巧用套管創新教材實驗

卜兆軍+寇永鵬

本文系甘肅省“十二五”教育科學規劃課題《新課程背景下中學化學教材的創新性實驗研究》（課題批準號：GS[2013]GHB0991）階段性研究成果之一。

化學是一門以實驗為基礎的基礎自然學科，實驗現象的明顯程度將直接影響到課堂教學效果的好壞，因而實驗的改進就成了課任教師備好一節實驗課的中心課題。改進的實驗除了裝置簡單、操作方便、現象明顯以外，還應突出環保、微型、綠色等特點。本文所設計的套管實驗，達到了不通過觸摸實驗管，就能看得見反應放熱的效果，課堂實驗教學收效甚佳；并且可根據學生在初中已有的知識基礎上，將抽象的理論知識設計轉化成為簡單易行，操作性極強的實驗，從而增強了感性認識，使學生理解反應實質更容易、更直接；亦可使兩個不同的反應在同一裝置中，相同條件下同步進行，對比現象明顯，學生影響深刻，對學生認知新知識，產生極強的信服力。利用本文設計的環保實驗管改進的實驗，除現象明顯、持久，操作方便，環保無污染以外，教師還可以持管走動，以便讓更多的學生能夠近距離觀察實驗現象，彌補了前臺教師演示，后排學生看不清或看不見的缺憾，不失為課堂實驗教學中的一個亮點。此外，利用該套實驗管還可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU與濃H2SO4的環保實驗，以及課本上只有方程式而無實驗設計的C與濃H2SO4、C與濃HNO3的環保實驗，等等。

一、套管實驗，使反應熱效應看得見

如圖1所示裝置，試管中盛有水，氣球a中盛有干燥的Na2O2顆粒，U形管中注有淺紅色的水，將氣球用橡皮筋緊縛在試管口。實驗時將氣球中Na2O2抖落到試管b的水中，觀察到氣球a被吹大，該反應放出大量的熱量，使錐形瓶中空氣受熱膨脹而出現U型管水位d>c，達到了不通過觸摸實驗管，就能看得見反應放熱的效果，課堂實驗教學收效甚佳。

二、套管實驗，使感性認識更直接

用脫脂棉包住約0.2gNa2O2粉末，置于石棉網上，往棉花上滴幾滴水，可觀察到棉花劇烈地燃燒起來。由此可得出Na2O2與H2O反應時的兩個結論：a.Na2O2與水反應有O2生成；b.反應強烈放熱（因溫度達到其著火點，棉花能燃燒；因生成了氧氣，燃燒很劇烈）。該實驗設計，激趣效果很好，但學生對實驗實質的理解不夠透徹、直接。

課堂教學時亦可擬用圖2方法驗證a、b兩個結論：若要證明有O2生成，可在圖中A處用帶火星木條進行檢驗，如木條復燃，可證明確實生成了氧氣；若要證明反應放熱，可將B處導管插入水中，若水中有氣泡從管口冒出，說明反應過程放出了熱量，導致錐形瓶內氣體膨脹，在水中產生氣泡。實驗效果明顯，學生對反應實質的理解透徹到位。

三、套管實驗，同步操作，現象對比更明顯

進行Na2CO3與NaHCO3的熱穩定性不同的實驗教學時，如利用常規設計方案，需兩套裝置同步進行實驗，或分步計時進行；但由于諸多主客觀方面因素的影響，使對學生的認知信服力大打折扣。而利用圖3所示本套管實驗，則會使兩個反應在同一裝置中，相同條件下同步進行，現象對比明顯，學生影響深刻，對學生認知熱穩定性Na2CO3大于NaHCO3，產生極強的說服力。

四、套管實驗，使反應簡便快速，更環保

鑒于中學化學中有好多演示實驗產生大量的有毒氣體，給課堂實驗教學造成了極大的困難，課堂教學效果明顯下降。而利用本套多用環保實驗管，在一定程度上解決了困擾我們中學化學教師多年的難題。

1.銅片與濃硝酸的反應

如圖4所示，在外管的支管上套上一氣球，使體系封閉。向外管中加入5ml濃氫氧化鈉溶液，內管中投入一小塊銅片，加入2ml濃硝酸，迅速蓋上頂塞，并把內管插入外管中，銅與濃硝酸反應放出的紅棕色NO2氣體，從內管腰部的小孔排出來，充滿內、外管，實驗現象非常明顯。產生的NO2氣體可暫時儲存在氣球中，最終被外管下部的濃氫氧化鈉溶液吸收，有害氣體不會外泄，保護了工作環境。

2.NH3與HCl氣體的化合反應

如圖5所示，在外管的支管上接一根3cm長的乳膠管，并用彈簧夾夾住，使體系封閉。向內管里注入0.5ml濃氨水，塞上頂塞，外管加入1ml濃鹽酸，把內管插入外管里。迅速揮發出來的NH3與HCl氣體在管里發生化合反應，生成的白煙充滿實驗管。此方法比教材上用玻璃棒更環保，且現象更明顯、持久。

該方法多用于環保實驗管改進的實驗，現象明顯、持久，操作方便，環保無污染并且教師可以持管走動，以便讓更多的學生能夠近距離觀察實驗現象，彌補了前臺教師演示，后排學生看不清或看不見的缺憾。

此外，利用該環保實驗管還可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU與濃H2SO4的環保實驗，以及課本上只有方程式而無實驗設計的C與濃H2SO4、C與濃HNO3的環保實驗，等等。

（作者單位：1.甘肅省景泰縣第二中學 2.甘肅省景泰縣第一中學）