微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)氨水用量與小型封閉化改進(jìn)

潘國榮 劉芬

摘 要

通過實(shí)驗(yàn)提出在微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中使用濃氨水的合理用量為0.5～1.0mL。對(duì)微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了小型封閉改進(jìn)，這樣的改進(jìn)跟初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書的實(shí)驗(yàn)原理比較吻合，便于學(xué)生理解教科書的實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞

微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 氨水用量 小型化 封閉化 改進(jìn)

“微粒的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”是初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“有關(guān)科學(xué)探究學(xué)習(xí)的實(shí)例”所設(shè)計(jì)的第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。全國許多版本的初中化學(xué)教科書都是依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，大同小異。

一、課標(biāo)與教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)

教師演示實(shí)驗(yàn)：向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試劑，讓每個(gè)同學(xué)都看到溶液是無色的。向燒杯B中加入10mL濃氨水。用一只大燒杯把A、B兩燒杯溶液罩在一起（如圖1所示）[1]。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)：（略）

2.滬教版“探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)

【實(shí)驗(yàn)1】向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1～2滴濃氨水，觀察現(xiàn)象。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？

【實(shí)驗(yàn)2】在燒杯C中重新配制甲溶液。在燒杯B中加入3～5mL濃氨水，用一個(gè)大燒杯把兩個(gè)燒杯罩在一起（如圖2所示），觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。你如何解釋產(chǎn)生的現(xiàn)象？[2]

二、課標(biāo)與教科書實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足

由于不同廠家生產(chǎn)的燒杯口徑大小不一樣，至少需要1000mL的大燒杯才能罩住兩個(gè)小燒杯，有時(shí)候可能需要水槽才能罩住兩個(gè)小燒杯，攜帶不方便；需要藥品、試劑多，造成浪費(fèi)，又污染環(huán)境；濃氨水揮發(fā)性強(qiáng)，刺激性大，很容易污染實(shí)驗(yàn)環(huán)境，影響師生情緒和健康；只能用于教師的演示實(shí)驗(yàn)，不能用作學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)。

三、課標(biāo)與教科書實(shí)驗(yàn)中氨水用量探討

為了探討課標(biāo)與教科書設(shè)計(jì)的“探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)”中氨水用量與氨氣逸出的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)3。

【實(shí)驗(yàn)3】在兩個(gè)0.5g頭孢拉定小藥瓶（以下統(tǒng)稱為“小藥瓶”）里，一個(gè)裝著滴了1滴酚酞試液的蒸餾水、一個(gè)裝著5滴濃氨水。用一個(gè)杯底內(nèi)壁和杯嘴外沿底邊貼有濕潤(rùn)pH試紙的100mL小燒杯把兩個(gè)“小藥瓶”罩在一起。在100mL小燒杯嘴外邊放置一個(gè)“小藥瓶”，瓶里面裝有滴了1滴酚酞試液的1.0mL蒸餾水并在瓶口外邊貼有濕潤(rùn)pH試紙。再用一個(gè)杯底內(nèi)壁和杯嘴內(nèi)壁邊貼有濕潤(rùn)pH試紙的500mL大燒杯把“小藥瓶”和100mL小燒杯罩在一起。最后將里面裝有滴了1滴酚酞試液的1.0mL蒸餾水并在瓶口外邊貼有濕潤(rùn)pH試紙的“小藥瓶”放在500mL大燒杯嘴外邊。

我們是在室內(nèi)溫度為10℃的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，通過實(shí)驗(yàn)觀察我們發(fā)現(xiàn)：1.100mL小燒杯底部?jī)?nèi)壁上的濕潤(rùn)pH試紙1s左右就變色了、“小藥瓶”內(nèi)的酚酞溶液40s左右開始變色。2.小燒杯外“小藥瓶”口邊、大燒杯嘴內(nèi)壁邊、小燒杯嘴外沿底邊的pH試紙先后變色，大燒杯底部的pH試紙2min左右變色，大燒杯嘴外邊“小藥瓶”口邊的pH試紙5min左右變色，小燒杯嘴外邊“小藥瓶”里的酚酞溶液8min左右才變色。

從實(shí)驗(yàn)可知，濃氨水的揮發(fā)性是很強(qiáng)的，5滴濃氨水經(jīng)過兩個(gè)“小藥瓶”各1.0mL左右酚酞溶液的吸收、1個(gè)100mL小燒杯和1個(gè)500mL大燒杯的封罩，仍然能夠使大燒杯嘴外邊“小藥瓶”口邊的pH試紙?jiān)?min左右時(shí)間里變色。

由此可見，教科書實(shí)驗(yàn)在燒杯中加入3～5mL濃氨水已經(jīng)太多了，沒有必要。而課程標(biāo)準(zhǔn)向燒杯中加入10mL濃氨水，更加沒有必要，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境造成很大的污染。即使使用燒杯作實(shí)驗(yàn)，向燒杯中加入0.5～1.0mL濃氨水已經(jīng)足夠了。

四、實(shí)驗(yàn)小型封閉化新改進(jìn)及效果

1.新實(shí)驗(yàn)小型封閉化改進(jìn)方法

我們課題組曾經(jīng)對(duì)“微粒的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和改進(jìn)[3-6]。這些設(shè)計(jì)與改進(jìn)中，有的用量筒作容器，可以對(duì)比溫度不同時(shí)微粒運(yùn)動(dòng)的速率是否相同；有的用集氣瓶（或者廣口瓶）作容器，也有用0.5g頭孢拉定小藥瓶作容器的，它們應(yīng)用各有特色、效果都不錯(cuò)。但是，跟課程標(biāo)準(zhǔn)與教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不完全相同。為了使“微粒的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”小型化封閉化跟課程標(biāo)準(zhǔn)與教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相同，我們重新作了如下改進(jìn)。

【實(shí)驗(yàn)4】在一個(gè)“小藥瓶”里加入1.0mL蒸餾水，滴入1滴酚酞試液，觀察溶液顏色的變化。再向上述“小藥瓶”里的溶液滴加1滴氨水，用“小藥瓶”的膠塞塞住瓶口，觀察溶液顏色的變化。

【實(shí)驗(yàn)5】取一塊85×85mm規(guī)格的泡沫塑料板，將100mL小燒杯的杯口在酒精燈火焰上燒燙后，在泡沫塑料板上烙成一個(gè)凹槽恰好能夠密封住100mL小燒杯的杯口（以下稱呼“凹槽泡沫塑料板”），待用。

在A號(hào)“小藥瓶”里加入1.0mL蒸餾水，滴入1滴酚酞試液，放在“凹槽泡沫塑料板”上。在B號(hào)“小藥瓶”中滴入1～2滴濃氨水，迅速挨著A號(hào)“小藥瓶”放在“凹槽泡沫塑料板”上，用100mL小燒杯沿著凹槽密封圈把A、B兩個(gè)“小藥瓶”一起罩在“凹槽泡沫塑料板”上。觀察A號(hào)“小藥瓶”里溶液顏色的變化。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的效果

通過實(shí)驗(yàn)我們看到：【實(shí)驗(yàn)4】中滴加1滴氨水后，“小藥瓶”里的溶液立即變成了紅色。把封蓋的“小藥瓶”拿上來聞，沒有聞出特殊氣味。說明改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果好，沒有氨氣逸出，封閉達(dá)到了目的。

【實(shí)驗(yàn)5】用100mL小燒杯沿著凹槽密封圈把A、B兩個(gè)“小藥瓶”一起罩在“凹槽泡沫塑料板”上40s左右，A號(hào)“小藥瓶”里的溶液變成了紅色。用手拿“凹槽泡沫塑料板”連同小燒杯一起上來聞，沒有聞出特殊氣味。說明改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效率高，安全、環(huán)保。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

跟課程標(biāo)準(zhǔn)與教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理完全相同，不需要轉(zhuǎn)彎，方便學(xué)生理解；用頭孢拉定小藥瓶代替小燒杯作實(shí)驗(yàn)容器，用廢棄的泡沫塑料板封蓋燒杯口，使廢物發(fā)揮作用，可以讓學(xué)生從中體會(huì)“物盡其用”的內(nèi)涵；實(shí)驗(yàn)用品小型化，試劑、藥品用量少，減少了浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到了節(jié)約的目的，同時(shí)降低了藥品對(duì)環(huán)境的不良影響，符合現(xiàn)代環(huán)保理念要求。改進(jìn)項(xiàng)目高效環(huán)保；實(shí)驗(yàn)封閉化，防止氨氣揮發(fā)出來，污染實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保護(hù)了師生的健康；“凹槽泡沫塑料板”一次做成，可以長(zhǎng)期使用；實(shí)驗(yàn)裝置可以移動(dòng)，方便拿出來給學(xué)生近距離觀察，增加學(xué)生的參與度；實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、安全，可以用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王祖浩，王磊主編.義務(wù)教育教科書·化學(xué)·九年級(jí)·上冊(cè)[M].上海：上海教育出版社，2012.

[3] 潘國榮，白顯圣.氣體分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)在理化教學(xué)中的設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].中國教育技術(shù)裝備，2013（31）

[4] 潘國榮，白顯圣.基于學(xué)生探究微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的微型封閉化設(shè)計(jì)[J].中國教育技術(shù)裝備，2014（11）

[5] 潘國榮，白顯圣.探究微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的微型封閉化設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014（9）

[6] 潘國榮，白顯圣.微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2015（5）.

【責(zé)任編輯 郭振玲】