物理連通器里探究微粒運(yùn)動(dòng)

王永臻 時(shí)穎 李德前

摘要：利用濃氨水與酚酞溶液的組合，在物理連通器里進(jìn)行探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有新穎有趣、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：微粒運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)改進(jìn);濃氨水與酚酞溶液;物理連通器

文章編號(hào)：1008-0546（2019）01-0096-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.031

在現(xiàn)行各種版本的九年級(jí)化學(xué)教科書(shū)中，都編排了利用濃氨水和酚酞溶液探究氨分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)（裝置見(jiàn)圖1），堿性的氨水使酚酞溶液變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯 [1-2]。但是，由于該實(shí)驗(yàn)是在3個(gè)燒杯組合的體系中進(jìn)行的，這在一定程度上造成了實(shí)驗(yàn)操作繁瑣（每次實(shí)驗(yàn)都要組合儀器、回收藥品）、藥品用量偏大、對(duì)環(huán)境不夠友好等不足 [3]。

我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中借助于物理連通器，對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了巧妙改進(jìn)，并取得顯著的教學(xué)效果。

一、對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

1.改進(jìn)思路

盡量使用較少的藥品，在相對(duì)密閉的實(shí)驗(yàn)體系內(nèi)進(jìn)行操作，使兩種藥品沒(méi)有直接接觸就產(chǎn)生明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.改進(jìn)裝置

新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

3.實(shí)驗(yàn)用品

主要有物理連通器 [4]、膠頭滴管、脫脂棉、酚酞溶液、濃氨水等。

4.實(shí)驗(yàn)操作

（1）取一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)使用的連通器，將其放置在平穩(wěn)的地方。

（2）截取3根長(zhǎng)度合適、粗細(xì)適中的金屬絲，將其表面挫毛;剪取3根長(zhǎng)、寬適宜的紗布條，用酚酞溶液將其浸濕;然后分別將3根酚酞紗布條纏繞在鐵絲上，并做出形狀各異的花木造型，再小心翼翼地將它們分別插入連通器的粗直管、細(xì)曲管、雙球管內(nèi)（見(jiàn)圖2）。

（3）使用膠頭滴管，通過(guò)連通器的細(xì)直管口，向連通器內(nèi)注入3～4mL的濃氨水;然后將4團(tuán)大小適宜的濕潤(rùn)的脫脂棉球，分別塞到連通器的4個(gè)管口上。

（4）很快觀察到，雙球管、細(xì)曲管、粗直管中的酚酞紗布條，均自下而上逐漸變紅，宛如春天的花園里“百花齊放”。

（5）如果用電吹風(fēng)對(duì)著濃氨水吹熱風(fēng)，那么酚酞紗布條變紅的速率就會(huì)明顯加快。

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，師生整理實(shí)驗(yàn)藥品，指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）雖然連通器底部水平管中的氨水沒(méi)有跟上方的酚酞直接接觸，但浸有酚酞的紗布條卻紛紛變紅，充分說(shuō)明“氨分子在不斷運(yùn)動(dòng)”。

（2）加熱濃氨水后，酚酞紗布條會(huì)快速變紅，說(shuō)明溫度升高時(shí)氨分子運(yùn)動(dòng)的速率會(huì)加快。

（3）本實(shí)驗(yàn)中的“紅色現(xiàn)象”沒(méi)有出現(xiàn)在氨水中，而是發(fā)生在酚酞溶液中，說(shuō)明濃氨水易揮發(fā)出氨氣、氨氣分子運(yùn)動(dòng)速率大于酚酞分子的運(yùn)動(dòng)速率等，也進(jìn)一步說(shuō)明不同分子其性質(zhì)不同。

6.注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要使用橡皮塞封閉玻璃管口，因?yàn)橹谱鬟B通器的玻璃管其強(qiáng)度不大，塞入橡皮塞極易脹破玻璃管。另外，如果使用橡皮塞封閉玻璃管口，實(shí)驗(yàn)體系會(huì)過(guò)于嚴(yán)密，這不利于氨分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而造成演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)間偏長(zhǎng)。使用濕潤(rùn)的脫脂棉封閉管口，雖然會(huì)有極少的氨氣逸散到空氣中，但是學(xué)生在聞到少許氨味的同時(shí)，又能從嗅覺(jué)上幫助他們認(rèn)識(shí)微粒的運(yùn)動(dòng)性（酚酞紗布條變紅只能從視覺(jué)上說(shuō)明微粒在不斷運(yùn)動(dòng)）。

（2）本實(shí)驗(yàn)中的試劑組合，還可以選用濃鹽酸（或濃醋酸）和石蕊溶液、水和變色硅膠、水和無(wú)水硫酸銅等。但不同的試劑組合，其變色的快慢有所不同，這是因?yàn)樵谙嗤臈l件下，不同的微粒其運(yùn)動(dòng)速率不同。

二、改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于物理連通器具有多個(gè)不同形狀的支管，因此借助連通器探究微粒運(yùn)動(dòng)，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生動(dòng)有趣、直觀多變，能促進(jìn)學(xué)生感受化學(xué)世界的神奇變化，激發(fā)他們的探究興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。

（2）改進(jìn)后的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，藥品的用量少，節(jié)省了試劑，有利于學(xué)生養(yǎng)成節(jié)儉的習(xí)慣;實(shí)驗(yàn)體系相對(duì)封閉，實(shí)驗(yàn)過(guò)程綠色環(huán)保，能夠培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 課程教材研究所化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2015：49

[2] 中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M].上海：上海教育出版社，2014：62-63

[3] 馬逸群，魏海.“探究微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”系列設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2014（8）：58-60

[4] 李德前，魏海.有色物質(zhì)在水中擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2016（3）：60-64