降低實驗成本 改善農村中學化學實驗教學

化學實驗是化學教學的一個重要組成部分。但是目前農村中學的實驗條件還比較差，導致一些實驗課停開。有部分農村偏遠學校，即使是達標校，也無法達到每人一(實驗)桌的要求，更多的是兩人一桌。非達標校也只能四人一桌，甚至是六人一桌。化學實驗教學中學生動手率在25％～30％，一些經濟落后地區學生動手率甚至接近于零。長期以來，化學實驗操作知識，不是由學生通過實踐去體驗、去思考，商是由老師來“表演”，或由課本和老師給學生描述。此外，無論是高考，還是中考，都只注重筆試，輕實驗操作考核。這就在客觀上導致“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的做法，和出現“高分低能”的現象。這種狀況不僅使學生失去了對化學學習的興趣，更使化學教學失去了培養學生實踐能力，提高學生化學素養的功效。

充分利用農村中學現有資源開發化學實驗，研究化學實驗綠色化、微型化、簡單化，進而降低實驗成本。是改善農村中學化學實驗教學的重要途徑。

一、實驗綠色化，降低實驗裝置成本

氯氣的實驗室制法按照教材要求，所用儀器、藥品的價格大約只要50元，可是有些偏遠山區農村中學連這些基本的儀器都沒有。同時，在實驗過程中容易產生cl₂泄漏而造成污染環境和影響實驗人員健康。我們可對實驗裝置進行改進。如圖1所示。

實驗方法：按圖組裝好儀器，分別檢查K₁和K₂兩部分的氣密性，檢查整個裝置的氣密性。然后先在廢白熾燈泡內裝二氧化錳，再用針筒注入濃HCl，在截斷的無色酒瓶中加入NaOH溶液。

實驗開始時打開K₁，關閉K₂，然后制取cl₂。a礦泉水瓶收集滿cl₂后，打開K₂關閉K₁，cl₂便進入礦泉水瓶b。此時通往a的導管沒有cl₂通過，可以更換a礦泉水瓶，用此方法可以收集多瓶cl₂。

方案優點：(1)能安全地循環操作，收集多瓶Cl₂：Cl₂的溢出量很少，從而減少了對人體的危害和對環境的污染。(2)成本很低，不到5元。用墨水瓶代替酒精燈，廢燈泡代替圓底燒瓶，廢針筒代替分液漏斗，礦泉水瓶代替集氣瓶，廢酒瓶斷開后的下半部分代替燒杯，這些在農村都容易做到，而且實驗安全、可操作性好。

二、實驗微型化，降低試劑成本

在高二《化學》必修教材中，cu與稀HNO₃反應生成NO的實驗，在試管中無法觀察到無色氣體NO生成，而直接觀察到紅棕色氣體NO₂。同時，較多的多余的NO₂用NaOH溶液吸收，這樣浪費藥品，不利觀察現象。實驗方法改進如圖2所示。

實驗方法：先用帶針頭的注射器抽干氣球內的空氣備用。將細銅絲放入20mL注射器中，吸入15mL熱的稀HNO₃將注射器中產生的氣體注入氣球，這樣可觀察到有無色氣體(NO)生成。當氣球充滿后，拔出針頭，將酸液擠出，反應隨即停止。再用注射器吸取10mL空氣注入氣球，觀察球內氣體由無色變成紅棕色。實驗完成后，用注射器抽取紅棕色NO₂氣體，推人堿液吸收。

方案優點：(1)由于整個實驗體系隔絕空氣，封閉性較好，能很容易地觀察到無色氣體(NO)的生成，并能隨時擠壓出酸液終止反應，以微量藥品取得最佳效果。(2)將產生的少量NO₂氣體，用堿液吸收，有利于保護環境，給學生傳達綠色化學的思想。

三、實驗簡單化。降低實驗操作成本

在高一《化學》教材中，Na₂O₂與CO₂反應的實驗是只講不做。這樣就沒有說服力。大部分化學教師都做相應的補充實驗，但是很多教師都是先制備cO₂然后再讓其與Na₂O₂反應，這樣操作很麻煩，而且浪費藥品。實驗改進如圖3、4所示。

實驗方法：先將Na₂O₂包在棉花團里，用鑷子按住棉花團，同時通過玻璃管向棉花團吹氣(含有CO₂)。反應生成O₂并放出熱量達到著火點，使棉花團燃燒。

方案優點：不用事先制備CO₂，節約藥品；實驗操作簡單，方便。

通過實踐，我們可以挖掘出許多降低實驗成本的有效方法。這對于改善農村化學實驗教學，提高農村化學教學質量，貫徹素質教育的方針有著深遠的意義。