高中化學實驗的改進與微型實驗的設計

史怡鴻??

摘要：現行高中化學課本中一些傳統實驗存在著實驗裝置復雜、操作繁瑣、實驗現象不明顯等弊端，有些實驗反應劇烈且條件不易控制，實驗過程還會造成環境污染，甚至損害師生的身心健康，這就需要實驗教師不斷改進和設計實驗，讓實驗更好地服務于教學。

關鍵詞：化學實驗；改進；微型實驗；設計

化學是以實驗為基礎的科學，教師在教學中應高度重視并加強實驗教學，重視提高學生動手參與實驗的能力，在實驗教學中，我們通過分組實驗和邊講邊做的演示實驗相結合的方式，讓學生在邊做邊學中發揮創造性和主體性，同時也能夠培養學生的團隊精神。

課本中一些傳統實驗裝置復雜，操作繁瑣，實驗現象不明顯，而有些實驗在進行時反應劇烈且條件不宜控制，實驗過程還會造成環境污染，甚至損害師生的身心健康。這就需要實驗教師積極主動地發現并分析開展實驗過程中出現的問題，不斷改進和設計實驗。下面以具體的例子來說明對傳統實驗的改進。

一、 鈉與水反應的性質實驗

傳統實驗的做法是將鈉投入到裝有蒸餾水的燒杯中，然后請學生觀察實驗現象。通過分析得出結論，并引導學生寫出方程式。但是在實驗的過程中只能通過觀察得出有氣體產生，并且由于產生的氣體難以收集，所以基本無法驗證生成氣體的性質，實驗的過程中，由于反應劇烈，常常會發生飛濺現象，這將對實驗者產生危害，所以我們將傳統實驗進行改進。

（一） 實驗設計

研究鈉與水反應的性質并驗證反應后的產物。

（二） 實驗用品

軟塑料瓶（約150mL）一個、大頭針2枚、鈉塊、酚酞試劑、酒精燈、火柴。

（三） 實驗步驟

1. 準備工作：用大頭針在塑料瓶蓋上扎孔，然后將事先切好的黃豆大小的鈉塊扎在大頭針上，并貼緊瓶蓋置于瓶蓋內部。

2. 實驗過程：塑料瓶中裝滿蒸餾水，并滴加2～3滴酚酞試劑，擠捏塑料瓶身，使其排出約20mL的水，并保持水面在瓶口位置，迅速蓋好瓶蓋，反轉瓶身使鈉與水充分接觸并反應，此時引導學生觀察實驗現象并進行準確的記錄。實驗現象：溶液變紅。被捏癟的瓶身逐漸恢復了原形。

這一現象有力地說明了在反應的過程中有氣體產生。接下來驗證生成氣體的性質。我們將瓶身正立，然后拔出瓶蓋上的大頭針，讓產生的氣體從針眼中排出，并用燃燒的火柴靠近排出的氣體，觀察實驗現象，然后通過討論分析得出結論，并寫出方程式。

3. 傳統實驗與微型實驗的比較：①降低實驗的危險性：在鈉與水的反應實驗中，由于反應劇烈，殘余的鈉塊和生成的氫氧化鈉液滴常常會伴隨著反應飛濺出來，對實驗者造成傷害。改進后將整個反應置于密閉容器中，不會發生飛濺現象。②提高實驗的嚴密性：通過瓶身恢復原形，能夠有力地說明反應有氣體產生，并能夠簡單便捷地將氣體收集在瓶中。通過燃燒實驗驗證氣體的性質。③提升學生的實驗興趣：實驗用品取材簡單方便，貼近生活，讓實驗走進生活。

二、 氯氣的性質實驗

氯氣的性質在高中化學中既是重點又是難點，所以教材中設計了一系列的實驗來展示它的性質，通過實驗讓抽象的難點知識直觀化，同時也有助于學生的理解與掌握。但課本中設計的實驗裝置復雜繁瑣，且尾氣處理不方便。但如果在試管或者集氣瓶中進行實驗，會將有毒的氯氣暴露在空氣中，直接危害師生的身心健康，同時環境的污染也不容忽視。經過反復實驗總結設計出了關于氯氣性質的微型實驗。

（一） 實驗設計

通過簡易裝置隨時制備實驗所需氯氣，利用新制備的氯氣進行一系列的性質實驗：

氯氣與堿溶液（氫氧化鈉溶液）的反應；氯氣與溴化鈉、碘化鈉溶液的反應（鹵素間的置換）；氯氣的漂白性：氯氣分別與干燥的、濕潤的有色布條反應，氯氣與紅墨水的反應；氯氣的酸性：氯氣與石蕊試劑作用。

（二） 實驗用品

塑料瓶（約200mL）、注射器2支、鑷子、鑰匙、濾紙或棉花團、有色布條2塊、高錳酸鉀粉末、濃鹽酸、氫氧化鈉溶液、酚酞試劑、溴化鈉溶液、淀粉碘化鉀試紙、紫色石蕊試紙、紅墨水等。

（三） 實驗步驟

1. 準備工作：事先準備好所有性質實驗中用到的試紙或試劑，編號后整齊擺放于實驗臺前，用注射器針頭在瓶蓋上扎孔。1#：濕潤的氫氧化鈉酚酞試紙；2#：濕潤的紫色石蕊試紙；3#：干燥的有色棉布條；4#：濕潤的有色棉布條、濕潤的紅墨水試紙條；5#：濕潤的淀粉碘化鉀試紙；6#：濕潤的溴化鈉試紙條或棉花團。

2. 實驗過程：將少量的高錳酸鉀粉末（約2g）加入到塑料瓶中，然后用力將瓶身捏癟，排出大量空氣后蓋緊瓶蓋，用注射器吸取濃鹽酸并向瓶中滴加，一邊滴加一邊振蕩，此時引導學生注意觀察實驗現象并記錄：捏癟的瓶身逐漸鼓起來，瓶中充滿黃綠色的氣體，此時實驗所需的氯氣就制備完成。接下來進行設計好的一系列性質實驗。

將注射器拔出，氣體通過注射器留下的針孔慢慢排出，用鑷子夾取事先編號的試紙依次通過該裝置的出氣口。此時再次引導學生注意觀察每個實驗現象并按照編號逐一記錄（若實驗過程中氣體的流出量不足，可以輕輕擠捏瓶身）。當設計的整個實驗結束后，用注射器吸取6mol/L的氫氧化鈉溶液向瓶中滴加，直到黃綠色氣體消失后，打開瓶蓋處理廢液。

要想順利地完成這個微型實驗，首先必須做出全面準確的實驗設計方案，對于實驗的整個過程做到有計劃有準備。實驗前按照實驗設計做好充分的準備工作。實驗過程中，必須嚴格控制反應物的用量，以免性質實驗完成后反應物剩余過多，造成不必要的浪費，同時給尾氣和廢液的處理帶來麻煩。操作過程要規范，熟練，每一步操作之間的銜接要有序且迅速，更主要是實驗小組成員的團結協作和合理分工。這樣，既培養了學生的實驗操作能力，同時在實驗中也培養了他們團結協作、明確分工的團隊精神。

作者簡介：

史怡鴻，甘肅省定西市，甘肅省定西市第一中學。endprint