“稀釋濃硫酸”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與思考

陳菲菲

[摘? ?要]現(xiàn)行教材對(duì)“稀釋濃硫酸”實(shí)驗(yàn)只做了文字和圖片的介紹，且只說明“濃硫酸與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱”“稀釋時(shí)一定要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌”以及“切不可將水倒進(jìn)濃硫酸里”，卻沒有說明不可將水倒入濃硫酸的原因。這種非理解性的說教，教學(xué)效果并不理想。基于此，對(duì)“稀釋濃硫酸”教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，采用“濃硫酸入水的正確稀釋方法”與“水入濃硫酸的錯(cuò)誤稀釋方法”相對(duì)照，旨在呈現(xiàn)濃硫酸稀釋過程中可能發(fā)生的現(xiàn)象，同時(shí)突出錯(cuò)誤稀釋方法所引起的后果，提高演示實(shí)驗(yàn)的效果。

[關(guān)鍵詞]稀釋濃硫酸;演示實(shí)驗(yàn);改進(jìn)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.98? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）08-0095-02

初中科學(xué)是集物理、化學(xué)、生物、天文、地理、環(huán)境等知識(shí)于一體的一門綜合性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是初中科學(xué)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手體驗(yàn)和意識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的觀察、比較、歸納、模擬等探究能力的培養(yǎng)，不但是新課標(biāo)所要求的一項(xiàng)基本任務(wù)，更是提升學(xué)生創(chuàng)造性思維的重要途徑。因此，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際，合理改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)是廣大科學(xué)教師所面臨的一個(gè)重要課題。本文就如何改進(jìn)和運(yùn)用華師大版科學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“稀釋濃硫酸”的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行闡述。

一、教材中的“稀釋濃硫酸”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

現(xiàn)行教材對(duì)“稀釋濃硫酸”實(shí)驗(yàn)只作了文字和圖片（如圖1）的介紹，文字介紹中只是說明“濃硫酸與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱”“稀釋時(shí)一定要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌”以及“切不可將水倒進(jìn)濃硫酸里”，卻沒有說明不可將水倒入濃硫酸的原因。而這種非理解性的說教，收效是可想而知的。從圖解要求中不難發(fā)現(xiàn)，即使教師通過演示實(shí)驗(yàn)也很難提高教學(xué)的效果，一因不可進(jìn)行錯(cuò)誤的操作演示，二因正確稀釋方法的演示效果不甚理想（因?yàn)閮H憑觸摸燒杯外壁溫度的變化去感知濃硫酸稀釋過程中的放熱現(xiàn)象，既無(wú)法使全體學(xué)生觸摸感受，又難以突出學(xué)生的分析和思考）。此外，用圖解所示的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行演示，濃硫酸用量也較多，這不但會(huì)造成藥品的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境。再者，學(xué)生無(wú)法真正感知錯(cuò)誤操作所產(chǎn)生的后果，也就難以對(duì)錯(cuò)誤操作引起足夠的重視，這會(huì)給今后的學(xué)習(xí)、生活和生產(chǎn)留下隱患。

基于以上原因，筆者對(duì)教材中“稀釋濃硫酸”的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改進(jìn)。

二、對(duì)“稀釋濃硫酸”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

“稀釋濃硫酸”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置如圖2所示。該實(shí)驗(yàn)采用“濃硫酸入水的正確稀釋方法”與“水入濃硫酸的錯(cuò)誤稀釋方法”相對(duì)照，旨在呈現(xiàn)濃硫酸稀釋過程中可能發(fā)生的現(xiàn)象，同時(shí)突出錯(cuò)誤稀釋方法所引起的后果。以試管代替燒杯，用分液漏斗作為加液容器，并用鐵架臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行固定，目的在于節(jié)省藥品、方便操作、提高操作安全性;利用連接小氣球、用蠟粘貼小紙片以及用紅墨水染色，可有效提高實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增加實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所帶給學(xué)生的沖擊力，提高演示實(shí)驗(yàn)的效果。

利用該裝置進(jìn)行“稀釋濃硫酸”實(shí)驗(yàn)演示，先是打開“實(shí)驗(yàn)一”分液漏斗的活塞，將濃硫酸逐滴滴入裝有水（約20 mL）的試管中，不久便會(huì)看到用蠟粘貼的紙片飛落，試管上部出現(xiàn)冷凝的水珠，而導(dǎo)管端的小氣球鼓起。整個(gè)過程中，蠟受熱熔化使紙片掉落，試管內(nèi)氣體受熱膨脹導(dǎo)致氣球鼓起，水蒸氣在上升過程中遇冷液化成水珠附著在試管壁上，這些現(xiàn)象直觀地說明了“濃硫酸溶于水放出大量的熱”。

接著，將“實(shí)驗(yàn)二”中染紅的水通過分液漏斗緩慢滴入試管內(nèi)的濃硫酸（約20 mL）中，可以看到滴加的水受熱沸騰導(dǎo)致液滴飛濺，并且能聽到像熱油鍋中滴水的呲呲聲，另外液面出現(xiàn)分層，染紅的水浮在濃硫酸液面上，上層水的顏色最終變黑。此實(shí)驗(yàn)中用少量紅墨水將水染成紅色，滴加后水浮在液面上，說明濃硫酸的密度比水大。另外，根據(jù)一段時(shí)間后浮在上層的水由紅變黑，說明濃硫酸具有脫水性。

整套裝置將燒杯改成試管，既減少藥品的用量，又將開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境改成封閉的實(shí)驗(yàn)環(huán)境;在實(shí)驗(yàn)裝置的另一個(gè)孔安裝導(dǎo)管，接上氣球，避免了在放熱過程中因瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹而將橡皮塞沖開，使實(shí)驗(yàn)安全性更高。同時(shí)兩組實(shí)驗(yàn)的氣球鼓起速度和液面反應(yīng)的劇烈程度等方面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都有明顯的差異，很清楚地對(duì)比出稀釋濃硫酸的正確和錯(cuò)誤方法。這套裝置能在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，給教師贏得了時(shí)間，提高了課堂教學(xué)效率。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)增添了趣味性，受實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)化學(xué)的好奇心和探究欲望，拓展了創(chuàng)造力，為接下去的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)。

三、“稀釋濃硫酸”改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的資源開發(fā)與啟發(fā)

1.在課堂教學(xué)問題設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

“濃硫酸的稀釋”是中學(xué)科學(xué)中化學(xué)部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)之一，在歷年中考中也多次出現(xiàn)。“稀釋濃硫酸”是中學(xué)生需要掌握的一項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象提問，這樣課堂教學(xué)會(huì)更加有效。例如，量筒可以用作稀釋濃硫酸的容器嗎？為什么？通過實(shí)驗(yàn)可知，濃硫酸溶于水放出大量的熱，會(huì)使量筒炸裂或刻度失準(zhǔn)，因此量筒不可用作稀釋濃硫酸的容器。又如，濃硫酸如果敞口放置，會(huì)發(fā)生什么變化？根據(jù)這一性質(zhì)，它在實(shí)驗(yàn)室有什么用途？在實(shí)際的操作過程中，“實(shí)驗(yàn)二”有可能因?yàn)闈饬蛩釂⒎鈺r(shí)間過長(zhǎng)或在容器內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)而不會(huì)出現(xiàn)上述明顯的現(xiàn)象，這體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性，因此在實(shí)驗(yàn)室中濃硫酸常用作干燥劑。另外，實(shí)驗(yàn)還說明濃硫酸具有脫水性，對(duì)此我們可以這樣設(shè)問：如果皮膚或衣服上不小心沾了濃硫酸，該怎樣處理？

于實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)這些問題，能讓學(xué)生更好地掌握濃硫酸的性質(zhì)，并使知識(shí)體系更加完整，內(nèi)容更加豐滿。

2.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高基本技能

從近幾年的中考試題類型分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)操作占了相當(dāng)大的比例，這就要求課堂教學(xué)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合多種實(shí)驗(yàn)手段，如演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等，刺激學(xué)生的感官，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的充分利用。通過學(xué)生的動(dòng)手操作，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，活躍學(xué)生的思維，提高學(xué)生的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思維能力。例如，“稀釋濃硫酸”實(shí)驗(yàn)因濃硫酸是危險(xiǎn)物品故采用演示實(shí)驗(yàn)的方法，而“配制氯化鈉溶液”完全可以選擇學(xué)生實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生對(duì)于物質(zhì)的稱量、量筒的使用以及相關(guān)實(shí)際問題的解決措施能直觀形象地進(jìn)行分析并理解。又如，“二氧化碳的制取”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后評(píng)判方案是否可行，相互評(píng)價(jià)說理，最后選出可實(shí)際操作的方案，并對(duì)原材料進(jìn)行選取，最后動(dòng)手操作實(shí)踐。個(gè)別組會(huì)出現(xiàn)不變渾濁或者先變渾濁后又變澄清的現(xiàn)象。對(duì)該問題進(jìn)行討論，可激勵(lì)學(xué)生不斷地在探究中優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣，化枯燥的講解為生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)，課堂氣氛熱烈，教學(xué)效果事半功倍。

總之，在初中科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)通過不斷地思考和探索，嘗試對(duì)一些不夠理想的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，以總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提高自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力和綜合素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 袁運(yùn)開.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·科學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2011.

[2]? 馬金榮.蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技教育，2010（5）：57-59.

[3]? 曾黎.小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的認(rèn)識(shí)與問題[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2013（1）：55-56.

（責(zé)任編輯 黃春香）