“稀釋濃硫酸”演示實驗的改進與思考

陳菲菲

[摘? ?要]現(xiàn)行教材對“稀釋濃硫酸”實驗只做了文字和圖片的介紹，且只說明“濃硫酸與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱”“稀釋時一定要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌”以及“切不可將水倒進濃硫酸里”，卻沒有說明不可將水倒入濃硫酸的原因。這種非理解性的說教，教學(xué)效果并不理想?；诖?，對“稀釋濃硫酸”教材實驗進行改進，采用“濃硫酸入水的正確稀釋方法”與“水入濃硫酸的錯誤稀釋方法”相對照，旨在呈現(xiàn)濃硫酸稀釋過程中可能發(fā)生的現(xiàn)象，同時突出錯誤稀釋方法所引起的后果，提高演示實驗的效果。

[關(guān)鍵詞]稀釋濃硫酸;演示實驗;改進

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）08-0095-02

初中科學(xué)是集物理、化學(xué)、生物、天文、地理、環(huán)境等知識于一體的一門綜合性學(xué)科，實驗是初中科學(xué)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。重視實驗教學(xué)，加強學(xué)生的動手體驗和意識，強化學(xué)生在實驗過程中的觀察、比較、歸納、模擬等探究能力的培養(yǎng)，不但是新課標所要求的一項基本任務(wù)，更是提升學(xué)生創(chuàng)造性思維的重要途徑。因此，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)實際，合理改進教材實驗是廣大科學(xué)教師所面臨的一個重要課題。本文就如何改進和運用華師大版科學(xué)九年級上冊“稀釋濃硫酸”的演示實驗進行闡述。

一、教材中的“稀釋濃硫酸”實驗內(nèi)容

現(xiàn)行教材對“稀釋濃硫酸”實驗只作了文字和圖片（如圖1）的介紹，文字介紹中只是說明“濃硫酸與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱”“稀釋時一定要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌”以及“切不可將水倒進濃硫酸里”，卻沒有說明不可將水倒入濃硫酸的原因。而這種非理解性的說教，收效是可想而知的。從圖解要求中不難發(fā)現(xiàn)，即使教師通過演示實驗也很難提高教學(xué)的效果，一因不可進行錯誤的操作演示，二因正確稀釋方法的演示效果不甚理想（因為僅憑觸摸燒杯外壁溫度的變化去感知濃硫酸稀釋過程中的放熱現(xiàn)象，既無法使全體學(xué)生觸摸感受，又難以突出學(xué)生的分析和思考）。此外，用圖解所示的實驗方案進行演示，濃硫酸用量也較多，這不但會造成藥品的浪費，同時還會污染環(huán)境。再者，學(xué)生無法真正感知錯誤操作所產(chǎn)生的后果，也就難以對錯誤操作引起足夠的重視，這會給今后的學(xué)習(xí)、生活和生產(chǎn)留下隱患。

基于以上原因，筆者對教材中“稀釋濃硫酸”的演示實驗進行如下改進。

二、對“稀釋濃硫酸”演示實驗的改進

“稀釋濃硫酸”演示實驗的改進裝置如圖2所示。該實驗采用“濃硫酸入水的正確稀釋方法”與“水入濃硫酸的錯誤稀釋方法”相對照，旨在呈現(xiàn)濃硫酸稀釋過程中可能發(fā)生的現(xiàn)象，同時突出錯誤稀釋方法所引起的后果。以試管代替燒杯，用分液漏斗作為加液容器，并用鐵架臺對實驗裝置進行固定，目的在于節(jié)省藥品、方便操作、提高操作安全性;利用連接小氣球、用蠟粘貼小紙片以及用紅墨水染色，可有效提高實驗現(xiàn)象，增加實驗現(xiàn)象所帶給學(xué)生的沖擊力，提高演示實驗的效果。

利用該裝置進行“稀釋濃硫酸”實驗演示，先是打開“實驗一”分液漏斗的活塞，將濃硫酸逐滴滴入裝有水（約20 mL）的試管中，不久便會看到用蠟粘貼的紙片飛落，試管上部出現(xiàn)冷凝的水珠，而導(dǎo)管端的小氣球鼓起。整個過程中，蠟受熱熔化使紙片掉落，試管內(nèi)氣體受熱膨脹導(dǎo)致氣球鼓起，水蒸氣在上升過程中遇冷液化成水珠附著在試管壁上，這些現(xiàn)象直觀地說明了“濃硫酸溶于水放出大量的熱”。

接著，將“實驗二”中染紅的水通過分液漏斗緩慢滴入試管內(nèi)的濃硫酸（約20 mL）中，可以看到滴加的水受熱沸騰導(dǎo)致液滴飛濺，并且能聽到像熱油鍋中滴水的呲呲聲，另外液面出現(xiàn)分層，染紅的水浮在濃硫酸液面上，上層水的顏色最終變黑。此實驗中用少量紅墨水將水染成紅色，滴加后水浮在液面上，說明濃硫酸的密度比水大。另外，根據(jù)一段時間后浮在上層的水由紅變黑，說明濃硫酸具有脫水性。

整套裝置將燒杯改成試管，既減少藥品的用量，又將開放的實驗環(huán)境改成封閉的實驗環(huán)境;在實驗裝置的另一個孔安裝導(dǎo)管，接上氣球，避免了在放熱過程中因瓶內(nèi)氣體受熱膨脹而將橡皮塞沖開，使實驗安全性更高。同時兩組實驗的氣球鼓起速度和液面反應(yīng)的劇烈程度等方面的實驗現(xiàn)象都有明顯的差異，很清楚地對比出稀釋濃硫酸的正確和錯誤方法。這套裝置能在短時間內(nèi)完成對比實驗，給教師贏得了時間，提高了課堂教學(xué)效率。改進后的實驗增添了趣味性，受實驗的啟發(fā)，學(xué)生增強了對化學(xué)的好奇心和探究欲望，拓展了創(chuàng)造力，為接下去的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)。

三、“稀釋濃硫酸”改進實驗的資源開發(fā)與啟發(fā)

1.在課堂教學(xué)問題設(shè)計上的應(yīng)用

“濃硫酸的稀釋”是中學(xué)科學(xué)中化學(xué)部分實驗教學(xué)的重點之一，在歷年中考中也多次出現(xiàn)。“稀釋濃硫酸”是中學(xué)生需要掌握的一項重要實驗技能。在實驗教學(xué)中，教師可結(jié)合實驗操作與現(xiàn)象提問，這樣課堂教學(xué)會更加有效。例如，量筒可以用作稀釋濃硫酸的容器嗎？為什么？通過實驗可知，濃硫酸溶于水放出大量的熱，會使量筒炸裂或刻度失準，因此量筒不可用作稀釋濃硫酸的容器。又如，濃硫酸如果敞口放置，會發(fā)生什么變化？根據(jù)這一性質(zhì)，它在實驗室有什么用途？在實際的操作過程中，“實驗二”有可能因為濃硫酸啟封時間過長或在容器內(nèi)停留時間過長而不會出現(xiàn)上述明顯的現(xiàn)象，這體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性，因此在實驗室中濃硫酸常用作干燥劑。另外，實驗還說明濃硫酸具有脫水性，對此我們可以這樣設(shè)問：如果皮膚或衣服上不小心沾了濃硫酸，該怎樣處理？

于實驗中設(shè)計這些問題，能讓學(xué)生更好地掌握濃硫酸的性質(zhì)，并使知識體系更加完整，內(nèi)容更加豐滿。

2.重視實驗教學(xué)，提高基本技能

從近幾年的中考試題類型分析發(fā)現(xiàn)，實驗操作占了相當(dāng)大的比例，這就要求課堂教學(xué)重視實驗教學(xué)，結(jié)合多種實驗手段，如演示實驗、學(xué)生實驗、分組實驗等，刺激學(xué)生的感官，以實現(xiàn)教學(xué)資源的充分利用。通過學(xué)生的動手操作，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，活躍學(xué)生的思維，提高學(xué)生的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思維能力。例如，“稀釋濃硫酸”實驗因濃硫酸是危險物品故采用演示實驗的方法，而“配制氯化鈉溶液”完全可以選擇學(xué)生實驗。實驗中學(xué)生對于物質(zhì)的稱量、量筒的使用以及相關(guān)實際問題的解決措施能直觀形象地進行分析并理解。又如，“二氧化碳的制取”實驗，實驗前讓學(xué)生分組設(shè)計實驗方案，然后評判方案是否可行，相互評價說理，最后選出可實際操作的方案，并對原材料進行選取，最后動手操作實踐。個別組會出現(xiàn)不變渾濁或者先變渾濁后又變澄清的現(xiàn)象。對該問題進行討論，可激勵學(xué)生不斷地在探究中優(yōu)化實驗，大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣，化枯燥的講解為生動有趣的實驗，課堂氣氛熱烈，教學(xué)效果事半功倍。

總之，在初中科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)通過不斷地思考和探索，嘗試對一些不夠理想的實驗進行創(chuàng)新與改進，以總結(jié)實驗教學(xué)經(jīng)驗，提高自身的實驗教學(xué)能力和綜合素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 袁運開.義務(wù)教育課程標準實驗教科書·科學(xué)（九年級上冊）[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2011.

[2]? 馬金榮.蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的創(chuàng)新實驗設(shè)計[J].中國科技教育，2010（5）：57-59.

[3]? 曾黎.小學(xué)科學(xué)實驗創(chuàng)新的認識與問題[J].實驗教學(xué)與儀器，2013（1）：55-56.

（責(zé)任編輯 黃春香）