基于實際教學(xué)條件的實驗教學(xué)改進(jìn)

鄧福濤

摘 ? 要：氯氣的制取與性質(zhì)實驗是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點和難點，為了提升課堂效率，采用微型化設(shè)計思路，嘗試?yán)脤W(xué)校現(xiàn)有實驗儀器創(chuàng)新使用，開發(fā)一系列微型化教具。實際教學(xué)中使用這些改進(jìn)微型化教具效果良好，能提高課堂效率，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識，落實新課標(biāo)提出的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”。

關(guān)鍵詞：自制教具;微型實驗;創(chuàng)新意識

1 ?問題的提出

Cl2實驗室制取及其化合物性質(zhì)實驗是高中化學(xué)的重難點，一直備受高考試題命題者青睞。但人教版教材《化學(xué)1（必修）》P32介紹瑞典科學(xué)家舍勒制取氯氣的方法，即二氧化錳和濃鹽酸共熱[ 1 ]：

MnO2+4HCl（濃）=MnCl2+ Cl2↑+2H2O

實際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)此方法存在不足的地方如表1所示。

如何采用更加方便、快捷、環(huán)保的方法，同時發(fā)揮學(xué)生主體性來完成該實驗室制法是本文將要探討的問題。

2 ?實驗教學(xué)改進(jìn)

2.1 ?氯氣的制取及性質(zhì)實驗原理

（1）氯氣的制取實驗原理

2KMnO4+16HCl=5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O

（2）氯氣的性質(zhì)實驗原理

Cl2+H2O=HCl+HClO

Cl2+2KBr=2KCl+Br2

Cl2+2KI=2KCl+I2

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

2.2 ?制取裝置及改進(jìn)裝置

現(xiàn)行高中人教版《化學(xué)1（必修）》教材中，采用如圖1所示的實驗室裝置制備氯氣?，F(xiàn)行課本中氯氣的制取裝置，存在著裝置多、組裝復(fù)雜、氯氣易泄露的危險。之前有不少教師做了大量研究及相關(guān)實驗改進(jìn)，不過有些實驗創(chuàng)新型裝置可重復(fù)性操作成功率較低[ 2-3 ]。筆者在參考已有的研究基礎(chǔ)上，基于所在學(xué)校實際實驗室儀器條件，師生從環(huán)保簡約角度出發(fā)，采用微型實驗設(shè)計思路，共同開發(fā)多套自制實驗教具。這些自制教具可重復(fù)操作強(qiáng)，大部分學(xué)校均具備實驗儀器條件，下面以其中一套如圖2所示自制教具予以闡述。這套自制教具曾經(jīng)在2015年10月廈門第一中學(xué)舉行第十五屆化學(xué)年會暨第 12 屆化學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新研討會上獲獎，李宏春等文章曾經(jīng)有對該教具大致介紹，但沒有具體課堂教學(xué)操作[ 3 ]。

2.3 ?實驗儀器及藥品

（1）儀器：250 ml廣口瓶、小玻璃瓶、帶注射針頭的橡皮塞、長泡沫條、藥匙、小刀，紅紙、濾紙條、KI淀粉試紙、藍(lán)色石蕊試紙。

（2）藥品：0.1 mol/L KBr溶液、6 mol/L 鹽酸（3-4 mL）、KMnO4固體（0.1-0.2 g）、Ca（OH）2固體（少許）、蒸餾水。

3 ?實驗步驟

如圖2所示組裝好裝置：

（1）用藥匙取約3 g氫氧化鈣粉末鋪在250 ml廣口瓶底部，隨后向該粉末滴加少許蒸餾水并用玻璃棒輕輕攪拌至呈乳狀。

（2）先用藥匙取0.1-0.2 g KMnO4固體與小玻璃瓶中底部，然后用鑷子取小玻璃管輕輕放入250 ml廣口瓶底部，并固定好。

（3）準(zhǔn)備一細(xì)長的梯形泡沫條，先用美工刀割成若干小縫，縫與縫大約間隔1.5 cm距離;同時用紅色水筆標(biāo)記位置1、2、3、4;隨后輕輕將潤濕的KI淀粉試紙鑲嵌位置1、藍(lán)色石蕊試紙鑲嵌位置2、浸有0.1 mol/L KBr溶液的濾紙條鑲嵌位置3、潤濕的紅紙鑲嵌位置4。

（4）用鑷子輕輕將準(zhǔn)備好的泡沫條小心地放入250 ml廣口瓶中并固定，與小玻璃瓶適當(dāng)保持位置。

（5）先把注射器固定在橡皮塞中，隨后用該注射器吸取6 mol/L鹽酸大約3 mL，并小心地將橡皮塞固定在廣口瓶（帶橡膠手套）。

（6）輕輕推注射器活塞，慢慢把6 mol/L鹽酸通過注射器針頭逐滴滴入到小玻璃瓶中，隨后反應(yīng)開始，注意觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。

4 ?實驗結(jié)果

實驗裝置如圖3所示。

（1）當(dāng)鹽酸滴加到KMnO4中時，立即產(chǎn)生黃綠色氣體;

（2）四處出現(xiàn)的現(xiàn)象各不一樣，具體如表2所示。

備注：多余的Cl2用Ca（OH）2固體吸收，此原理也應(yīng)用于工業(yè)制漂白粉。

5 ?實驗創(chuàng)新點

（1）實驗裝置器材少且常見，多數(shù)學(xué)校都可以制備完成，同時實驗試劑用量少，達(dá)到微型環(huán)保目的;

（2）本裝置操作步驟簡單、現(xiàn)象明顯，能同時解決多個教學(xué)難點和重點問題，提高課堂效率，尤其是適用于高三復(fù)習(xí);

（3）該裝置用到廣泛且利于教學(xué)，中學(xué)化學(xué)教材中常見的不需要加熱的氣體制備與性質(zhì)實驗都可以完成，比如二氧化硫、氨氣等重要的氣體制備與性質(zhì)實驗。

參考文獻(xiàn)：

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《化學(xué)1（必修）》[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2] 李媛.高中化學(xué)實驗改進(jìn)的探究與實踐[D].重慶：西南大學(xué)，2020.

[3] 李宏春.高中化學(xué)實驗創(chuàng)新優(yōu)化的策略[J].實驗教學(xué)與儀器，2017（7），32-34.