鋁熱反應實驗創新設計

黎智強

摘 要：人教版化學必修2中鋁熱反應實驗，以氧化鐵粉末、鋁粉和氯酸鉀固體為反應原料，藥品用量多、價格高且有污染。改進實驗從藥品用量、儀器裝置等方面進行了探究。改進后實驗兼具簡約性、安全性、環保性、可操作性以及趣味性，適合學生進行小組實驗。

關鍵詞：鋁熱反應；光和煙污染；實驗裝置改進；激發興趣

化學是實驗科學，實驗能力是學生科學素養的重要組成部分，以實驗為基礎展開化學教學已成為化學教學工作者的共識。只有不斷改進和創新，化學實驗才會充滿生命和活力，保持其在化學教學中的獨特魅力，最大限度地發揮實驗教育教學的功能，使化學實驗教學更切合教學改革的潮流，適合素質教育和創新教育的需求。

一、教材中的實驗設計

人教版必修2第89頁第四章第一節“開發利用金屬礦物和海水資源”中的實驗4-1是鋁熱反應：“將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后放入紙漏斗中，在化合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插入一根用砂紙打磨過的鎂帶。用燃著的小木條點燃鎂帶，觀察現象。”

二、存在的問題

該實驗雖然簡單但還存在以下幾點問題：

1.因鎂帶的品質不高，不易點燃，或點燃后容易熄滅；且鎂帶燃燒時發出耀眼強光，對學生的眼睛有害。

2.鋁熱劑和氯酸鉀的用量多，產生大量的濃煙，污染室內環境。

3.教材中氯酸鉀的用量為少量，學生實際操作時對“少量”藥品的用量難以掌控。

三、實驗改進

為了解決以上問題，對實驗進行以下改進：

1.用手持煙花——電火花代替鎂帶燃燒消除了光污染，避免了對學生眼睛的傷害。

2.用普通的六角螺帽和方形鐵板代替傳統的紙漏斗作為反應容器。

3.通過實驗可知，根據教材將5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉均勻混合后，氯酸鉀用量為0.4g已經能讓實驗順利地進行并有明顯的實驗現象，而且產生的煙量比較少。因此，確定實驗藥品氧化鐵、鋁粉、氯酸鉀的用量比為25∶10∶2。

四、改進實驗操作

先把普通的六角螺帽放在方形鐵板上，把實驗藥品氧化鐵、鋁粉、氯酸鉀按用量比為25∶10∶2放入六角螺帽中，中間插入一小段手持煙花“電火花”，用燃著的小木條點燃“電火花”，觀察現象。

五、實驗裝置優點

裝置設計體現了：（1）簡易性、安全性——該裝置省去了鐵架臺、蒸發皿（沙盆），用普通六角螺帽和方形鐵板作為反應容器，小巧質輕，便于攜帶。操作時簡單、方便，學生能親自動手完成，耗時少。（2）環保性——用手持煙花“電火花”代替鎂帶燃燒消除了光污染；藥品在螺帽中反應，減少了鋁熱劑特別是氯酸鉀的用量，節約了資源并減少了煙的排放，有效降低了空氣污染。（3）趣味性——實驗時鐵熔球成功焊接在鐵板上，增強了實驗的趣味性，激發學生的學習興趣，喚醒學生的創新意識，讓學生體驗到了知識的實用性和價值性。

六、創新后的思考

用生活用品代替化學儀器，雖然降低了實驗成本，但缺失了某些具體化學學科特色的實驗教學功能。過分強調生活化而淡化化學學科的實驗，會影響化學學科邏輯體系的構建和學生實驗能力的培養。有學者認為：化學實驗在提高學生科學素養方面具有不可代替的重要作用，從態度、方法、審美、品質等全面形成科學能力。化學實驗必須體現培養學生的觀察能力、操作能力和創新能力之功效。也有學者認為：實驗的功能可概括為認識功能、方法論功能、教學功能。因此，無論實驗如何改革和創新，課本中有些傳統和經典的實驗仍有其獨特的價值，仍能顯示出其卓爾不凡的魅力。創新必須以不違背實驗教學功能為前提，讓學生親身經歷化學學習過程，達到激發興趣、啟迪思維、培養能力、全面提高學生科學素養，才是實驗教學的最終目的。

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編輯 李琴芳