高中化学最新实验改进与创新案例

《高中化学实验改进与创新案例集》

高中化学实验改进与创新课题组

改进型实验方案的设计要点

一、实验方案设计遵循的原则

1、立意的科学性。

2、操作的可行性。

3、过程的安全性。

4、用品的简约性。

5、思路的创新性。

6、效果的启发性。

二、实验方案设计满足的要素

1、改进背景与设计目的。

2、用品选取与装置组配。

3、实验过程与操作方法。

4、实验记录、现象分析与结果讨论。

5、注意事项与改进反思。

三、实验方案设计侧重的内容

1、实验药品的选取。

2、实验仪器的改进。

3、实验装置的改进。

案例 1 铝热反应实验的改进与创新

实验名称铝热反应实验的改进与创新

实验目的

通过改进和创新，使实验更具有安全性，科学性，环保性，现象明显等特点。

实验原理

铝热反应，是铝单质在高温的条件下进行的一种氧化还原反应，

体现出了铝的强还原性。由于氧化铝的生成焓(-1645kJ/mol) 极低，故反应会放出巨大的热，甚至可以使生成的金属以熔融态出现。另一

方面，反应放出大量热使铝熔化，反应在液相中进行使反应速率极快，短时间放出极大量的热。

实验仪器及药品

电子桌秤、药匙、铁架台 (带铁夹和铁圈 )、玻璃漏斗 (口径 150mm) 、玻璃罩子 (口径 200mm) 、凡士林、滤纸、橡皮弯管、玻璃(或塑料)水槽、镊子、小木条、尺子、三角锉刀。氧化铁、铝粉、氯酸钾、镁条、

细沙。

实验装置

实验步骤及现象一、实验步骤：

1用三角锉刀去掉玻璃漏斗下端的玻璃短颈，在其内壁涂上一层薄的

凡士林，架在铁架台的铁圈上，在漏斗正下方放置一个底层铺有细沙

的玻璃水槽 A。把玻璃罩子和塑料弯管连接起来夹在铁架台的铁夹上，

橡皮管的另一端通入玻璃水槽 B 来吸收烟尘。组装实验装置(如图）。

2.将两张圆形滤纸折叠成漏斗状套在一起贴于涂有凡士林的玻璃漏斗

内，其中，外侧纸漏斗须用水润湿，在其底端剪一小孔。

3.用电子桌秤称取干燥的氧化铁粉末 1.25g 、铝粉 0.50g ，均匀混合后放在纸漏斗里，在混合物中央放少量氯酸钾并插入长约5cm 的镁条。用小木条点燃镁条并迅谏盖卜玻璃置子，观察实验现象。

4.实验结束后用镊子夹取水槽中的熔融物一铁珠,观察其表面是否

光滑。

二、实验注意事项 :

1.涂在玻璃漏斗上用来绝热的一层凡上林厚度大约1-2mm 即可。不宜太厚,太厚会消耗大量凡士林也不宜太薄,太薄则达不到绝热的目的,

容

易使玻璃斗炸裂。

2.紧贴玻璃漏斗的滤纸要润湿,防止引燃凡士林。

3.玻璃水槽 A 底层铺的细沙厚度约 3cm 以上宜,细沙层太薄会使水

槽底部被带有巨大热量的熔融炸裂 ,所以细沙层尽量厚一些 , 以消

除安全隐患。

4.镁条被点燃瞬间 , 迅速用玻璃罩子罩住玻璃斗 ,并尽可能盖严实 ,

一方面铝热剂被引燃时放出大热量可使产生的浓烟在密闭空间急剧膨胀并

通管导入右边玻璃水槽 ;另一方面可防止浓烟外漏 ,空气。

5.玻璃漏斗口径不小于 150mm, 玻璃罩子口径于 200mm, 这样保证了

药品有足够大的反应空间才于因气体急剧膨胀而发生爆炸。

1.将盛放药品的纸漏斗改换为大号玻璃漏斗。去掉玻璃漏斗下端的玻

璃短颈，让熔融物顺利滴落，在其内壁涂一层薄的凡士林，用来绝热，

防止玻璃漏斗炸裂，且较高的玻璃内壁可以防止火星四溅，保护师生

免受火星灼伤。

2.蒸发皿用铺有细沙的玻璃水槽代替。这样，熔融物滴落水中迅速冷

却所形成的小球不会沾到细沙，形状圆润，清晰可见。

创新 3. 增加烟尘吸收装置。由于透明玻璃罩与玻璃漏斗之间密封严密，

反设计应瞬间放出大量的热使浓烟迅速膨胀进入上端玻璃罩子 ,

再经过橡皮后的管通入水槽被吸收 ,最大可能地减少了烟尘对空气的污染。

优点

4. . 节约药品用量。教材给出的药品用量为氧化铁粉末 5g 、铝粉 2g,

在被引燃瞬间火星四溅且伴有大量浓烟,火光刺眼 ,浓烟呛鼻 ,危害师

生健康。实验改进过程中,经反复实验 , 氧化铁粉末和铝粉用量分别为

1.25g 和 0.50g 为宜,药品比例不变 ,但用量减少 ,当被引燃之后 ,整

个反应在玻璃漏斗与玻璃罩子组成的较大的密闭空间内进行 ,实验现象依

然清晰可见 , 但四溅的火星得到有效控制,把火光对师

生眼睛的刺伤降到最低。

案例 2 石蜡油分解的创新实验

实验名称石蜡油分解的创新实验

通过对实验的创新设计，成功地演示该实验, 可以帮助学生建立对烯烃化学性

质的直观认识 , 激发学生的学习兴趣, 培养学生的观察能力、实验能力、

分析能力。

改进仪器 : 把硬质试管改为Y 形试管，增加对比实验；

改进催化剂 : 把碎瓷片改为二氧化锰，效果更好

实验仪器及药品Y 形试管、试管夹、酒精灯、橡皮塞、导气管、橡胶管、普通试管、铁架台

(带铁夹)。二氧化锰、石蜡

(或石蜡油 ,固体石蜡 ) 、酸性高锰酸钾溶液。

实验装置

实验步骤及现象创新设计后的优点

图 1 教材实验装置图 2 创新实验装置

1.如图 2 所示连接好装置并检查装置的气密性。

2.用纸槽向洁净干燥的Y 形试管一端加入适量固体石蜡, 另一端加入适量二氧化锰粉末。取一洁净试管 ,向试管中加入适量酸性高锰酸钾溶液，重新组装好装置。

3.先加热石蜡一端,石蜡迅速融化为液态, 继续加热约1min, 酸性高锰酸钾溶液

中有气泡冒出 ,但不褪色。再加热二氧化锰一端, 约 30s, 酸性高锰酸钾

溶液中有气泡冒出,但不褪色。

4.倾斜 Y 形试管 ,让石蜡油慢慢流入二氧化锰一端,此时酸性高锰酸钾溶液中有大

量气泡冒出 ,开始褪色,继续加热约30s, 酸性高锰酸钾溶液中有气泡冒出, 酸性高锰酸钾褪色十分明显。

5.实验结束后 ,先撤导管后熄灭酒精灯。

1.改用 Y 形试管 ,装置简单易操作,对装置的损伤较小。先分

别加热石蜡和二氧化锰,再将二者混合,Y 形试管不会因为骤冷而破裂。如果按原

实验仪器及药品实验,需要酒精灯长时间加热,试管很容易因为骤热骤冷

而破损。

2.所需温度较低,耗时短,实验快速。石蜡油分解实验在新课教学中的目的是引

入并验证乙烯气体的性质,如果耗时太长,将使整节课的紧凑性大打折扣。如果按教材的装置和药品实验,石蜡油变成蒸气后, 碎瓷片的温度上不去导致石蜡蒸气不分解 ,故实验失败率高。改成二氧化锰粉末作催化剂 ,粉末的表面积大,催化效果好,只要稍微加热二氧化锰,导管处立刻出现大量能使高锰酸钾酸性溶液褪色的

气体。

3.增加了对比实验 ,效果更佳。分别加热石蜡和二氧化锰,酸性高锰酸钾溶液不褪色,再将二者混合加热,酸性高锰酸钾溶液褪色明显。说明石蜡以及二氧化锰都不具有使酸性高锰酸钾褪色的性质,而是石蜡在二氧化锰作催化剂的情况下,高温分解为不饱和烃,从而使酸性高锰酸钾褪色, 与本实验的三维目标呼应,最大化实现演示实验价值。

实验目的实验原理