初中化學(xué)教學(xué)中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用探析

錢(qián)江霞 李學(xué)強(qiáng)

摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的大亮點(diǎn)，針對(duì)教材中的典型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“微型化”設(shè)計(jì)，并作了有益探索和嘗試。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；微型化學(xué)；應(yīng)用

一、探究微觀粒子的特性

世界萬(wàn)物都是由極其微小的粒子構(gòu)成的，構(gòu)成物質(zhì)的這些微觀粒子不是靜止不動(dòng)的，總在不斷運(yùn)動(dòng)。為了探究分子具有不斷運(yùn)動(dòng)的特性，初中化學(xué)教材的實(shí)驗(yàn)裝置探究氨分子具有不斷運(yùn)動(dòng)的特性，但由于濃氨水具有揮發(fā)性，該裝置密封性差，氨氣逸出到空氣中，大家聞到了刺激性的氨味，造成了對(duì)環(huán)境的污染。為此，我們對(duì)教材實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，利用實(shí)驗(yàn)裝置重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：固體氫氧化鈉吸收濃氨水中的水分，放出熱量，加快氨分子的運(yùn)動(dòng)速率，支管口連接氣球，整個(gè)體系處于密封狀態(tài)，不僅再聞不到刺激性的氨味，而且很快觀察到濕潤(rùn)的酚酞濾紙條變紅等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由此得出分子不斷運(yùn)動(dòng)的結(jié)論。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置濃氨水用量大大減少且在密封體系中進(jìn)行，既做到了現(xiàn)象明顯、可視性強(qiáng)，又避免了對(duì)環(huán)境的污染，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的綠色化、實(shí)驗(yàn)裝置的微型化、實(shí)驗(yàn)藥品的節(jié)約化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀化、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的高效化。如果沒(méi)有現(xiàn)成的管壁有口的試管，我們也可以用U型管對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的裝置如圖所示，能夠得到相同的實(shí)驗(yàn)效果。

二、改進(jìn)氣體發(fā)生裝置

初中化學(xué)教材中分別介紹了氧氣、氫氣、二氧 化碳三種氣體的實(shí)驗(yàn)室制法，氧氣的制備選用二氧化錳和過(guò)氧化氫。上述實(shí)驗(yàn)中的氣體發(fā)生裝置，不能控制反應(yīng)的發(fā)生或停止，當(dāng)收集到所需氣體之后，反應(yīng)仍在進(jìn)行，容易造成藥品的不必要浪費(fèi)。為此我們用注射器代替長(zhǎng)頸漏斗，通過(guò)注射器向廣口瓶?jī)?nèi)添加液體藥品，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化，改進(jìn)后的裝置在注射器內(nèi)盛有液體反應(yīng)物（如稀鹽酸、稀硫酸、過(guò)氧化氫溶液等），廣口瓶底部放有固體反應(yīng)物 （如石灰石、鋅粒、二氧化錳等，通過(guò)注射器向瓶?jī)?nèi)注射液體，隨著液體與固體的接觸，它們之間的化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行，我們就會(huì)得到需要的氣體。

使用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置，通過(guò)推拉注射器，能隨時(shí)控制反應(yīng)的進(jìn)行，根據(jù)需要收集氣體，減少實(shí)驗(yàn)藥品的用量，避免了藥品的不必要浪費(fèi)，培養(yǎng)了學(xué)生的“節(jié)約”意識(shí)。

三、 進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)

初中化學(xué)教材氣體的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一般是分開(kāi)的，即先制備氣體，再利用制備的氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣的設(shè)計(jì)方案缺乏連貫性和綜合性，實(shí)驗(yàn)操作不方便、氣體的利用率較低，在環(huán)保、節(jié)能等方面也同樣會(huì)產(chǎn)生一些弊端。若將氣體的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)融為一體同時(shí)進(jìn)行，既節(jié)約藥品，又方便操作，還避免對(duì)環(huán)境的污染。

二氧化碳?xì)怏w的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)我們可用微型化實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)前確保該裝置的氣密性良好，通過(guò)擠壓膠頭，滴入稀鹽酸。石灰石便與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，1處的紫色石蕊試液變紅色、2處的澄清石灰水變渾濁，驗(yàn)證了二氧化碳能與水反應(yīng)、二氧化 碳能與石灰水反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，用燃著的木條放在微型集氣瓶口，木條火焰熄滅，說(shuō)明二氧化碳已收集滿。該裝置集二氧化碳的制備、收集、驗(yàn)滿、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)于一體，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、便于操作，實(shí)驗(yàn)藥品用量少、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，能控制反應(yīng)的發(fā)生或停止。

四、增補(bǔ)教材實(shí)驗(yàn)

初中化學(xué)課本在介紹一些理論知識(shí)時(shí)，并沒(méi)安排具體的演示實(shí)驗(yàn)，如學(xué)習(xí)二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)時(shí)，教材只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的事實(shí)陳述，并沒(méi)有設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)方案。此時(shí)教師可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，彌補(bǔ)教材的不足。將注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中，可以看到瓶?jī)?nèi)氣球變大，這是因?yàn)槠績(jī)?nèi)氣體減少，壓強(qiáng)變小，在大氣壓的作用下，瓶?jī)?nèi)氣球鼓起來(lái)；此時(shí)向外拉注射器3，注射器中的澄清石灰水不變渾濁， 說(shuō)明瓶?jī)?nèi)的CO2氣體已被氫氧化鈉溶液吸收完全， 將注射器2中的溶液推入瓶?jī)?nèi)，看到瓶?jī)?nèi)有氣泡產(chǎn)生，氣球變癟，向外拉注射器3，注射器內(nèi)的澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明產(chǎn)生了二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)有新物質(zhì)產(chǎn)生。

該實(shí)驗(yàn)通過(guò)驗(yàn)證反應(yīng)物是否減少（或是否存在和從是否有新物質(zhì)產(chǎn)生來(lái)探究CO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)。利用驗(yàn)證有新物質(zhì)生成來(lái)探究物質(zhì)之間能夠發(fā)生反應(yīng)的思路，也可以驗(yàn)證二氧化碳的其他性質(zhì)。二氧化碳密度比空氣大，且與水反應(yīng)產(chǎn)生碳酸，二氧化碳與水反應(yīng)沒(méi)有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證二氧化碳的密度比空氣大、二氧化碳能與水反應(yīng)等性質(zhì)。將Y形導(dǎo)管平放于桌面，濕潤(rùn)的紫色石蕊試紙變紅色，干燥的紫色石蕊試紙無(wú)明顯變化，說(shuō)明二氧化碳與水能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；把Y形導(dǎo)管固定在鐵架臺(tái)上，a管位于上方，b管位于下方，緩緩?fù)ㄈ攵趸細(xì)怏w，觀察到兩濕潤(rùn)的石蕊試紙均變紅色， 但b管中試紙變色比a管明顯變快，從而證實(shí)二氧化碳的密度比空氣大，主要從b管中通過(guò)。上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將二氧化碳的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)融為一體，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)， 化抽象為直觀，增進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)證意識(shí)。

微型實(shí)驗(yàn)具有簡(jiǎn)化裝置、節(jié)約試劑、減少污染、節(jié)省空間、降低成本、縮短時(shí)間等特點(diǎn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮著極其重要的作用，已經(jīng)成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的一道亮麗風(fēng)景。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧巍.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)化學(xué)（八年級(jí)全一冊(cè)）教師教學(xué)用書(shū).濟(jì)南.山東教育出版社，007.

[2]薛金星.2013年全國(guó)各省市中考試題全解（化學(xué)）.北京：北京教育出版社.

作者簡(jiǎn)介：

錢(qián)江霞，女，漢族，寧夏固原人，就職于寧夏固原市原州區(qū)張易中學(xué)，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在職研究生，研究方向：化學(xué)學(xué)科教育；

李學(xué)強(qiáng)，男，漢族，寧夏銀川人，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，教授，研究生導(dǎo)師。