兩個塑料瓶在實驗教學(xué)中的蛻變

王光偉 馮帥 楊蘭

摘要：本實驗借助生活中的塑料瓶，設(shè)計了一套一體化裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)邊制取氣體邊探究性質(zhì)，將多個實驗整合在兩個塑料瓶中進行，使得實驗操作更加簡便有趣，現(xiàn)象更加明顯直觀，并能讓學(xué)生真切地感受到化學(xué)就在身邊，生活處處有化學(xué).

關(guān)鍵詞：二氧化碳 性質(zhì) 塑料瓶 實驗改進

二氧化碳的制取與性質(zhì)是初中階段學(xué)生必做的八個基礎(chǔ)實驗之一，主要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)二氧化碳相關(guān)內(nèi)容之后對二氧化碳的制取及性質(zhì)相關(guān)知識進行鞏固和提升，進一步提高對氣體制取與性質(zhì)的深度認識，也是培養(yǎng)學(xué)生實驗操作、觀察表述、思考討論、整理歸納能力的最佳素材.同時，二氧化碳是初中化合物的典型代表，是物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)的核心和紐帶.教材中利用大量實驗探究二氧化碳的性質(zhì)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Φ淖罴逊椒?，也能讓學(xué)生獲得最直接、最客觀、最形象的體驗，可進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣.

一、為什么要創(chuàng)新

一直以來，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往采用教材中給出的實驗方案，這些方案充分考慮到了學(xué)生的發(fā)展規(guī)律，但是從已有的教學(xué)經(jīng)驗來看，在實踐中往往會遇到如下困難：

1.二氧化碳性質(zhì)實驗很多，需要的儀器比較繁雜.

2.教師往往進行多個班級的教學(xué)，氣體制備量比較大.

3.制好的氣體，常因氣密性不強導(dǎo)致流失，使實驗效果不佳.

二、進行創(chuàng)新

1.創(chuàng)新實驗用品.

儀器：廢飲料瓶、廢膠水瓶、注射器、雙孔塞、導(dǎo)管、橡膠管、氣球、鐵架臺等.

藥品：碳酸鈉、稀硫酸、蒸餾水、澄清石灰水、藍色石蕊試紙等.

塑料瓶是生活中最常見的廢舊品，它具有密封、質(zhì)軟、透明等特點.在實驗教學(xué)中塑料瓶可被用作實驗裝置的改進，化枯燥為生動，能拉近化學(xué)與生活之間的距離，凸顯變廢為寶的教學(xué)理念，并且能提高實驗教學(xué)效果和學(xué)生對身邊物質(zhì)價值的再認識.

2.創(chuàng)新實驗裝置.整合設(shè)計后的實驗裝置如圖1所示，實現(xiàn)了邊制取氣體邊探究性質(zhì)，既方便了教師演示實驗，也可以實現(xiàn)分組探究.

3.創(chuàng)新實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論.

（1）檢查裝置氣密性.向裝置內(nèi)打入空氣，等待一分鐘，學(xué)生可明顯觀察到氣球大小不變（如圖2），可得出結(jié)論：裝置氣密性良好.

（2）探究二氧化碳密度大小.第一次向裝置內(nèi)加入藥品，制取并收集二氧化碳，向氣球內(nèi)收集一定體積的二氧化碳，然后將等大的分別充滿等量二氧化碳和空氣的氣球，從同一高度扔下（如圖3），學(xué)生可明顯觀察到充滿二氧化碳的氣球先著地，可得出結(jié)論：二氧化碳密度比空氣密度大.

（3）探究二氧化碳的溶解性.將第一次制取實驗中集滿二氧化碳的大塑料瓶取出，并注入少量的水，振蕩，學(xué)生可明顯觀察到塑料瓶變癟（見圖4），可得出結(jié)論：二氧化碳可溶于水.

（4）探究二氧化碳與水的反應(yīng).將三片藍色石蕊試紙貼于小塑料瓶外壁，兩端潤濕、中間保持干燥，組裝儀器，第二次向裝置內(nèi)加入藥品，制取并收集二氧化碳，片刻后，學(xué)生可明顯觀察到上下兩端石蕊試紙變紅，中間不變色（見圖5），而且下端石蕊試紙先變紅，能進一步鞏固對二氧化碳密度的認識，同時可得出結(jié)論：使石蕊變紅的不是二氧化碳，而是二氧化碳與水反應(yīng)生成的碳酸.經(jīng)過一段時間之后，學(xué)生可明顯觀察到石蕊試紙又變回藍色（見圖6），可得出結(jié)論：碳酸不穩(wěn)定，容易分解.

（5）探究二氧化碳與澄清石灰水的反應(yīng).

將第二次制取實驗中集滿二氧化碳的塑料瓶取出，加入少量澄清石灰水，振蕩，學(xué)生可明顯觀察到澄清石灰水變渾濁（見圖7），可得出結(jié)論：二氧化碳能與石灰水反應(yīng).

三、對創(chuàng)新實驗反思與評價

在二氧化碳制取和收集一體化裝置中，作為生活中最普通的、最常見的塑料瓶，完成了在實驗教學(xué)中的蛻變，與傳統(tǒng)裝置對比，該創(chuàng)新裝置體現(xiàn)了五點優(yōu)化：

1.簡化了實驗操作，將多個實驗整合在兩個塑料瓶中進行，在一套裝置中完成二氧化碳的性質(zhì)對比實驗.

2.簡化了制取裝置，利用抽油泵的原理，制作了可控制反應(yīng)發(fā)生與停止的裝置.

3.簡化了收集裝置，使得實驗操作更加簡便，有趣.

4.簡化了課堂教學(xué)，集成化的設(shè)計使得課堂更加緊湊高效，給學(xué)生留下了充足的思考空間.

5.貼近了生活，最普通的生活物品在實驗教學(xué)中蛻變?yōu)閷嶒炗闷罚箤W(xué)生感受到化學(xué)就在身邊，生活處處有化學(xué).

總之，簡單化、集成化和生活化是實驗裝置改進的追求，也是實驗設(shè)計的方向，該一體化裝置不僅能夠邊制取二氧化碳邊探究其性質(zhì)，而且操作簡便有趣，現(xiàn)象明顯直觀，能讓學(xué)生真切地感受到化學(xué)就在身邊.同時，課堂以學(xué)生為主體進行自主探究活動，著力培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，激發(fā)他們勇于探索的精神，讓學(xué)生真正學(xué)有所獲，為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).