變“廢”為寶　改進(jìn)化學(xué)微實(shí)驗(yàn)

王帥

摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究能力的不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)，作者結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，巧用生活中的常見小物品，改進(jìn)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)，變廢為寶，提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，同時(shí)提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：生活物品;高中化學(xué);改進(jìn);微型實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）01-0092-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.029

2018年1月16日，教育部頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中指出：“條件有限的學(xué)校，可采取教師演示實(shí)驗(yàn)或利用替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)，開展微型實(shí)驗(yàn)[1]。”本著綠色環(huán)保和為一些條件有限的學(xué)校提供更多實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)的理念，我們課題組成員利用醫(yī)用注射器、輸液器、膠囊的塑料藥板、輸液瓶的鹽水塞、青霉素藥瓶（帶橡膠塞）、食品保鮮膜、小號(hào)礦泉水瓶、鐵絲、棉花等生活中常見物品，組裝和改進(jìn)了幾例課本微型化實(shí)驗(yàn)裝置，操作更加便捷和安全、藥品用量更少、環(huán)境污染更小、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀明顯。通過(guò)師生的操作和實(shí)踐，取得了良好的效果，現(xiàn)予以說(shuō)明。

一、巧用醫(yī)用注射器，形成密封體系

醫(yī)用注射器具有廉價(jià)易得、透明度高、體積小、氣密性好、刻度清晰、可調(diào)節(jié)容積、使用簡(jiǎn)便靈活等特點(diǎn)，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以用來(lái)量取、轉(zhuǎn)移、作反應(yīng)容器。利用注射器的這些優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)部分中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使反應(yīng)在密閉體系中進(jìn)行，產(chǎn)生的有毒有害氣體量少可控，實(shí)驗(yàn)藥品用量少、液體藥品可測(cè)量。

將注射器1的針頭向上，氣體集中在針頭端，液體集中在活塞端。推進(jìn)活塞，將氣體全部注入注射器2，即注射器1為氣體發(fā)生裝置，注射器2為氣體收集裝置。

當(dāng)注射器2收集約10mL氣體時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)夾，細(xì)管、調(diào)節(jié)夾和注射器連在一起與注射器1分離。注射器1中的溶液注入燒杯中，銅片與稀HNO3不再接觸，反應(yīng)停止，再吸取少量氫氧化鈉溶液，中和殘留的酸。另取一支20mL注射器標(biāo)注為注射器3，往外拉注射器3的活塞，充滿約8mL空氣。將注射器2和3用細(xì)管、調(diào)節(jié)夾連接起來(lái)，觀察現(xiàn)象（兩支注射器中均為無(wú)色氣體），打開調(diào)節(jié)夾，將注射器3的活塞推進(jìn)，將空氣緩慢注入到注射器2中，觀察現(xiàn)象（注射器2中氣體變?yōu)榧t棕色）。取下注射器2，插上針頭，吸取約5mL水，將針頭插在橡膠塞上密封，充分振蕩注射器，觀察現(xiàn)象（氣體體積變小，紅棕色變?yōu)闊o(wú)色），化學(xué)反應(yīng)方程式：2NO+O2■2NO2。

2.利用NO2演示壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

將上述實(shí)驗(yàn)中的稀HNO3改為濃HNO3，與Cu反應(yīng)制NO2，用注射器收集20mL NO2氣體，收集完成后將針頭扎在橡皮塞上密封。推拉活塞，觀察隨著注射器中氣體體積的變化，氣體顏色的變化規(guī)律，進(jìn)而得出壓強(qiáng)對(duì)其他參加反應(yīng)的化學(xué)平衡的影響規(guī)律。

另取兩支20mL注射器收集上述實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的NO2氣體，為了保證兩支注射器中的氣體是等量的，先用一根透明的管子將兩支注射器連接，再關(guān)閉調(diào)節(jié)夾。如圖1所示。將一支注射器放入盛有熱水的燒杯中，另一支注射器放入盛有冰水的燒杯中，比較兩支注射器中氣體顏色的不同，同時(shí)與常溫下的注射器中氣體顏色進(jìn)行比較，得到溫度對(duì)化學(xué)平衡影響的規(guī)律。

二、巧用膠囊塑料藥板，減少藥品用量

在準(zhǔn)備必修一中氯氣的課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瑫r(shí)檢驗(yàn)氯氣的酸性、氧化性、漂白性。氯氣是一種有毒有刺激性氣味的氣體，課堂實(shí)驗(yàn)最好是藥品用量少，且能在密閉環(huán)境中進(jìn)行，但實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材很難同時(shí)完成這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，要么是盛試劑的儀器太大導(dǎo)致藥品用量大，要么是無(wú)法形成密閉環(huán)境。聯(lián)想到生活中常被我們廢棄的膠囊塑料藥板，它體積小，排列整齊，是很好的微型對(duì)照實(shí)驗(yàn)的容器，因此用它設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，能夠同時(shí)檢驗(yàn)氯氣的漂白性、酸性、氧化性、與水反應(yīng)等性質(zhì)，如圖3所示。

取一個(gè)透明的餅干盒子、一個(gè)礦泉水瓶蓋和一個(gè)膠囊塑料藥板作反應(yīng)容器，往礦泉水瓶蓋中加入少量高錳酸鉀固體，將膠囊塑料藥板編號(hào)，依次裝入碘化鉀溶液、硝酸鉀溶液、滴有酚酞的氫氧化鈉溶液、干燥有色紙條、濕潤(rùn)有色紙條、紅色花瓣。將裝好藥品的瓶蓋和膠囊藥板放入透明餅干盒里，用食品保鮮膜密封好。用5mL注射器抽取約4mL濃鹽酸，扎過(guò)保鮮膜，緩慢滴加進(jìn)高錳酸鉀固體中。觀察生成氣體的顏色以及膠囊藥板中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。反應(yīng)結(jié)束后，用另一支5mL注射器抽取氫氧化鈉溶液注入到礦泉水瓶蓋中，吸收多余的氯氣。

三、巧用生活小物品，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果

1.鐵樹開花

在改進(jìn)氣體性質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以嘗試鐵樹開花實(shí)驗(yàn)。以二氧化硫?yàn)槔∫桓嚬芤约昂退ヅ涞南鹌と砣∫桓?xì)鐵絲，一端插入橡皮塞，另一端分開成樹形，將浸有品紅溶液、高錳酸鉀溶液、紫色石蕊溶液等的棉花團(tuán)分別綁在樹枝上做成“花樹”，還可以在樹枝上綁上干燥有色布條和濕潤(rùn)有色布條。往試管中加入亞硫酸鈉固體和濃硫酸，插入做好的“花樹”，塞上橡皮塞，將試管直立，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。為了吸收多余的二氧化硫，最靠近橡皮塞的花樹上要綁上蘸有濃氫氧化鈉的棉花。該實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)象明顯，對(duì)比強(qiáng)烈，趣味性十足，還可以用于氯氣、氨氣等的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

2.小噴瓶的妙用

盛化妝水、驅(qū)蚊水等的小噴瓶往往用完就丟棄，但是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中除了可以用小噴瓶來(lái)充當(dāng)洗瓶，還在焰色反應(yīng)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮大大的功效。焰色反應(yīng)是人教版高中必修一第三章金屬及其化合物第二節(jié)幾種重要的金屬化合物的內(nèi)容，教材是用光潔的鉑絲或鐵絲蘸取鹽溶液，在酒精燈的外焰上灼燒，觀察火焰顏色。但是在實(shí)際操作中很難得到明顯現(xiàn)象，原因有二：一是由于酒精燈火焰本身是黃色，會(huì)給實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象帶來(lái)干擾;二是蘸取的金屬鹽溶液量很少，金屬火焰出現(xiàn)的時(shí)間較短。因此我們對(duì)焰色反應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn)，由于甲醇在燃燒時(shí)火焰接近無(wú)色，是較乙醇更理想的焰色反應(yīng)燃料。因此我們將各種金屬鹽溶于甲醇，盛裝在噴瓶中，當(dāng)噴向酒精燈火焰時(shí)，產(chǎn)生了壯觀的彩色火球。這種極具表演性的改進(jìn)大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，也強(qiáng)烈吸引了學(xué)生的注意，有很好的展示效果。但是需注意的是，噴射時(shí)，噴口不要對(duì)著有人的方向，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

巧用生活小物品，改進(jìn)化學(xué)微實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的遷移意識(shí)和創(chuàng)新能力，也更能有效落實(shí)“化學(xué)源于生活，化學(xué)用于生活”學(xué)科理念，學(xué)生課余在家也可以嘗試?yán)蒙畹奈锲穪?lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M]，北京：人民教育出版社，2018