借助微型化學(xué)實驗 助力學(xué)生科學(xué)探究

廈門雙十中學(xué)(36100) 闕錦南

廈門實驗中學(xué)(36100) 鄒 標(biāo)

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)教師指導(dǎo)學(xué)生開展微型實驗，既可以是課堂教學(xué)，也可以是指導(dǎo)學(xué)生在課外或家庭開展實驗探究，可以用現(xiàn)成的材料，如玻璃管、滴管、注射器、濾紙等，也可以利用生活中的物品，如吸管、眼藥水瓶、醫(yī)用輸液管、藥瓶等，還可以自制微型實驗儀器開展探究活動。微型實驗具有以下優(yōu)點：試劑的用量少、廢物少、反應(yīng)時間短、環(huán)保、操作方便、耗時短等。教師可以在新授課、習(xí)題課、課外等多課型指導(dǎo)學(xué)生開展微型實驗探究。

1 借助微型實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

1.1 借助濾紙，設(shè)計微型實驗裝置，探究氣體制取與性質(zhì)實驗

利用H型玻璃管、膠頭滴管、尖嘴管、濾紙組裝成如圖1所示的裝置，可以進行氣體的制取與性質(zhì)實驗的探究，如Cl2、HCl、SO2、CO2、NH3等[1]。

如圖1所示，以氯氣制取與性質(zhì)實驗為例，左邊為氣體制取裝置，利用濃鹽酸與氯酸鉀反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣。右邊為氣體性質(zhì)實驗裝置，玻璃管外壁貼有浸泡了實驗試劑的濾紙，如品紅溶液、淀粉KI溶液、NaBr溶液等。玻璃管中塞有浸有NaOH溶液的脫脂棉，吸收多余的有毒尾氣，防止污染空氣。

圖1 氯氣的綜合性質(zhì)探究裝置

1.2 利用滴管探究物質(zhì)的制取與性質(zhì)實驗

利用塑料滴管，探究氣體的制取與性質(zhì)實驗。利用微型塑料滴管和玻璃W管，可以快速、環(huán)保地探究氣體的制取與性質(zhì)，如H2、O2、Cl2、SO2、NO、NO2、NH3、HCl等。圖2為氫氣還原氧化銅實驗裝置，將氫氣的制取與性質(zhì)整合起來了，實驗方便、快捷、環(huán)保。教師可以在普通教室中指導(dǎo)學(xué)生利用該裝置做隨堂實驗。教師需要提醒學(xué)生注意操作安全，加熱前應(yīng)先通氫氣，將整個裝置中的空氣排出，防止氫氣中混有空氣，混合氣加熱時發(fā)生爆炸。

圖2 氫氣還原氧化銅

1.3 利用直角導(dǎo)管開展微型實驗探究[2]

直角導(dǎo)管用作化學(xué)反應(yīng)容器，所需試劑量少，可以達到節(jié)約藥品的效果。將導(dǎo)管兩端分別連接好乳膠管，再用彈簧夾夾住，就組裝為密閉的微型實驗裝置，通過注射器插進乳膠管添加藥品。如圖3所示，將3個直角導(dǎo)管通過橡膠管連起來，兩端直角導(dǎo)管內(nèi)分別裝入相同濃度濃氨水，中間直角導(dǎo)管內(nèi)放入蘸有酚酞的棉花，將兩端的直角導(dǎo)管分別放入冷水和熱水中，觀察實驗現(xiàn)象，哪邊酚酞溶液先變紅，說明哪邊氨氣分子運動速率快，學(xué)生能深入體會分子運動與溫度的關(guān)系。

圖3 探究分子的運動

1.4 利用注射器進行化學(xué)探究

注射器有刻度，密閉性好，可以借助注射器進行中學(xué)化學(xué)探究活動，中學(xué)階段的許多實驗都可以借助注射器開展，既可以做性質(zhì)實驗，也可做制取實驗，還可以將制取與性質(zhì)實驗結(jié)合起來；既可以做定性實驗，還可以做定量實驗。教師示范引導(dǎo)學(xué)生利用注射器開展實驗探究，進行方法指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生實驗設(shè)計與探究能力。如圖4所示，用注射器同時向玻璃管中棉花注入濃氨水和濃鹽酸，可以觀察到白煙，根據(jù)白煙的位置，可以推測NH3分子和HCl分子運動速率的差異，除了課本實驗的效果外，還能觀察到課本實驗之外的趣味現(xiàn)象。實驗操作簡捷、環(huán)保，可以隨堂實驗，極大豐富了化學(xué)課堂教學(xué)。

圖4 濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)

1.5 制作長柄V形玻璃管，培養(yǎng)學(xué)生的動手實驗?zāi)芰3]

將玻璃管進行創(chuàng)新加工，加工為如圖5所示的長柄V形玻璃管。圖6為加熱碳酸氫銨的改進實驗裝置，檢驗分解產(chǎn)物，浸有酚酞試液的棉球檢驗產(chǎn)物中的氨氣，V形玻璃管中的澄清石灰水檢驗產(chǎn)物CO2。除了此實驗外，還可以用其探究其他氣體的制取與性質(zhì)實驗，如Cl2、SO2、CO2等，使用試劑用量少，操作簡單，現(xiàn)象明顯。該實驗裝置的運用有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學(xué)生的動手實驗?zāi)芰Α?/p>

圖5 長柄V形玻璃管

圖6 “加熱碳酸氫銨”改進實驗裝置

2 借助微型實驗，突破試題難點

習(xí)題中涉及到一些微型實驗，如果單憑所學(xué)的知識去分析、解答，對所解答的問題缺乏實踐檢驗，如果提供實驗，在實驗的基礎(chǔ)上去分析，學(xué)生對知識的理解更深入，學(xué)習(xí)興趣也更濃。如圖7所示，利用濾紙?zhí)骄侩娀瘜W(xué)實驗。

圖7 電化學(xué)微型實驗

試題：如圖7中的A為直流電源，B為浸透飽和NaCl溶液和酚酞溶液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色。請回答下列問題：

(1)電源A的a為______極。

(2)濾紙B上發(fā)生的總反應(yīng)方程式為______。

(3)在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應(yīng)為______。

分析：學(xué)生解答此試題時，如果沒有實驗體驗，只是根據(jù)理論分析，答題效果不好，如果動手實驗，通過直觀實驗現(xiàn)象，可以深入理解電化學(xué)反應(yīng)原理，掌握電化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，將知識與能力結(jié)合起來。

3 借助微型實驗，進行課外趣味探究，學(xué)以致用

3.1 檢測指紋

如圖8所示，試管里加入幾粒碘，橡皮塞夾住印有指紋的濾紙，加熱試管，可以觀察到印在濾紙上的指紋。

圖8 檢驗指標(biāo)

3.2 利用家庭中常見的生活物品，開展化學(xué)小制作活動

圖9 消毒液發(fā)生器

4 結(jié)語

學(xué)習(xí)化學(xué)離不開化學(xué)實驗，微型實驗快捷、環(huán)保，材料易得、操作方便，可以在課堂中廣泛開展，還可以在課外開展。開展化學(xué)實驗活動，使化學(xué)的教與學(xué)回到化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，體驗化學(xué)是建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)，化學(xué)來源于生活，也服務(wù)于生活。指導(dǎo)學(xué)生開展形式多樣的微型化學(xué)實驗，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鞏固所學(xué)知識、提升學(xué)生動手能力、培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，進而提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。