例談高中化學實驗微型化改進

【摘 要】通過兩個實例詳細講解高中化學實驗微型化的改進措施，及作者對此的應用和改進體會。

【關鍵詞】高中 化學實驗 微型化

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）11B-0115-02

微型化學實驗在高中化學實驗教學中扮演著十分重要的角色。微型化實驗是一種新興的實驗方法，是在傳統的實驗基礎上總結與改進、發展起來的一種實驗方法。此種實驗方法引入到高中化學實驗教學中可以減少化學資源的損耗，降低化學污染，提高高中生的創新學習、主動學習的能力，還可以培養學生分析與探究問題的能力。隨著高中化學新課改的不斷改革與深入推進，微型化學實驗在高中化學實驗教學中得到了廣泛關注與應用。近年來，筆者對高中微型化學實驗進行了探究，在改進實驗微型化方面積累了一些經驗。

一、高中化學微型化實驗的實踐與改進

筆者發現，在高中微型化實驗過程中，如果能夠對實驗所使用的有關儀器與實驗試劑的用量給予科學改進，則在化學實驗過程中可以起到減少廢水與廢氣等多種化學污染物向大氣中的排放，進而收到綠色與環保的效果。此外，這樣也可以有效地降低化學實驗操作的危險系數，提升化學實驗的安全性，從而確保高中微型化實驗教學既安全又環保地順利進行。

例1 關于Cu 與稀 HNO3制取 NO的微型化實驗改進

化學反應方程式：3Cu +8HNO3（ 稀）=3Cu（NO3）2+ 2NO↑+ 4H2O

[存在的問題]

在本實驗中，當金屬 Cu 和稀HNO3進行反應之后，會生成一種無色的 NO氣體，這種氣體很容易與大氣中的 O2發生氧化反應而變成一種紅棕色的 NO2氣體。如此一來在實驗中就難以分辨出Cu與稀HNO3反應過程中到底是產生了 NO抑或NO2氣體。這樣本次實驗現象跟實驗理論難以銜接上來，這在一定程度上會給高中化學實驗教學工作造成較大的影響，甚至可能會發生氣體泄漏，給大氣帶來污染。

[改進措施]

筆者在這個實驗中作了如下改進：首先準備好兩個銅片，將其全部放入注射器中，接著運用注射器往里面吸取少許水，將水排凈，以保證注射器中不存在空氣；然后采用注射器吸取少量的稀HNO3，最后馬上把注射器上面的針頭插進膠塞里，保證其隔離空氣，并把注射器倒立起來，認真將稀HNO3的體積記錄下來。

密切觀察這個注射器內的化學反應，并詳細記錄稀HNO3的體積。反應一段時間后，將所生成的無色氣體擠進一個密閉的裝有空氣的小瓶里，然后繼續認真觀察這個小瓶里面的化學現象。這個瓶內的氣體顏色是否會發生變化？然后采用注射器吸取少量的濃 NaOH 溶液至這個小瓶中，同時輕輕地搖動該小瓶，認真觀察現象。

[改進的實驗評價]

這個改進后的微型化實驗是于缺氧的條件下完成的，所以可以觀察到 NO氣體之“廬山真面目”（即NO屬于無色的氣體），同時在本實驗中較好地控制了化學污染，沒有向大氣排放出有毒的氣體。

例2 關于濃H2SO4的脫水性的微型化實驗改進

[存在問題]

教材上介紹的濃H2SO4的脫水性微型化實驗的步驟為：首先在一個 200 mL 的燒杯里放入大約20 g 的蔗糖，接著往里加數滴 H2O，并給予充分攪拌均勻；然后向燒杯注入大約15 mL的質量分數為 98% 的濃 H2SO4，并給予迅速攪拌。在這個實驗中所使用的蔗糖與濃 H2SO4的數量比較多，同時在發生炭化反應過程中還會由于碳的氧化反應進一步生成一些實驗副產物（如 CO2與SO2等多種酸性氣體）。而這些實驗副產物對室內空氣會造成一定的污染。

[改進措施]

筆者對該微型化實驗進行了一些改進。先選擇大約 2 g的蔗糖，將其放在一個大的試管中，然后往里面注入大約 5 mL 的濃H2SO4，給予迅速攪拌均勻，再將帶有導管的橡皮塞給予塞緊，并把橡皮塞導管的另一端插進盛有品紅溶液的試管里，認真觀察此實驗。由此可見，所使用的實驗物品的數量逐漸減少了，使用的蔗糖量從之前 20 g降至 2 g，而使用的濃 H2SO4則從 15 mL 減少至 5 mL，所使用的實驗器材也從小燒杯改為大試管。

[改進的實驗評價]

通過改進，雖然本實驗規模有所減少，但是降低了反應物品的數量，節約了藥品，大幅度減少了有害氣體的生成。向學生滲透了綠色化學理念，對學生的化學實驗環保意識的培養具有積極的意義。

二、高中微型化學實驗應用與改進的體會

（一）巧用微型化實驗，提高課堂教學實效性。新課改要求高中化學課程應該加大學生動手能力與實踐能力的培養。教師應該用好微型化實驗這個武器，邊講邊演示實驗，讓學生更好地理解實驗。同時，有條件的學校可以在課堂上一人一套微型化實驗裝置，引導學生在現場進行動手操作，促進知識點的消化，提高高中化學課堂教學的實效性。

（二）利用微型實驗開展合作探究活動。在微型實驗中可以引導學生開展合作探究活動，指導學生分組實施微型化實驗。在實驗中可以引導學生進行問題與現象討論，進而激發學生的學習興趣與自主學習的能力。

（三）可以嘗試開設微型化學實驗專題。有條件的學校可以嘗試開設高中微型化學實驗專題，針對微型化學實驗概述、簡單的微型實驗儀器的制作、微型化實驗的改進方法、微型化實驗報告的撰寫等內容向學生進行傳授。比如，可向學生傳授運用青霉素瓶來代替微型酒精燈，采用塑料止咳糖漿瓶子作為微型洗瓶等知識。如此一來，可以一方面培養高中對日常生活中的廢品給予充分利用，提高環保意識；另一方面可以培養學生求實創新、科學嚴謹的科研態度。

（四）實施微型化實驗提高實驗的趣味性。如何提高高中化學教學的趣味性是一項重要的課題。筆者認為，實施微型化實驗可以提高實驗的趣味性。微型化實驗所用的儀器比較簡單，容易攜帶，安全性也較高。為此，教師不僅可以引導學生在課堂上操作微型化實驗，而且還可以指導學生在課外時間開展各種趣味性的微型化實驗，讓學生切實感受到化學實驗的趣味性，進而樂于主動探究化學奧秘。

可見，實施微型化實驗是可行的，也是必要。它不但能夠較好地完成實驗，而且還能培養學生的環保意識，樹立綠色實驗的思想觀念。

（責編 盧建龍）