《化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化》改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

青海省西寧市第四高級中學(xué) 星?；?/p>

人教版高中化學(xué)（高一年級）必修2第二章第一節(jié)《化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化》一節(jié)中，通過演示“鋁與鹽酸的反應(yīng)”和“氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，引出放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念，但按教材介紹的方法操作時(shí)存在以下不足：

（1）用溫度計(jì)測量鋁與鹽酸反應(yīng)的放熱情況，由于溫度計(jì)的紅線比較細(xì)，實(shí)驗(yàn)的可見度不大，即使坐在前排的學(xué)生也難以觀察清楚溫度的變化。讓學(xué)生觸摸試管時(shí)間不允許。

（2）通過觀察玻璃片上的水是否結(jié)冰使玻璃片與小燒杯粘在一起來判斷氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由于在講授該內(nèi)容時(shí)，南方地區(qū)室內(nèi)的溫度還比較高，實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃片上的水不容易結(jié)冰，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率不高；另外由于實(shí)驗(yàn)時(shí)藥品用量較大，反應(yīng)會(huì)放出大量有刺激性氣味的氨氣，污染環(huán)境；反應(yīng)后生成的氯化鋇屬于可溶性的重金屬鹽，回收處理麻煩。

因此，我對這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，經(jīng)使用取得了滿意的實(shí)驗(yàn)效果，現(xiàn)介紹如下。

一、實(shí)驗(yàn)用品

鹽酸（1:1），氫氧化鋇晶體，氯化銨晶體，品紅溶液，小燒杯，塑料蓋，溫度傳感器（帶數(shù)據(jù)顯示器，2個(gè)）

15mmx150mm試管，大試管，橡膠塞，玻璃棒，自制氣體平衡管，藥匙，鋁屑，T形管，玻璃珠，刻度板。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，使與氣體平衡管相連接的小試管內(nèi)的氣體熱脹冷縮，并使氣體平衡管中品紅溶液的液面發(fā)生變化，反映化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化;利用溫度傳感器和溫度傳感數(shù)據(jù)顯示儀反映化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.鋁和鹽酸的反應(yīng)

在左側(cè)大試管中加入一定量的鋁屑，氣體平衡管中注入適量紅色的品紅溶液，按圖1甲所示連接好裝置并檢查裝置的氣密性。通過擠捏乳膠管內(nèi)的玻璃珠，使氣體平衡管使管內(nèi)兩液面相平后，用膠頭滴管向大試管中滴加適量鹽酸。可以看到，溫度傳感器連接的數(shù)據(jù)顯示器上的溫度不斷上升，最高溫高達(dá)到五十度，氣體平衡管中的液面左端液面下降、右端液面上升，如圖2所示。這是由于大試管內(nèi)反應(yīng)放熱，熱量通過試管壁使小試管內(nèi)溫度升高，管內(nèi)空氣受熱膨脹，造成氣體平衡管內(nèi)的液面差。由此可證明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

等品紅溶液的液面差維持不變后，開始下一步驟的實(shí)驗(yàn)。

圖2 實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象

2.氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)

在右側(cè)大燒杯中加入稱量好的4gBa(OH)2.8H2O和2gNH4Cl晶體,用量筒向燒杯中加入約1ml水,并用玻璃棒攪拌,將溫度傳感器插入燒杯中。可以看到，數(shù)據(jù)顯示器上的溫度迅速下降，最低溫度達(dá)到零下十度，氣體平衡管中的液面左端液面繼續(xù)下降、右端液面繼續(xù)上升，液面差繼續(xù)加大，如圖3所示。這是由于燒杯內(nèi)反應(yīng)吸熱，使小試管內(nèi)溫度降低，管內(nèi)空氣遇冷收縮，造成氣體平衡管內(nèi)的液面差繼續(xù)加大。由此可證明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

圖3 實(shí)驗(yàn)過程現(xiàn)象

五、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)

1.裝置簡潔，操作方便,一套裝置可以完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

2.現(xiàn)象明顯，可見度大，對比性強(qiáng)。

3.實(shí)驗(yàn)快捷，藥品用量大大減少，省時(shí)省藥，少污染。

4.把溫度傳感器應(yīng)用于教學(xué)中，準(zhǔn)確、明了。

劉、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)必須保證小試管內(nèi)的氣密性要好。

2.實(shí)驗(yàn)開始前，首先通過擠壓乳膠管內(nèi)的玻璃珠調(diào)節(jié)品紅溶液的液面維持平衡，才能進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作。

3.實(shí)驗(yàn)中，溫度傳感器必須充分接觸到藥品，才能真實(shí)、準(zhǔn)確反映出兩個(gè)反應(yīng)中的溫度。