“探究分子運(yùn)動現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

劉文藝 張振飛

摘要：初中化學(xué)教材中分子運(yùn)動現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，存在環(huán)境污染，藥品浪費(fèi)嚴(yán)重，觀察時(shí)間較長，現(xiàn)象不明顯等缺陷。本實(shí)驗(yàn)克服上述缺點(diǎn)，不僅進(jìn)行了微型化處理，廢物利用，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短，還可設(shè)計(jì)成對比實(shí)驗(yàn)，探究影響分子運(yùn)動速率的因素等實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：微型化：分子運(yùn)動：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

文章編號：1008-0546（2019）05-0087-02

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.027

一、問題的提出

“分子運(yùn)動現(xiàn)象”是義務(wù)教育教科書化學(xué)九年級教材上冊（人教版）第三單元《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》課題1《分子和原子》中的探究性實(shí)驗(yàn)，是九年級化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。該實(shí)驗(yàn)旨在通過探究啟發(fā)學(xué)生細(xì)致觀察氨氣的擴(kuò)散使酚酞溶液變紅的宏觀現(xiàn)象，想象到氨分子的存在和運(yùn)動的微觀本質(zhì)，從而把微觀知識形象化，為探索《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》提供事實(shí)依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、想象能力和抽象思維能力有著非常重要的作用。

教材P49圖3-4分子運(yùn)動現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖1所示。

利用兩個(gè)小燒杯（B燒杯盛濃氨水、A燒杯盛酚酞溶液）和一個(gè)大燒杯（罩在兩個(gè)小燒杯上）探究分子運(yùn)動現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。

按照教材的方法進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，暴露出一些不足：尤其是實(shí)驗(yàn)體系開放造成較多的氨氣逸散在教室內(nèi)，污染較重，影響師生身體健康;實(shí)驗(yàn)所用濃氨水、酚酞溶液的用量（每次實(shí)驗(yàn)需要的量為50～60mL）大，實(shí)驗(yàn)后難以重復(fù)使用，造成極大的浪費(fèi)，處理不當(dāng)還會污染環(huán)境;氨分子運(yùn)動的空間比較大，實(shí)驗(yàn)用時(shí)較長，靜置2～3分鐘后僅在酚酞溶液表面出現(xiàn)變紅的現(xiàn)象，大部分學(xué)生都不易察覺到這一現(xiàn)象;原裝置演示時(shí)移動不便，學(xué)生觀察范圍有限。

針對以上存在的種種弊端，不少同仁對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了各種的改進(jìn)和創(chuàng)新，也取得了良好的教學(xué)效果。筆者將該實(shí)驗(yàn)又進(jìn)行深入的研究、探索和創(chuàng)新，從實(shí)驗(yàn)裝置簡單、便于操作、微型化、節(jié)約藥品、無污染和適應(yīng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)出發(fā)，設(shè)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)在相對封閉的實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，減少藥品的用量，裝置定型，簡化操作步驟，也產(chǎn)生明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。經(jīng)過近兩年教學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果，得到同仁的一致好評，現(xiàn)整理成文，希望同仁批評指正。

二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

（1）實(shí)驗(yàn)儀器：試管、玻璃管、橡膠塞、自制四穴點(diǎn)滴板、秒表、火柴、酒精燈、試管夾。

實(shí)驗(yàn)藥品：濃氨水（滴瓶）、稀氨水（滴瓶）、酚酞試液（滴瓶）、濃鹽酸（滴瓶）。

（2）改進(jìn)后的裝置

三、實(shí)驗(yàn)操作步驟

1.探究分子運(yùn)動現(xiàn)象

方案①：先向四穴點(diǎn)滴板編號2、3、4的孔穴中分別滴加5滴酚酞試液，然后向編號1的孔穴中滴加5滴濃氨水，快速把四穴滴板放入試管中并用橡膠塞塞緊試管口，觀察并記錄現(xiàn)象。

方案②：先向四穴點(diǎn)滴板編號1、3、4的孔穴中分別滴加5滴酚酞試液，然后向編號2的孔穴中滴加5滴濃氨水，快速把四穴點(diǎn)滴板放入試管中并用橡膠塞塞緊試管口，觀察并記錄現(xiàn)象。

2.探究影響分子運(yùn)動速率的因素

方案③溫度的影響：取兩個(gè)四穴點(diǎn)滴板，先向兩個(gè)編號4的孔穴中分別滴加5滴酚酞試液，然后向兩個(gè)編號1的孔穴中分別滴加5滴相同濃度的稀氨水，快速把兩個(gè)四穴點(diǎn)滴板分別放入兩支試管中并用橡膠塞塞緊試管口，再把其中的一支試管用酒精燈加熱，觀察并記錄現(xiàn)象。

方案④分子質(zhì)量的影響：取兩個(gè)四穴點(diǎn)滴板，分別向位于內(nèi)端的兩個(gè)孔穴中滴加相同滴數(shù)的濃氨水和濃鹽酸，然后快速把兩個(gè)四穴點(diǎn)滴板從左右兩側(cè)同時(shí)放入玻璃管中并塞緊橡膠塞，觀察并記錄現(xiàn)象。

四、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.探究分子運(yùn)動現(xiàn)象

（1）方案①觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：6s后編號2號孔穴酚酞試液變紅;13s后編號3號孔酚酞試液變紅;28s后編號4號孔穴酚酞試液變紅。方案①實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氨分子是不斷運(yùn)動的。（2）方案②觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：7s時(shí)編號1、3的孔穴中的酚酞溶液同時(shí)變紅;16s時(shí)編號4的孔穴中的酚酞溶液變紅;27s后編號4的孔穴中的酚酞溶液紅色加深。

方案②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氨分子是不斷運(yùn)動的，且是等速率向四周運(yùn)動的。

2.探究影響分子運(yùn)動速率的因素

（1）方案③溫度的影響現(xiàn)象：33s時(shí)在被酒精燈加熱的試管中編號4的孔穴中的酚酞溶液開始變紅;45s時(shí)在酒精燈加熱的試管中編號4的孔穴中的酚酞溶液變紅加深;70s時(shí)未加熱的試管中編號4的孔穴中的酚酞溶液才開始變紅。

方案③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：其他條件相同時(shí)，溫度越高，氨分子運(yùn)動速率越快。

（3）方案④分子質(zhì)量的影響現(xiàn)象：17s時(shí)位于中右側(cè)開始出現(xiàn)白煙;24s時(shí)比17s時(shí)白煙濃些;35s時(shí)比24s時(shí)白煙又濃些;52s時(shí)比35s時(shí)白煙更濃。

方案④實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在其他條件相同時(shí)，分子質(zhì)量越小，分子運(yùn)動速率越快。

四、創(chuàng)新的意義

1.本實(shí)驗(yàn)是在相對封閉的實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了氨分子逸散在教室內(nèi)，從而減少了污染，符合綠色化學(xué)思想。

2.對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微型化處理，所需的氨水和酚酞溶液用量較少，不僅節(jié)約藥品，而且顯著減少氨分子對教室環(huán)境的污染，提高了藥品的利用率。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間短，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

4.實(shí)驗(yàn)使用生活中廢舊品代替實(shí)驗(yàn)儀器，廉價(jià)易得，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，且可多次重復(fù)使用。

5.本實(shí)驗(yàn)可設(shè)計(jì)成對比實(shí)驗(yàn)，探究影響分子運(yùn)動速率的因素。

6.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置簡單，方便、安全，易于移動，具有趣味性，便于開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，使學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中得到了有效的落實(shí)。