鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

黎智強(qiáng)

摘 要：人教版化學(xué)必修2中鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，以氧化鐵粉末、鋁粉和氯酸鉀固體為反應(yīng)原料，藥品用量多、價(jià)格高且有污染。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)從藥品用量、儀器裝置等方面進(jìn)行了探究。改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)兼具簡約性、安全性、環(huán)保性、可操作性以及趣味性，適合學(xué)生進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鋁熱反應(yīng)；光和煙污染；實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)；激發(fā)興趣

化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ菍W(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)展開化學(xué)教學(xué)已成為化學(xué)教學(xué)工作者的共識(shí)。只有不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，化學(xué)實(shí)驗(yàn)才會(huì)充滿生命和活力，保持其在化學(xué)教學(xué)中的獨(dú)特魅力，最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)的功能，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更切合教學(xué)改革的潮流，適合素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的需求。

一、教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

人教版必修2第89頁第四章第一節(jié)“開發(fā)利用金屬礦物和海水資源”中的實(shí)驗(yàn)4-1是鋁熱反應(yīng)：“將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中，在化合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插入一根用砂紙打磨過的鎂帶。用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂帶，觀察現(xiàn)象。”

二、存在的問題

該實(shí)驗(yàn)雖然簡單但還存在以下幾點(diǎn)問題：

1.因鎂帶的品質(zhì)不高，不易點(diǎn)燃，或點(diǎn)燃后容易熄滅；且鎂帶燃燒時(shí)發(fā)出耀眼強(qiáng)光，對(duì)學(xué)生的眼睛有害。

2.鋁熱劑和氯酸鉀的用量多，產(chǎn)生大量的濃煙，污染室內(nèi)環(huán)境。

3.教材中氯酸鉀的用量為少量，學(xué)生實(shí)際操作時(shí)對(duì)“少量”藥品的用量難以掌控。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

為了解決以上問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以下改進(jìn)：

1.用手持煙花——電火花代替鎂帶燃燒消除了光污染，避免了對(duì)學(xué)生眼睛的傷害。

2.用普通的六角螺帽和方形鐵板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙漏斗作為反應(yīng)容器。

3.通過實(shí)驗(yàn)可知，根據(jù)教材將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后，氯酸鉀用量為0.4g已經(jīng)能讓實(shí)驗(yàn)順利地進(jìn)行并有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且產(chǎn)生的煙量比較少。因此，確定實(shí)驗(yàn)藥品氧化鐵、鋁粉、氯酸鉀的用量比為25∶10∶2。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作

先把普通的六角螺帽放在方形鐵板上，把實(shí)驗(yàn)藥品氧化鐵、鋁粉、氯酸鉀按用量比為25∶10∶2放入六角螺帽中，中間插入一小段手持煙花“電火花”，用燃著的小木條點(diǎn)燃“電火花”，觀察現(xiàn)象。

五、實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)

裝置設(shè)計(jì)體現(xiàn)了：（1）簡易性、安全性——該裝置省去了鐵架臺(tái)、蒸發(fā)皿（沙盆），用普通六角螺帽和方形鐵板作為反應(yīng)容器，小巧質(zhì)輕，便于攜帶。操作時(shí)簡單、方便，學(xué)生能親自動(dòng)手完成，耗時(shí)少。（2）環(huán)保性——用手持煙花“電火花”代替鎂帶燃燒消除了光污染；藥品在螺帽中反應(yīng)，減少了鋁熱劑特別是氯酸鉀的用量，節(jié)約了資源并減少了煙的排放，有效降低了空氣污染。（3）趣味性——實(shí)驗(yàn)時(shí)鐵熔球成功焊接在鐵板上，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚醒學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)到了知識(shí)的實(shí)用性和價(jià)值性。

六、創(chuàng)新后的思考

用生活用品代替化學(xué)儀器，雖然降低了實(shí)驗(yàn)成本，但缺失了某些具體化學(xué)學(xué)科特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。過分強(qiáng)調(diào)生活化而淡化化學(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)，會(huì)影響化學(xué)學(xué)科邏輯體系的構(gòu)建和學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。有學(xué)者認(rèn)為：化學(xué)實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面具有不可代替的重要作用，從態(tài)度、方法、審美、品質(zhì)等全面形成科學(xué)能力。化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力和創(chuàng)新能力之功效。也有學(xué)者認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)的功能可概括為認(rèn)識(shí)功能、方法論功能、教學(xué)功能。因此，無論實(shí)驗(yàn)如何改革和創(chuàng)新，課本中有些傳統(tǒng)和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)仍有其獨(dú)特的價(jià)值，仍能顯示出其卓爾不凡的魅力。創(chuàng)新必須以不違背實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能為前提，讓學(xué)生親身經(jīng)歷化學(xué)學(xué)習(xí)過程，達(dá)到激發(fā)興趣、啟迪思維、培養(yǎng)能力、全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱立峰.化學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2001：15.

[2]虎西林.充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2003（6）：33-34.

[3]鄭長龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4]李靜雯.吸熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（4）：53.

[5]包朝龍.寧波市高中化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作品薈萃[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014（11）：42.

編輯 李琴芳