稀釋濃硫酸錯(cuò)誤操作實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與應(yīng)用

張喆

摘 要：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要以學(xué)生為本，尊重學(xué)生，引導(dǎo)他們主動(dòng)參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教給學(xué)生一些探究的方法，激發(fā)學(xué)生的探究積極性，使不同基礎(chǔ)的學(xué)生能夠把學(xué)到的化學(xué)知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。為了把化學(xué)課上的既生動(dòng)形象又富有情趣，要經(jīng)常通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，對(duì)實(shí)驗(yàn)效果不明顯的，或是難以操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，使不明顯的化學(xué)實(shí)驗(yàn)變得直觀形象。本文以稀釋濃硫酸錯(cuò)誤操作實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與應(yīng)用為例進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)探究；方法改進(jìn)；推廣應(yīng)用

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要著眼于社會(huì)對(duì)化學(xué)人才的需求，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，以學(xué)生為本，尊重學(xué)生，引導(dǎo)他們主動(dòng)參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教給學(xué)生一些探究的方法，激發(fā)學(xué)生的探究積極性，使不同基礎(chǔ)的學(xué)生能夠把學(xué)到的化學(xué)知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中?，F(xiàn)在的學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的多少，直接影響到學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高，或者說(shuō)直接影響著他們各種能力和科學(xué)探究的素養(yǎng)的提高。為了把化學(xué)課上的既生動(dòng)形象又富有情趣，要經(jīng)常通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，對(duì)實(shí)驗(yàn)效果不明顯的，或是難以操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，使不明顯的化學(xué)實(shí)驗(yàn)變得直觀形象。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的時(shí)候，要針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容來(lái)選用合適的方法進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，更直觀，要引導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和操作，在改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不斷提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。下面，僅以稀釋濃硫酸錯(cuò)誤操作實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與應(yīng)用為例進(jìn)行說(shuō)明。

濃硫酸稀釋的實(shí)驗(yàn)可以體現(xiàn)濃硫酸多種重要性質(zhì)，因該實(shí)驗(yàn)既重要又很危險(xiǎn)（如圖1）。在實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)如果使用硫酸太少，四濺的現(xiàn)象不夠明顯，但是使用硫酸量太多，不僅浪費(fèi)藥品而且也增加了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性。

圖1 改進(jìn)前

基于上述原因，我們將該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)（如圖2），并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。具體的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法如下：

圖2 改進(jìn)后

1. 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑：廣口瓶帶三孔膠塞、膠頭滴管（兩個(gè)）、玻璃導(dǎo)管一根、小廣口瓶（兩個(gè)）、濃硫酸、水。

2. 實(shí)驗(yàn)操作：

按照?qǐng)D2組裝，三孔膠塞分別放入2個(gè)滴管和一個(gè)玻璃管，然后將2個(gè)小廣口瓶放入大廣口瓶中，并分別放在膠頭滴管下方。廣口瓶中的兩個(gè)小廣口瓶一個(gè)中盛有濃硫酸，一個(gè)盛有水，膠塞上對(duì)應(yīng)的膠頭滴管中一個(gè)吸有水，為了使現(xiàn)象明顯，將水染成紅色，一個(gè)吸有濃硫酸，正好對(duì)應(yīng)。中間的玻璃管主要是用于平衡瓶?jī)?nèi)氣壓。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，將膠頭滴管頭剛好不接觸小廣口瓶?jī)?nèi)的液面，先用手捏裝有水的膠頭滴管，向濃硫酸中滴十幾滴水，可以看到滴加的水浮在液面上并且開(kāi)始沸騰，同時(shí)伴有水珠翻滾，液滴飛濺，能夠聽(tīng)到呲呲的液體沸騰的聲音。這時(shí)候手松開(kāi)膠頭，滴管開(kāi)始回吸，沸騰起來(lái)的水被吸入了滴管中。觀察完上述現(xiàn)象后，用手捏裝有硫酸的膠頭滴管，向水中滴十幾滴硫酸，會(huì)發(fā)現(xiàn)滴入的硫酸都會(huì)跑到水底去，這是由于濃硫酸密度大而沉到瓶底，沒(méi)有發(fā)生飛濺等現(xiàn)象。通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)對(duì)比，非常明顯的對(duì)比出稀釋濃硫酸的正確和錯(cuò)誤方法，讓學(xué)生更牢固的記憶和理解濃硫酸的特性。由于該實(shí)驗(yàn)節(jié)省藥品，所以現(xiàn)象規(guī)模一般都很小，適合10個(gè)人左右觀看，屬于微型實(shí)驗(yàn)，可以分組進(jìn)行試驗(yàn)，讓學(xué)生近距離看清水沸騰和聽(tīng)到聲音。如果可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)用攝像將實(shí)物投影放大，則可以很清楚的讓更多同學(xué)同時(shí)觀察。

3. 對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)顯出來(lái)如下的優(yōu)勢(shì)：

第一，實(shí)驗(yàn)裝置易于組裝，而且操作方便，并且實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)藥品方便選用，易于組裝，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯；第二，相比較教材的原實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后增加了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，更加直觀；第三，節(jié)省藥品，并且可以多次實(shí)驗(yàn)，重復(fù)觀察，體現(xiàn)微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性；第四，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。

4. 該實(shí)驗(yàn)裝置用途的延伸

該實(shí)驗(yàn)裝置除了可以進(jìn)行稀釋濃硫酸的實(shí)驗(yàn)外，還適用于很多其他的實(shí)驗(yàn)。

（1） 這是一個(gè)探究分子不斷運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。在人教版化學(xué)新教材的活動(dòng)與探究設(shè)計(jì)中，教材中的實(shí)驗(yàn)裝置是這樣的：兩個(gè)小燒杯被一只大燒杯罩著，兩個(gè)小燒杯中一個(gè)裝有濃氨水，另一個(gè)裝有酚酞試液。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候所需的藥品量明顯要多，而且實(shí)驗(yàn)不是在密閉裝置中進(jìn)行，濃氨水能夠揮發(fā)刺激性有毒氣體，破壞周?chē)沫h(huán)境，對(duì)人也有一定的危害。將前述的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)就可以解決這些問(wèn)題。改進(jìn)的辦法是在玻璃管上綁上一個(gè)氣球，并將這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行密封，防止揮發(fā)出來(lái)的氣體進(jìn)入大氣，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，用一支膠頭滴管吸取濃氨水，另外一支膠頭滴管吸取酚酞溶液，緩慢滴入氨水，這時(shí)，我們很明顯地能看到酚酞溶液慢慢變紅。這樣對(duì)這教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行很簡(jiǎn)單的改裝，既節(jié)約了藥品，又有效地避免了揮發(fā)出來(lái)的氣體危害人和環(huán)境。

（2） 該實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)二氧化碳和水的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)探究也很明顯。要在中間玻璃管上預(yù)先綁上個(gè)氣球，形成一個(gè)密封系統(tǒng)，當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，氣球會(huì)被撐大，表明二氧化碳開(kāi)始釋放，現(xiàn)象明顯。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，起初要把一定量的稀硫酸加入碳酸鈣粉末中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯示氣泡生出，同時(shí)氣球脹大，此時(shí)第二個(gè)廣口瓶中的小花仍然是紫色的，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明，二氧化碳不能使紫色石蕊變紅。接著按壓第二個(gè)膠頭滴管，向第二個(gè)廣口瓶中的小花上滴數(shù)滴水，觀察小花狀態(tài)。這時(shí)候可以看到小紙花中潤(rùn)濕的部分變紅了，證明二氧化碳和水生成的碳酸使石蕊變紅。把變紅的小紙花在酒精上方稍高處熱烘加熱，發(fā)現(xiàn)小花由紅色變回為紫色。這個(gè)現(xiàn)象有力地說(shuō)明了碳酸易分解的不穩(wěn)定性。

由此可見(jiàn)，有效的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可以使實(shí)驗(yàn)更安全，效果更明顯，并豐富我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

此外，對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)對(duì)化學(xué)教學(xué)有深刻的啟示：對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)要真的是增加實(shí)驗(yàn)的效果，使效果更明顯，同時(shí)，在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新應(yīng)該遵循科學(xué)的原則、實(shí)用、簡(jiǎn)單明了、安全環(huán)保等特點(diǎn)。嚴(yán)禁重復(fù)性的改進(jìn)，或者把簡(jiǎn)單的問(wèn)題復(fù)雜化，或者弄巧成拙就失去的改進(jìn)與創(chuàng)新的意義。

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