初中化學教學中微型化學實驗的應用探析

錢江霞 李學強

摘要：化學實驗的微型化成為化學實驗改革的大亮點，針對教材中的典型實驗進行“微型化”設計，并作了有益探索和嘗試。

關鍵詞：初中化學；微型化學；應用

一、探究微觀粒子的特性

世界萬物都是由極其微小的粒子構成的，構成物質的這些微觀粒子不是靜止不動的，總在不斷運動。為了探究分子具有不斷運動的特性，初中化學教材的實驗裝置探究氨分子具有不斷運動的特性，但由于濃氨水具有揮發性，該裝置密封性差，氨氣逸出到空氣中，大家聞到了刺激性的氨味，造成了對環境的污染。為此，我們對教材實驗裝置進行了重新設計，利用實驗裝置重新進行實驗：固體氫氧化鈉吸收濃氨水中的水分，放出熱量，加快氨分子的運動速率，支管口連接氣球，整個體系處于密封狀態，不僅再聞不到刺激性的氨味，而且很快觀察到濕潤的酚酞濾紙條變紅等實驗現象，由此得出分子不斷運動的結論。改進后的實驗裝置濃氨水用量大大減少且在密封體系中進行，既做到了現象明顯、可視性強，又避免了對環境的污染，體現了實驗過程的綠色化、實驗裝置的微型化、實驗藥品的節約化、實驗現象的直觀化、實驗改進的高效化。如果沒有現成的管壁有口的試管，我們也可以用U型管對實驗進行改進，改進后的裝置如圖所示，能夠得到相同的實驗效果。

二、改進氣體發生裝置

初中化學教材中分別介紹了氧氣、氫氣、二氧 化碳三種氣體的實驗室制法，氧氣的制備選用二氧化錳和過氧化氫。上述實驗中的氣體發生裝置，不能控制反應的發生或停止，當收集到所需氣體之后，反應仍在進行，容易造成藥品的不必要浪費。為此我們用注射器代替長頸漏斗，通過注射器向廣口瓶內添加液體藥品，實現化學實驗的微型化，改進后的裝置在注射器內盛有液體反應物（如稀鹽酸、稀硫酸、過氧化氫溶液等），廣口瓶底部放有固體反應物 （如石灰石、鋅粒、二氧化錳等，通過注射器向瓶內注射液體，隨著液體與固體的接觸，它們之間的化學反應不斷進行，我們就會得到需要的氣體。

使用改進后的實驗發生裝置，通過推拉注射器，能隨時控制反應的進行，根據需要收集氣體，減少實驗藥品的用量，避免了藥品的不必要浪費，培養了學生的“節約”意識。

三、 進行綜合實驗

初中化學教材氣體的制備與性質實驗一般是分開的，即先制備氣體，再利用制備的氣體進行實驗，這樣的設計方案缺乏連貫性和綜合性，實驗操作不方便、氣體的利用率較低，在環保、節能等方面也同樣會產生一些弊端。若將氣體的制備與性質實驗融為一體同時進行，既節約藥品，又方便操作，還避免對環境的污染。

二氧化碳氣體的制備及性質實驗我們可用微型化實驗裝置對教材中的實驗進行改進。實驗前確保該裝置的氣密性良好，通過擠壓膠頭，滴入稀鹽酸。石灰石便與鹽酸反應，產生二氧化碳氣體，1處的紫色石蕊試液變紅色、2處的澄清石灰水變渾濁，驗證了二氧化碳能與水反應、二氧化 碳能與石灰水反應的化學性質，用燃著的木條放在微型集氣瓶口，木條火焰熄滅，說明二氧化碳已收集滿。該裝置集二氧化碳的制備、收集、驗滿、性質實驗于一體，實驗裝置簡單、便于操作，實驗藥品用量少、實驗現象明顯，能控制反應的發生或停止。

四、增補教材實驗

初中化學課本在介紹一些理論知識時，并沒安排具體的演示實驗，如學習二氧化碳與氫氧化鈉的反應時，教材只是進行了簡單的事實陳述，并沒有設計具體的實驗方案。此時教師可以設計實驗裝置，彌補教材的不足。將注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中，可以看到瓶內氣球變大，這是因為瓶內氣體減少，壓強變小，在大氣壓的作用下，瓶內氣球鼓起來；此時向外拉注射器3，注射器中的澄清石灰水不變渾濁， 說明瓶內的CO2氣體已被氫氧化鈉溶液吸收完全， 將注射器2中的溶液推入瓶內，看到瓶內有氣泡產生，氣球變癟，向外拉注射器3，注射器內的澄清石灰水變渾濁，說明產生了二氧化碳與氫氧化鈉反應有新物質產生。

該實驗通過驗證反應物是否減少（或是否存在和從是否有新物質產生來探究CO2與NaOH溶液發生反應。利用驗證有新物質生成來探究物質之間能夠發生反應的思路，也可以驗證二氧化碳的其他性質。二氧化碳密度比空氣大，且與水反應產生碳酸，二氧化碳與水反應沒有明顯的實驗現象，為此，我們設計實驗裝置，驗證二氧化碳的密度比空氣大、二氧化碳能與水反應等性質。將Y形導管平放于桌面，濕潤的紫色石蕊試紙變紅色，干燥的紫色石蕊試紙無明顯變化，說明二氧化碳與水能夠發生化學反應；把Y形導管固定在鐵架臺上，a管位于上方，b管位于下方，緩緩通入二氧化碳氣體，觀察到兩濕潤的石蕊試紙均變紅色， 但b管中試紙變色比a管明顯變快，從而證實二氧化碳的密度比空氣大，主要從b管中通過。上述實驗設計將二氧化碳的物理性質與化學性質融為一體，對教材中的實驗進行了優化設計， 化抽象為直觀，增進了學生對知識的理解，培養了學生的實證意識。

微型實驗具有簡化裝置、節約試劑、減少污染、節省空間、降低成本、縮短時間等特點，對于培養學生的創新精神、實踐能力，激發學生的學習興趣，發揮著極其重要的作用，已經成為化學實驗改革的一道亮麗風景。

參考文獻：

[1]盧巍.義務教育課程標準實驗教科書化學（八年級全一冊）教師教學用書.濟南.山東教育出版社，007.

[2]薛金星.2013年全國各省市中考試題全解（化學）.北京：北京教育出版社.

作者簡介：

錢江霞，女，漢族，寧夏固原人，就職于寧夏固原市原州區張易中學，寧夏大學化學化工學院在職研究生，研究方向：化學學科教育；

李學強，男，漢族，寧夏銀川人，寧夏大學化學化工學院，教授，研究生導師。