巧用套管創(chuàng)新教材實驗

卜兆軍+寇永鵬

本文系甘肅省“十二五”教育科學規(guī)劃課題《新課程背景下中學化學教材的創(chuàng)新性實驗研究》（課題批準號：GS[2013]GHB0991）階段性研究成果之一。

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)自然學科，實驗現(xiàn)象的明顯程度將直接影響到課堂教學效果的好壞，因而實驗的改進就成了課任教師備好一節(jié)實驗課的中心課題。改進的實驗除了裝置簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯以外，還應(yīng)突出環(huán)保、微型、綠色等特點。本文所設(shè)計的套管實驗，達到了不通過觸摸實驗管，就能看得見反應(yīng)放熱的效果，課堂實驗教學收效甚佳；并且可根據(jù)學生在初中已有的知識基礎(chǔ)上，將抽象的理論知識設(shè)計轉(zhuǎn)化成為簡單易行，操作性極強的實驗，從而增強了感性認識，使學生理解反應(yīng)實質(zhì)更容易、更直接；亦可使兩個不同的反應(yīng)在同一裝置中，相同條件下同步進行，對比現(xiàn)象明顯，學生影響深刻，對學生認知新知識，產(chǎn)生極強的信服力。利用本文設(shè)計的環(huán)保實驗管改進的實驗，除現(xiàn)象明顯、持久，操作方便，環(huán)保無污染以外，教師還可以持管走動，以便讓更多的學生能夠近距離觀察實驗現(xiàn)象，彌補了前臺教師演示，后排學生看不清或看不見的缺憾，不失為課堂實驗教學中的一個亮點。此外，利用該套實驗管還可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU與濃H2SO4的環(huán)保實驗，以及課本上只有方程式而無實驗設(shè)計的C與濃H2SO4、C與濃HNO3的環(huán)保實驗，等等。

一、套管實驗，使反應(yīng)熱效應(yīng)看得見

如圖1所示裝置，試管中盛有水，氣球a中盛有干燥的Na2O2顆粒，U形管中注有淺紅色的水，將氣球用橡皮筋緊縛在試管口。實驗時將氣球中Na2O2抖落到試管b的水中，觀察到氣球a被吹大，該反應(yīng)放出大量的熱量，使錐形瓶中空氣受熱膨脹而出現(xiàn)U型管水位d>c，達到了不通過觸摸實驗管，就能看得見反應(yīng)放熱的效果，課堂實驗教學收效甚佳。

二、套管實驗，使感性認識更直接

用脫脂棉包住約0.2gNa2O2粉末，置于石棉網(wǎng)上，往棉花上滴幾滴水，可觀察到棉花劇烈地燃燒起來。由此可得出Na2O2與H2O反應(yīng)時的兩個結(jié)論：a.Na2O2與水反應(yīng)有O2生成；b.反應(yīng)強烈放熱（因溫度達到其著火點，棉花能燃燒；因生成了氧氣，燃燒很劇烈）。該實驗設(shè)計，激趣效果很好，但學生對實驗實質(zhì)的理解不夠透徹、直接。

課堂教學時亦可擬用圖2方法驗證a、b兩個結(jié)論：若要證明有O2生成，可在圖中A處用帶火星木條進行檢驗，如木條復(fù)燃，可證明確實生成了氧氣；若要證明反應(yīng)放熱，可將B處導(dǎo)管插入水中，若水中有氣泡從管口冒出，說明反應(yīng)過程放出了熱量，導(dǎo)致錐形瓶內(nèi)氣體膨脹，在水中產(chǎn)生氣泡。實驗效果明顯，學生對反應(yīng)實質(zhì)的理解透徹到位。

三、套管實驗，同步操作，現(xiàn)象對比更明顯

進行Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性不同的實驗教學時，如利用常規(guī)設(shè)計方案，需兩套裝置同步進行實驗，或分步計時進行；但由于諸多主客觀方面因素的影響，使對學生的認知信服力大打折扣。而利用圖3所示本套管實驗，則會使兩個反應(yīng)在同一裝置中，相同條件下同步進行，現(xiàn)象對比明顯，學生影響深刻，對學生認知熱穩(wěn)定性Na2CO3大于NaHCO3，產(chǎn)生極強的說服力。

四、套管實驗，使反應(yīng)簡便快速，更環(huán)保

鑒于中學化學中有好多演示實驗產(chǎn)生大量的有毒氣體，給課堂實驗教學造成了極大的困難，課堂教學效果明顯下降。而利用本套多用環(huán)保實驗管，在一定程度上解決了困擾我們中學化學教師多年的難題。

1.銅片與濃硝酸的反應(yīng)

如圖4所示，在外管的支管上套上一氣球，使體系封閉。向外管中加入5ml濃氫氧化鈉溶液，內(nèi)管中投入一小塊銅片，加入2ml濃硝酸，迅速蓋上頂塞，并把內(nèi)管插入外管中，銅與濃硝酸反應(yīng)放出的紅棕色NO2氣體，從內(nèi)管腰部的小孔排出來，充滿內(nèi)、外管，實驗現(xiàn)象非常明顯。產(chǎn)生的NO2氣體可暫時儲存在氣球中，最終被外管下部的濃氫氧化鈉溶液吸收，有害氣體不會外泄，保護了工作環(huán)境。

2.NH3與HCl氣體的化合反應(yīng)

如圖5所示，在外管的支管上接一根3cm長的乳膠管，并用彈簧夾夾住，使體系封閉。向內(nèi)管里注入0.5ml濃氨水，塞上頂塞，外管加入1ml濃鹽酸，把內(nèi)管插入外管里。迅速揮發(fā)出來的NH3與HCl氣體在管里發(fā)生化合反應(yīng)，生成的白煙充滿實驗管。此方法比教材上用玻璃棒更環(huán)保，且現(xiàn)象更明顯、持久。

該方法多用于環(huán)保實驗管改進的實驗，現(xiàn)象明顯、持久，操作方便，環(huán)保無污染并且教師可以持管走動，以便讓更多的學生能夠近距離觀察實驗現(xiàn)象，彌補了前臺教師演示，后排學生看不清或看不見的缺憾。

此外，利用該環(huán)保實驗管還可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU與濃H2SO4的環(huán)保實驗，以及課本上只有方程式而無實驗設(shè)計的C與濃H2SO4、C與濃HNO3的環(huán)保實驗，等等。

（作者單位：1.甘肅省景泰縣第二中學 2.甘肅省景泰縣第一中學）