氣球在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的妙用

林麗紅

摘 要：在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中，當(dāng)氣球應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，它將是一個(gè)很好的選擇，可在課堂上利用氣球進(jìn)行集氣，存氣;觀察反應(yīng)的進(jìn)行情況;對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新;稀有氣體教學(xué);進(jìn)行趣味實(shí)驗(yàn)的教學(xué)等等。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);氣球;作用

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中，尤其是在難度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的高中化學(xué)里，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們普遍存在記化學(xué)方程式時(shí)像背英語(yǔ)單詞一樣，背了又忘，忘了又背的情況，面對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的時(shí)候，只知其一，不知其二。普遍反映不做化學(xué)實(shí)驗(yàn)根本記不住現(xiàn)象等問(wèn)題。因此讓學(xué)生們參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)，這有利于學(xué)生的理解和記憶。

氣球在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)，它具有優(yōu)異的減阻性能，經(jīng)濟(jì)性和美觀性，可以增添節(jié)日氣氛。當(dāng)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，它將是一個(gè)很好的選擇，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單直觀、安全有序、有效、美觀和創(chuàng)新。氣球在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用非常普遍，教師可以放手讓學(xué)生去嘗試此類(lèi)的實(shí)驗(yàn)，寓教于樂(lè)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綠色化學(xué)的意識(shí)。

下面筆者將介紹幾個(gè)經(jīng)典的氣球在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

一、進(jìn)行集氣存氣和尾氣收集

氣球具有體積變量，有一定的存儲(chǔ)功能。如果我們將其用作氣體處理裝置，那么就可以使用氣球收集多余的氣體，以避免有刺激性和有毒氣體泄漏。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及的有毒的氣體有CO，SO2，Cl2，NO，NO2等。如果將尾氣直接排放將污染空氣，為了保護(hù)環(huán)境防止空氣污染和保護(hù)師生的人身安全，產(chǎn)生的廢氣必須正確處理，可以用溶液吸收或在裝置的排氣管末端放置酒精燈（如CO），還可以在管道上連接一個(gè)氣球來(lái)收集尾氣。

用氣球收集多余的氣體和廢物的時(shí)候，如果產(chǎn)物比較純凈而且可以在氣球里面穩(wěn)定存在，那么就可以用氣球收集并且儲(chǔ)存。例如：在制HCl氣體時(shí)，可以用氣球來(lái)收集殘余氣體，不僅減少有毒氣體對(duì)環(huán)境的污染，而且還可以將收集到的HCl直接儲(chǔ)存在氣球里面，待到下一次需要使用HCl氣體的時(shí)候隨用隨取，快捷方便。

二、驗(yàn)證反應(yīng)的發(fā)生

（一）例：驗(yàn)證氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)

如以上圖1圖2膠頭滴管中放NaOH濃溶液中，錐形瓶中充滿CO2，把膠頭滴管中的NaOH濃溶液滴入錐形瓶之后，如果C02和濃NaOH溶液能發(fā)生反應(yīng)，那么反應(yīng)后，C02一定會(huì)在錐形瓶中消耗，錐球中的壓力會(huì)降低，此時(shí)圖1的氣球在大氣壓的作用下會(huì)變大，而圖2的氣球在大氣壓的作用下會(huì)變癟。

（二）例：驗(yàn)證鹽酸分別與碳酸氫鈉和碳酸鈉反應(yīng)的快慢

如上圖3中兩支試管分別放入等體積等濃度的鹽酸，把等量的碳酸氫鈉和碳酸氫鈉固體分別裝入氣球當(dāng)中，把氣球套在試管上，同時(shí)把兩種固體倒入試管中，觀察兩個(gè)氣球變大的速度快慢可以驗(yàn)證反應(yīng)的快慢。

（三）例：在反應(yīng)原理教學(xué)中講到鹽類(lèi)水解時(shí)，可以模擬泡沫滅火器原理利用氣球做個(gè)簡(jiǎn)單裝置（如上圖4）進(jìn)行驗(yàn)證硫酸鋁與碳酸氫鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)，把氣球中的硫酸鋁粉末倒入裝著飽和碳酸氫鈉溶液的試管，觀察到氣球迅速膨脹，說(shuō)明發(fā)生了反應(yīng)還生成氣體。本實(shí)驗(yàn)貼近生活，加深了學(xué)生的印象，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

新課標(biāo)對(duì)于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)做了新的要求，根據(jù)新課標(biāo)的相關(guān)要求，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，主要是要讓實(shí)踐在化學(xué)中起到更大的作用，最終達(dá)到學(xué)好化學(xué)的目的，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高起到促進(jìn)作用。因此高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)非常有必要進(jìn)行改進(jìn)，而氣球用在實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新上有一定的科學(xué)性，安全性，直觀性及趣味性等。

（一）氯氣和鐵（銅）反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)（圖5）

優(yōu)點(diǎn)：1.從實(shí)驗(yàn)的安全性著手，利用氣球讓氯氣與鐵（銅）絲的反應(yīng)在密閉的集氣瓶中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用注射器往集氣瓶?jī)?nèi)注入氫氧化鈉溶液除去多余的氯氣。2.以實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性為突破，先讓鐵（銅）絲保持紅熱狀態(tài)，再與集氣瓶?jī)?nèi)生成的氯氣反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、簡(jiǎn)約性、直觀性也得到加強(qiáng)。

（二）H2和Cl2混合見(jiàn)光爆炸實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（圖6）

優(yōu)點(diǎn)：1.利用氣球使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置從開(kāi)始到完成都處于封閉狀態(tài)，避免了有毒、具有刺激性氣味的氯氣和生成的氯化氫氣體造成環(huán)境污染。2.實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)便，過(guò)程簡(jiǎn)單，用時(shí)少，可提高教學(xué)的時(shí)效性。3.利用毛毛條、氣球等低成本物品，原料易得。4.提高了課堂演示實(shí)驗(yàn)的安全性、可操作性和成功率。

四、驗(yàn)證氣體的溶解性（圖7）

將10ml品紅溶液注入試管之后通入二氧化硫至溶液顏色消失并且達(dá)到飽和。然后，把一個(gè)氣球套在管口上，用酒精燈加熱管的底部，管內(nèi)溶液再次變紅，同時(shí)可以觀察到氣球逐漸變膨脹。教師拿掉酒精燈并且冷卻試劑管，用雙手按住球，溶液的顏色在這時(shí)慢慢消失。在教師的演示實(shí)驗(yàn)之后，教師可以讓學(xué)生重復(fù)如上的實(shí)驗(yàn)。揭示溫度和壓力對(duì)氣體溶解度的影響。

五、氣體密度實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)進(jìn)行摩爾質(zhì)量的內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生們由摩爾質(zhì)量的大小關(guān)系推測(cè)出密度的大小關(guān)系。教師準(zhǔn)備好分別填充氫氣、二氧化碳和氧氣的三個(gè)氣球，拋開(kāi)這三個(gè)氣球，讓它們自由升降，球的高度可以用H2、CO2和O2的相對(duì)密度來(lái)解釋。

在稀有氣體的教學(xué)中，由于稀有氣體特殊的性質(zhì)，不太可能拿到稀有氣體，但是筆者可以拿氫氣球來(lái)類(lèi)比。學(xué)生們都知道氫氣球能飄浮在天上是因?yàn)闅錃馇虻拿芏刃∮诳諝狻９P者可以拿氫氣球，告訴學(xué)生們，在節(jié)日里大多數(shù)使用的是氦氣球，而不是氫氣球，進(jìn)而引發(fā)出對(duì)稀有氣體性質(zhì)上面的教學(xué)。這種通過(guò)例子來(lái)闡述發(fā)現(xiàn)往往比教師照本宣科來(lái)的效果好。

六、電子模型的搭建

在學(xué)習(xí)到高中化學(xué)的電子云和電子軌道，雜化軌道，晶體的不同堆積方式的時(shí)候，由于本章節(jié)的內(nèi)容過(guò)于抽象，會(huì)顯得極為枯燥乏味，難以理解和記憶。所以教師可以設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)。根據(jù)電子云的形狀和晶體中原子或者離子的排列特性，相應(yīng)地選擇帶有顏色和編號(hào)的氣球。把氣球充氣后，氣球可以連接和堆疊，教師也可以指導(dǎo)學(xué)生利用棉線將氣球變形成s、p、dxy、dxy、dyz、dz2、dx2-y2等電子云，Sp3、Sp2、Sp等雜化軌道模型和各種晶體疊加模型。該模型比較輕，便于教師攜帶，模型比較貼合實(shí)際，但是體積較大而且非常的直觀，便于學(xué)生對(duì)這一章的理解。

七、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的延伸——趣味實(shí)驗(yàn)

這種實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)的是學(xué)有余力，或者準(zhǔn)備參加化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽，或者有興趣利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其他學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生。下面介紹兩個(gè)利用氣球進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

（一）利用三碘化氮，氣球擾動(dòng)之后產(chǎn)生煙花

倘若三碘化氮這種物質(zhì)遇到任何的擾動(dòng)，就會(huì)在爆炸的同時(shí)產(chǎn)生極其美麗的煙花，造成一種夢(mèng)幻如童話一般的效果，這是一種號(hào)稱(chēng)“一蠅不能落而且一羽不能加”的物質(zhì)。因?yàn)闅馇虻耐獗谳^薄較輕盈，而且價(jià)格低廉，所以成了操作本實(shí)驗(yàn)的最佳物體。為了表現(xiàn)效果，通常用氣球輕輕接觸，因?yàn)榇嬖谥ǖ囊蛩兀緦?shí)驗(yàn)中也要最好由教師親自演示，否則容易出現(xiàn)極大的安全隱患。

（二）利用氣球的爆裂驗(yàn)證海陸熱力差異

在地理學(xué)里面有一個(gè)很重要的知識(shí)點(diǎn)是海陸的熱力差。在高中化學(xué)的教學(xué)里面，教師可以利用氣球來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科的融會(huì)貫通。

首先教師可以先準(zhǔn)備一個(gè)鐵架臺(tái)，上面安裝一個(gè)橫桿，取兩只氣球，一只里面裝入5克水，另一只放入5克的細(xì)沙。充滿空氣后扎口，并且分別懸掛于上面的橫桿的兩邊，然后用兩只一樣的蠟燭，分別在遠(yuǎn)處烘烤，觀察到裝入細(xì)沙的氣球比水氣球更容易爆炸。

注釋?zhuān)核谋葻崛葺^大，升溫慢，沙子的比熱容小，升溫更快。所以里面是細(xì)沙的氣球比里面充滿水的氣球更容易爆炸，海陸熱力差異同理，正是因?yàn)檫@種差異，所以才導(dǎo)致了海上和陸地的氣溫不同，于是產(chǎn)生了不同的氣壓場(chǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)毫無(wú)疑問(wèn)是實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)一如紙上談兵，難以記憶，而且對(duì)不同的反應(yīng)，不同的原理，不同的現(xiàn)象等容易出現(xiàn)混淆，降低學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情。所以教師一定要保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)的頻率，避免紙上談兵。但是因?yàn)榈貐^(qū)發(fā)展的不平衡的因素，并不能保證每個(gè)地區(qū)的每所學(xué)校都能配備設(shè)備齊全，數(shù)量足夠的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室供每個(gè)學(xué)生使用，所以如果教師合理利用氣球這種安全又經(jīng)濟(jì)適用的隨處可見(jiàn)的材料，不僅可以幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)記憶復(fù)雜的現(xiàn)象和原理，還可以讓本來(lái)枯燥無(wú)味的化學(xué)課堂上增添不少樂(lè)趣。

參考文獻(xiàn)

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