人对该实验的改进是：将烧杯移开火焰，倒过来之前，用一块玻璃片先盖住瓶口，再把烧杯正放在桌面，然后移开一部分玻璃片，向烧杯内倒入澄清石灰水，再盖住烧杯，振荡，各小组的澄清石灰水都变浑浊了，实验效果很好。

对氨分子扩散实验装置的改进