中學化學教學中的創(chuàng)新實驗裝置

摘 要：該創(chuàng)新實驗是在2018年9月4日參加的常州市中學理科實驗教學說課比賽中獲得一等獎的參賽作品。該創(chuàng)新實驗裝置實現了初中化學中利用固液反應制取氣體、收集氣體和探究氣體性質的實驗功能，且該裝置能用于教師演示實驗和學生分組實驗，能更好地服務于課堂教學，對該裝置的功能和使用方法進行介紹。

關鍵詞：創(chuàng)新實驗；一體化設計；氣體

一、實驗創(chuàng)新目標

1.實現同一套裝置幫助學生探究初中常見氣體的實驗室制法和性質。

2.借助創(chuàng)新的實驗器材，為學生創(chuàng)造多元學習活動的機會，激發(fā)探究欲望，促進學生間的合作能力，表達質疑的能力。

3.通過學生自主實驗，培養(yǎng)學生對比的思想、分析的能力、發(fā)散的思維、創(chuàng)新的意識。

二、基本實驗裝置

裝置從左到右各部分的作用：1.發(fā)生裝置，可隨制隨停，控制反應速率。2.排氣管，可得到更純凈的氣體，減壓。3.針筒，可緩壓、自動儲氣，為性質實驗提供充足平穩(wěn)的氣流。4.Y型導管，是探究二氧化碳和氫氣性質的實驗裝置。5.切除底部的集氣瓶，是探究氧氣性質的實驗裝置。

三、實驗內容與方法設計

1.實驗室制取、收集二氧化碳，探究二氧化碳的性質：能使石灰水變渾濁，不能使石蕊變色，能與水反應生成使石蕊變色的物質，密度比空氣大，不可燃不助燃。

實驗操作、現象和結論：

a.制取：關閉2、3號止水夾，打開1號止水夾，旋轉氣體發(fā)生裝置，開始反應。

b.性質實驗：將排氣管伸入裝有石灰水的試管中，石灰水變渾濁，說明二氧化碳能與石灰水反應。

c.收集：打開止水夾2，關閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動儲氣。

d.性質實驗：旋轉發(fā)生裝置，使反應停止，關閉2號止水夾，打開3號止水夾，向前推活塞，干燥的石蕊試紙不變色，下面滴有石蕊試液的棉花變紅，說明二氧化碳能與水反應，上面滴有石蕊試液的棉花不變色，說明二氧化碳的密度比空氣大。低的蠟燭熄滅，高的蠟燭不滅，說明二氧化碳密度大于空氣，不可燃不助燃。

2.實驗室制取、收集氫氣，探究氫氣的性質：可燃性，密度小于空氣。

實驗操作、現象和結論：

a.制取：關閉2、3號止水夾，打開1號止水夾，旋轉氣體發(fā)生裝置，開始反應，并通過排氣管排出發(fā)生裝置內的空氣。

b.收集：打開止水夾2，關閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動儲氣。

c.性質實驗：旋轉發(fā)生裝置，使反應停止，關閉2號止水夾，打開3號止水夾，向前推活塞，氣球變大，但上面的氣球比下面的氣球大，說明氫氣的密度比空氣小。

d.性質實驗：關閉3號止水夾，取下注射器，換上金屬針頭，點燃針尖處的氫氣，控制推活塞的速度以控制氫氣火焰的大小，在火焰上罩一干冷的燒杯，可清晰地觀察到淡藍色的火焰，燒杯內壁的水珠，實驗說明氫氣具有可燃性，燃燒生成水。

e.驗純：注射器內留下部分氫氣，抽入少量空氣，取下金屬針頭，推活塞，用燃著的木條靠近針頭處，可聽到尖銳爆鳴聲，說明點燃不純的氫氣會發(fā)生爆炸，因此點燃氫氣前需要驗純。

3.實驗室用雙氧水制氧氣，收集氧氣，探究氧氣性質：石蠟、木炭、鐵絲、硫在氧氣中燃燒。

實驗操作、現象和結論：

a.制取和檢驗：打開所有彈簧夾，旋轉發(fā)生裝置，用倒置的集氣瓶收集并檢驗氧氣。

b.性質實驗和收集：將點燃的蠟燭伸入集氣瓶中燃燒，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。關閉彈簧夾3，用注射器儲存氧氣。

c.性質實驗：旋轉發(fā)生裝置，使反應變緩，打開彈簧夾3，將紅熱的木炭伸入集氣瓶中，緩慢推注射器活塞，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。相同的方法進行鐵絲和硫在氧氣中燃燒的實驗。（集氣瓶底部墊有濕潤的濾紙，防止鐵絲燃燒實驗中集氣瓶炸裂）

四、實驗創(chuàng)新點

1.微型化：節(jié)約藥品，污染小，更安全。

2.集成化：集制備、收集、性質實驗于一體，且可應用于多種氣體，利用價值高，集成化的設計可使制—取—性質實驗同時進行，有效防止沖塞的危險。

3.簡單化：裝置簡單，易操作，邊制邊實驗，節(jié)約了課堂時間，隨制隨停，保證了充足的氣體，可自控流速，現象明顯持續(xù)時間長，成功率高，可用于教師演示和學生分組，易推廣。

4.示范性：集成化的實驗設計，激發(fā)了學生的興趣，啟迪了學生的思維，培養(yǎng)了學生科學探究的能力，為學生創(chuàng)新性實驗設計提供了很好的示范。

作者簡介：李丹（1983.1—），女，江蘇常州人，本科，中學一級，化學實驗創(chuàng)新方向。

編輯 馬曉榮