中學(xué)化學(xué)實驗需要創(chuàng)新優(yōu)化

【關(guān)鍵詞】 中學(xué)化學(xué)實驗改進創(chuàng)新

【文獻編碼】 doi:10.3969/j.issn.0450-

9889（B）.2011.07.028

新課程標準指出，中學(xué)化學(xué)教學(xué)要立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，著眼于提高二十一世紀公民的科學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)建“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”相融合的中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)目標體系。在化學(xué)實驗教學(xué)中，教師既要重視學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)實驗知識的掌握，又要重視學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)，更要重視學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

由于初中化學(xué)是入門課程，學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識相對薄弱，因此新課程教材中的實驗活動相對比較簡單，可以說不少實驗都淺嘗輒止，不夠深入和完整。于是，不少教師仍然按傳統(tǒng)的路子教學(xué)，而不是在新課程改革理論的指導(dǎo)下積極開展探究實驗教學(xué)，很少對化學(xué)實驗靈活地進行創(chuàng)新與拓展，這不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)。

事實上，創(chuàng)新往往能使我們在教學(xué)中順利突破重、難點，提高教學(xué)效率。下面以一些金屬和金屬材料實驗設(shè)計的改進、創(chuàng)新作說明。

【實驗?zāi)康摹?/p>

1. 讓學(xué)生初步了解常見金屬的物理性質(zhì)，比較它們的合金的一些性質(zhì)。

2. 了解常用幾種金屬的金屬活動性大小，認識保護金屬的重要性。

3. 了解CO的還原性，初步認識金屬的冶煉原理。

4. 初步掌握影響金屬生銹的主要因素及條件。

5. 培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、探究能力、創(chuàng)新精神和實踐能力。

6．培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約和保護金屬資源及環(huán)境的意識。

【實驗探究】

一、 合金和組成它們的純金屬的性質(zhì)（光澤、顏色、硬度）比較

實驗設(shè)計如下圖。

現(xiàn)象：焊錫最先熔化，錫次之，鉛最后熔化；純銅留下較深的痕跡。

結(jié)論：合金一般比任一組成它的金屬熔點低；合金硬度大于組成它的純金屬。

應(yīng)用：所以生產(chǎn)中所用的金屬材料一般采用合金材料而不是純金屬。

二、 金屬活動性順序

將Cu、Fe、Zn、Mg分別投入稀HCl和稀H2SO4中。

現(xiàn)象（見表1）：

表1

[實驗

序號\\實驗現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)方程式\\1\\紅色氧化鐵變成黑色粉末

高溫

Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2\\2\\錐形瓶內(nèi)石灰水變混濁

Ca（OH）2+ CO2CaCO3↓ + H2O\\

3\\尾氣燃燒，火焰呈藍色

點燃

2CO + O22CO2\\]

結(jié)論：這幾種金屬的活動性大小順序為Mg > Al > Zn > Fe > Cu 。

三、 CO的還原性和鐵的冶煉原理

實驗設(shè)計如下圖，將圖1的實驗改進為圖2的實驗。

[圖2][圖1][Fe2O3][CO][HCOO][Fe2O3][水澄清石灰

][水澄清石灰

][濃硫酸][澄清

石灰水]

現(xiàn)象（見表2）：

表2

[金屬\\實驗現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)方程式\\Mg

\\產(chǎn)生大量氣泡，放熱，形成無色溶液

Mg + 2HCl=MgCl2 +H2↑

Mg + H2SO4=MgSO4 +H2↑\\Al\\反應(yīng)速率由快到慢，產(chǎn)生大量氣泡，放熱，形成無色溶液

2Al +3 H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2↑

2Al +6 HCl = 2AlCl3 +3H2↑\\Zn\\產(chǎn)生較多氣泡，放熱，形成無色的溶液

Zn + 2HCl=ZnCl2 +H2↑

Zn + H2SO4=ZnSO4 +H2↑\\Fe\\產(chǎn)生少量氣泡，放熱，形成淺綠色的溶液

Fe + 2HCl=FeCl2 +H2↑

Fe + H2SO4=FeSO4 +H2↑\\Cu\\沒有明顯變化\\]

說明：

1. 制取CO的化學(xué)反應(yīng)原理為

[HCOOH][△][濃H2SO4][CO↑+H2O。]

2. 廣口瓶中裝有一定量的石灰水，可阻止加熱Fe2O3時因CO不純可能引起發(fā)生器里的CO燃燒爆炸，起到安全保護作用。

3. 開始滴下甲酸的同時即點燃后一個酒精燈，待氣流平穩(wěn)時再加熱氧化鐵。

4. 點燃尾氣的目的是防止尾氣污染，改進點燃方式可節(jié)約酒精。

改進的優(yōu)點：

1．可控制反應(yīng)速率，直觀效果好；

2．CO2和CO的性質(zhì)形成對比；

3．現(xiàn)象明顯，節(jié)能環(huán)保；

4．甲酸用量少。

四、 鐵生銹的條件

操作：分別將鐵釘，A．置于干燥空氣中；B．浸沒水中；C．一半浸入水中；D．一半浸入鹽水中。

現(xiàn)象：

A. 鐵釘在干燥空氣中不生銹；

B. 鐵釘浸沒在水中不生銹；

C. 鐵釘在潮濕空氣中生銹；

D. 鐵釘在敞口放置的鹽水中快速生銹。

改進：如下圖。

[鐵絲][水][水][鐵絲][紗布袋中有干燥鐵屑][紗布袋中有鐵屑、水]

優(yōu)點：本實驗除了可證明鐵生銹的條件外，還可以證明氧氣約占空氣體積的[15]。

結(jié)論：

1．鐵生銹的實質(zhì)是鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。

2. 鐵生銹的基本條件:與O2 和 H2O 同時接觸。（鐵銹的成分很復(fù)雜，主要為氧化鐵:Fe2O3·xH2O）

五、 拓展探究

在教師的指導(dǎo)下學(xué)生進行分組實驗，探究銅生成銅綠的條件。

1．查閱資料。查閱資料可知銅綠的化學(xué)式是Cu2（OH）2CO3，它受熱易分解……

2．猜想與假設(shè)。據(jù)銅綠的組成和查閱的相關(guān)資料判斷，銅綠可能是銅與氧氣、水及二氧化碳共同作用而形成的。

3．設(shè)計與實驗。借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，設(shè)計“銅片銹蝕條件的探究”實驗，實驗如下圖所示 （所用銅片潔凈、光亮）。

4．實驗現(xiàn)象：經(jīng)過較長時間的觀察，D試管中銅片最先生銹，A、B、C、E、F、G試管中銅片均無明顯現(xiàn)象。

5．實驗結(jié)論：猜想與假設(shè)正確。

墨守成規(guī)，以本為本，已不符合現(xiàn)代教學(xué)目標和要求，中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)必須創(chuàng)新。創(chuàng)新源于教學(xué)實踐的經(jīng)驗總結(jié)，源于在失敗中不斷思考與探索，源于深入學(xué)習(xí)與靈感發(fā)揮……如何在安全的前提下對化學(xué)實驗進行拓展與創(chuàng)新仍需要我們不斷努力去探索。

（注：本資料獲2010 “國培計劃”中西部骨干教師培訓(xùn)化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計一等獎）

（責(zé)編王學(xué)軍）

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