借助濕巾設(shè)計系列化學(xué)家庭實驗的嘗試

摘 要：化學(xué)家庭實驗作為科學(xué)探究的一種形式，可以幫助學(xué)生更好地提升自身的學(xué)科素養(yǎng)和綜合實踐能力。利用濕巾等生活中常見物品，設(shè)計出探究鐵的銹蝕條件、探究物質(zhì)溶解的熱效應(yīng)、物質(zhì)溶于水的導(dǎo)電性和測量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)等家庭小實驗；由于實驗用品易得、藥品用量較少，實驗安全性較好，實驗效果明顯，很容易走進(jìn)千家萬戶，從而充分發(fā)揮化學(xué)家庭小實驗的育人功能。

關(guān)鍵詞：濕巾；實驗創(chuàng)新；案例

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》鼓勵學(xué)生自主設(shè)計和實施實驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。家庭實驗作為科學(xué)探究的一種形式，可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識，培養(yǎng)實踐能力和綜合素質(zhì)。目前化學(xué)家庭實驗開展的并不容樂觀，其中制約的因素很多，我們化學(xué)課題組在教學(xué)實踐中研究發(fā)現(xiàn)：對于學(xué)生來說，實驗器材和藥品是否在普通家庭里易得是制約開展化學(xué)家庭實驗的主要因素之一；對于化學(xué)老師來說，化學(xué)家庭實驗的安全性是制約開展的主要因素之一。在教學(xué)實踐中，我們利用濕巾等生活中常見物品，設(shè)計出富有知識性、趣味性、安全性較高的家庭小實驗，促進(jìn)了化學(xué)家庭實驗的有效開展與實施，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力。

一、探究鐵的銹蝕條件

現(xiàn)行多個版本的九年級化學(xué)教科書中探究鋼鐵的銹蝕條件實驗所需的時間較長，容易沖淡學(xué)生的探究熱情。我們利用濕巾和還原性鐵粉等實驗用品探究鋼鐵銹蝕的條件，實驗時間較短，藥品用量較少，所需材料易得，操作富有趣味性，學(xué)生樂于參與[1]。

（一）實驗用品

濕巾，自封袋（6cm×8cm），一次性手套，電子測溫儀，標(biāo)簽紙，托盤天平，寬口小塑料瓶，細(xì)鐵錐；還原性鐵粉，食鹽水等。

（二）實驗操作

①將寬口小塑料瓶洗凈晾干，用細(xì)鐵錐在瓶蓋上打上很多細(xì)孔，備用。

②戴好一次性手套，稱取4份（每份3g）還原性鐵粉備用。

③將3g鐵粉裝入寬口小塑料瓶，將濕巾鋪開，把還原性鐵粉比較均勻的灑在濕巾上（可以用戴手套的手輔助操作，攤鋪均勻），對折一次后再撒上鐵粉，再對折一次再撒上鐵粉，對折三次后形成約4cm×6cm的長方形（不同規(guī)格的濕巾略有差別）裝入自封袋中（如圖1所示）。

④按操作③步驟完成4組實驗，見表1。

⑤將電子測溫計調(diào)成測物體溫度模式，進(jìn)行測溫，并做好實驗記錄（見表2）。

（三）實驗現(xiàn)象

5min后實驗1、2中的濕巾溫度幾乎不變，實驗3、4中的濕巾溫度升高，實驗4中的濕巾溫度先升高且高于實驗3中濕巾的溫度。2h后打開濕巾發(fā)現(xiàn)實驗4中濕巾表面有較多黃褐色物質(zhì)，實驗3中濕巾有少量黃褐色物質(zhì)，實驗1、2中濕巾無明顯變化。

（四）實驗結(jié)論

鐵生銹需要和氧氣、水同時接觸，鐵生銹過程放熱。

（五）補(bǔ)充說明

①實驗2、3中的濕巾水分不能太多，摸起來有潮濕感即可，水分太多水分蒸發(fā)過快會對實驗測溫產(chǎn)生輕微影響，但在實驗中多測幾次數(shù)據(jù)，取平均值處理最終不會影響實驗結(jié)果。

②自封袋的大小規(guī)格應(yīng)結(jié)合濕巾的大小選取合適的即可。

③本實驗用的電子測溫儀測量溫度，也是我們常用的紅外線體溫計，精確度為0. 1℃，誤差±0. 3℃，使用時必須調(diào)成測試物體溫度模式。

④本實驗在條件允許情況下可以盡可能多測幾組實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)素養(yǎng)。

二、物質(zhì)溶解過程中的熱量變化

現(xiàn)行人教版、滬教版九年級化學(xué)教科書中探究物質(zhì)溶解時溫度變化的實驗所需藥品偏多，如果借助濕巾做此實驗可以減少藥品的使用量，簡化實驗操作，實驗效果也較好。

（一）實驗用品

濕巾，藥匙，電子測溫儀，塑料墊板；氯化鈉，硝酸銨，碳酸鈉等。

（二）實驗操作

取1片濕巾平鋪在塑料墊板上，用藥匙分別取少量氯化鈉、硝酸銨、碳酸鈉3種藥品放在濕巾上的不同位置（不同藥品不能靠得太近），用測溫儀（調(diào)成物體溫度模式）多次測量盛有藥品部位的濕巾溫度，并做好記錄。

（三）實驗現(xiàn)象

放有氯化鈉的濕巾溫度幾乎不變，放有硝酸銨的濕巾溫度明顯下降，放有碳酸鈉的濕巾溫度明顯升高。

（四）實驗結(jié)論

物質(zhì)溶解于水的過程中通常伴隨熱量的變化。有些物質(zhì)（如碳酸鈉）溶于水時放出熱量，使溶液溫度升高；有些物質(zhì)（如硝酸銨）溶于水時吸收熱量，使溶液溫度降低。

（五）補(bǔ)充說明

如果家庭經(jīng)濟(jì)條件允許的話，可以鼓勵學(xué)生購買熱成像儀連接手機(jī)測試溫度變化，實驗現(xiàn)象更明顯，實驗效果更好。

三、溶液的導(dǎo)電性實驗

滬教版九年級化學(xué)教科書中設(shè)計的溶液導(dǎo)電性實驗是在燒杯中進(jìn)行，所需溶液量偏多。如用濕巾做此實驗可以減少藥品的使用量，簡化實驗操作，同時便于對比實驗現(xiàn)象，實驗效果較好。

（一）實驗用品

塑料墊板，濕巾，5號干電池，導(dǎo)線，發(fā)光二極管（或小燈泡），電鍵，碳棒，藥匙；蔗糖，食鹽，碳酸鈉，蒸餾水等。

（二）實驗操作

①制作一個閉合電路并測試確保燈泡能正常發(fā)光，用藥匙沿AC段撒上食鹽粉末，沿AD段撒上碳酸鈉粉末，沿AE段撒上蔗糖粉末，AB段不需處理，如圖2所示。

②將碳棒分別放在AB、AC、AD、AE端，觀察燈泡是否發(fā)光。

（三）實驗現(xiàn)象

碳棒位于AC、AD段小燈泡發(fā)光，碳棒位于AB、AE段小燈泡不發(fā)光。

（四）實驗結(jié)論

水的導(dǎo)電性非常微弱，在水中加入食鹽、碳酸鈉等物質(zhì)后形成溶液，生成自由移動的離子，導(dǎo)電性明顯增強(qiáng)。蔗糖溶于水以分子的形式存在，溶液的導(dǎo)電性沒有明顯的變化。

（五）補(bǔ)充說明

如果學(xué)生家庭條件較好，可以購買微型溶液導(dǎo)電演示器進(jìn)行測量，操作更簡單。

四、測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實驗

利用鐵生銹原理測定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)已是化學(xué)教育工作者的共識，并在實踐中取得了良好的實驗效果。我們利用濕巾沾附還原性鐵粉，可以減少鐵粉的用量，同時增大鐵粉與空氣的接觸面積，有效的減少實驗用時，收到了良好的效果。

（一）實驗用品

廣口瓶，單孔橡皮塞，導(dǎo)管，彈簧夾，膠皮管，燒杯，細(xì)鐵絲，鉗子，濕巾，一次性手套；食鹽水，還原性鐵粉等。

（二）實驗操作

①戴好一次性手套，用浸有食鹽水的濕巾粘取還原性鐵粉，并用手揉搓使少量鐵粉比較均勻的沾在濕巾上。重復(fù)以上操作做好六片沾有鐵粉的濕巾。

②連接好圖3裝置，將廣口瓶容積五等分并做好標(biāo)記，檢查好裝置的氣密性。

③用鉗子截取長短合適的六段細(xì)鐵絲，將鐵絲穿在濕巾上，插在橡皮塞中使之懸掛在廣口瓶中。

④2 h后打開彈簧夾，觀察進(jìn)入水的體積。

（三）實驗現(xiàn)象

水進(jìn)入廣口瓶中約占瓶子容積的五分之一。

（四）實驗結(jié)論

空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為五分之一。

（五）補(bǔ)充說明

用細(xì)鐵絲穿好的濕巾盡量展開，鐵絲插在橡皮塞下面，使?jié)窠砦挥趶V口瓶中的各個位置，在瓶內(nèi)空間允許的情況下盡可能多懸吊一些濕巾，增大與氧氣的接觸面積，縮短實驗時間。

五、結(jié)語

上述設(shè)計的幾例家庭小實驗所需材料易得，實驗設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)，節(jié)省藥品，實驗現(xiàn)象明顯，實驗效果較好。開展家庭實驗不僅能改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)中學(xué)生動手操作實驗機(jī)會較少的弊端，還能使學(xué)生最大限度的參與化學(xué)實驗，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。利用濕巾等生活中常見物品開發(fā)設(shè)計系列家庭小實驗，學(xué)生參與熱情度高，容易走進(jìn)千家萬戶，有利于充分發(fā)揮化學(xué)家庭實驗的激趣、啟智、練技、育人等功能[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛大學(xué)，周廣.基于思維認(rèn)知的初中化學(xué)家庭小實驗進(jìn)階設(shè)計[J].實驗教學(xué)與儀器，2023，40（8）： 43-44.

[2]周廣，李德前.巧用“濕巾”設(shè)計化學(xué)家庭小實驗[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2022（14）：66-67.

（責(zé)任編輯：加順花）