淺談中學化學微型實驗

【摘 要】通過帶領學生開發生活用品的實驗價值以取代傳統儀器，并將實驗微型化，培養學生的探究能力，對全面提高學生的科學素養具有積極意義。在設計、組合、實踐等創造性過程中進一步帶領學生發掘生活用品的價值，了解儀器的結構和原理，并在一次次的實驗完成過程中體驗化學的科學嚴謹和無窮趣味。

【關鍵詞】微型實驗；實驗設計

誕生于上世紀末的微型實驗歷經在教學中二十多年的實踐檢驗，它能增加學生動手操作的機會，有利于增強學生的實驗能力。從1989年微型化學實驗課題被列入科研計劃至今，微型化學實驗是化學實驗方法與技術的重大變革，與常規實驗相比，具有以下顯著優點：儀器簡單，功能多，操作方便，不易損壞儀器，使學生擺脫不安全感。②節省藥品，實驗快速．安全，減少污染．微型實驗中試劑用量是常規實驗的十分之一至千分之一，明顯地化學試劑的量，有利于環境的保護。如做CuSO4溶液和NaOH溶液的反應實驗中，常規實驗每班需NaOH溶液約180ml，而在微型化學實驗中，一個班級用10ml左右NaOH溶液即可。充分發揮學生主動性、動手能力及創造性，有利于激發了學生學習化學的熱情。比如，對于多用滴管加工、井穴板制作、微型酒精燈及小試管制作，學生表現出很大的熱情。使學生認識到“用量”與“效果”之間的辯證關系，改變了許多同學認為藥品用量越多，現象、效果就越好的錯誤觀念。

鑒于微型實驗諸多優點，在中學化學教學中推廣微型化學實驗是值得的，尤其對新課程是一個很好的推動作用。以下是筆者針對中學化學教學中微型實驗的應用進行的探索。

一、“濾紙實驗”

1.反應后生成有色物質的實驗

例如，鐵離子的顯色反應：

在一片濾紙(裁成3×8cm的長條，下同)上滴三滴三氯化鐵溶液，再滴一滴硫氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶液，濾紙上立即出現血紅色或藍色。類似反應還有酚酞與堿液混合，淀粉溶液與碘液反應等實驗。

2.氯氣的部分性質實驗

在一張濾紙上依次滴碘化鉀溶液、紅墨水、溴化鈉溶液，插入一個充滿氯氣的集氣瓶(集氣瓶配膠塞，膠塞中間劃一刀，夾入濾紙條)中，可見紅墨水褪色(次氯酸的漂白性)，并分別出現碘、溴單質的顏色。

3.Na與水的反應

取一培養皿，注入其容積1/2的水，滴幾滴酚酞試液，剪一張圓形濾紙小心地貼在上述的水面上，用鑷子取一黃豆大小的Na粒，吸除表面的煤油后放在濾紙上，同時罩一大燒杯，由于 在濾紙上無法游動，起反應熱容易聚集，故可看到Na在濾紙上熔化為小球，并在片刻后燃燒，發出黃色的火焰，濾紙下的水溶液變為紅色。

4.電解實驗

在濾紙上也可以進行電解實驗，如電解飽和食鹽水。取一張濾紙用飽和食鹽水和酚酞溶液潤濕，貼在一塊木板上，用兩顆大頭針或縫衣針作電極。接通直流電，片刻后，陰極附近的濾紙變紅，說明有堿性物質生成。同時放出氫氣，在陽極附近滴幾滴淀粉碘化鉀試液，可見藍色，說明有氯氣生成。類似實驗還有電解氯化銅溶液等。

5.原電池實驗

把濾紙條放在干凈的玻片上，在濾紙的一端滴2～3滴硫酸銅溶液，并復蓋一小塊銅片；另一端滴2～3滴硫酸鋅溶液，復蓋上一小塊鋅片。濾紙中間滴幾滴氯化鉀溶液，通過它將兩端溶液聯系起來而構成原電池。用檢流計的表棒分別接觸銅片和鋅片，指針發生偏轉。發生的電極反應如下：

正極(還原反應)：Cu2+ + 2e- = Cu

負極(氧化反應)：Zn - 2e- = Zn2+ 該裝置操作簡單，測量快速。

二、刺激性氣味、有毒物質的微型化實驗

1.例如：H2S和SO2氣體的制備及性質實驗

實驗儀器：微型氣體發生器、v形側泡反應管、側泡具支試管、尖嘴管、直形通氣管、直角形通氣管、止氣夾、微型酒精燈、滴管膠頭。

實驗操作：以側泡具支試管作為制備氣體的微型發生器，在左邊氣體發生器中加入約0.5g硫化亞鐵，上方滴管吸入稀硫酸。在右邊氣體發生器中加入約2ml濃硫酸，在其管口插有根一銅條。在v形側泡反應管的側泡處分別加入1～2滴紫色石蕊試液和品紅溶液，在v形處加入幾滴高錳酸鉀溶液。

實驗現象：夾緊止氣夾，加熱裝濃硫酸的側泡具支試管，沸騰后把銅條插入酸液下，這時可以看到管中有SO2氣泡出現，且濃硫酸慢慢變籃色。觀察v形側泡反應管中各處的實驗現象，紫色石蕊試液變紅色說明SO2溶于H2O生成亞硫酸，用酒精燈加熱該處溶液又變為紫色說明亞硫酸不穩定；品紅溶液褪色說明SO2具有漂白性，用酒精燈加熱該處褪色的品紅溶液紅色又復出現；高錳酸鉀溶液褪色說明SO2具有還原性易被氧化劑氧化。擠壓左邊的膠頭滴管使稀H2 SO4加入側泡具支試管中，與硫化亞鐵接觸，即有H2S生成，打開止氣夾，使生成的H2S進入微型氣體發生器中與SO2接觸，經過反應，在微型氣體發生器管壁上附著一層淡黃色的固體，這是反應生成物單質硫。

實驗設計評價：H2S和SO4氣體都是對環境造成污染的有毒氣體，使用標準化微型實驗儀器組裝的實驗裝置，試劑用量比常規實驗節約70%左右，可以大大降低有毒氣體的排放，并且這套實驗裝置將H2S和SO2兩種氣體的制備融合在一起，實驗儀器組裝簡便，安全性高，反應時間短，在有限的時間中讓學生做更多的實驗，獲取更多的知識。同樣這套裝置也適用乙烯的制備及性質實驗。

三、創新性的設計微型實驗

在沒有微型實驗儀器的情況下，可利用一次性醫用器材或生活中的一些用品，經過創新性設計后，組裝成實驗裝置，效果也很好。例如用醫用小藥瓶和注射器設計的微型實驗裝置來進行氣體的制備和性質檢驗，或進行一些綜合性實驗，也都能取得較好的效果。

例如：乙炔氣體的制備與性質實驗。

實驗步驟及現象：取4個小藥瓶，分別編1、2、3、4號，用注射液塑料管連接，在2、3、4號小藥瓶中分別加入CuSO4溶液、酸性KMnO4溶液、溴水，在1號小藥瓶中加綠豆大小的一小塊電石，再加一小團棉花，用注射器向電石上滴兩滴飽和食鹽水，反應進行一會兒，２號小瓶CuSO4溶液的作用是除去產生的H2S、PH3等雜質，3號小瓶酸性KMnO4溶液褪色證明乙炔具有還原性、4號小瓶溴水褪色證明乙炔能發生加成反應，再點燃最后出口的氣體，因為反應產生的乙炔量少，導管較細，燃燒時產生的黑煙現象明顯但量少，對環境的影響不大。

實驗設計評價：乙炔具有刺激性氣味，對人體和環境都會造成危害，將它的制備和性質實驗改成微型實驗后，由于實驗中使用了極少的藥品，自然產生的廢氣、廢液也是很少，實驗過程既安全又環保，同時大大節省了實驗時間，留下更多的時間供師生反思、交流，更利于學生的思維開闊和發展。

在新課程理念的引領下，創新性微型化學實驗在教學中的應用，一方面體現了綠色化學的理念，以較少的試劑完成實驗，最大限度的降低了對環境的污染，保護了實驗者的健康；另一方面微型實驗將實驗的改進創新與培養學生進取創新精神有機地結合起來，不僅讓學生體驗到現代科學技術的發展，體會到實驗創新設計的必要性，而且大大激發了學生對化學實驗的興趣，在實驗的過程中學生學會改進，學會創新，從而培養學生運用所學知識進行創新的精神和能力。化學實驗以其豐富的內涵在化學教學中發揮著獨特的功能和作用，在教育、教學中占據非常重要的地位，重視化學實驗，創新化學實驗，對于培養學生科學的實驗素養，樹立科學的人生觀，全面提高教學質量具有重要意義。

參考文獻：

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