微型化學實驗在高中化學教學中的實踐應用

楊慶云

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，發揮各個化學實驗的教育教學作用，就能很好的培養學生的學習興趣、探究能力、創新能力、科學方法以及非智力因素等。作為一名化學教師，我們應該把培養學生創造性思維方法滲透到化學教學中。在化學教學改革的大潮中，人們尤其重視化學實驗改革，而微型化學實驗是近些年來國內外迅速發展起來的一種化學實驗新方法。通過化學實驗，不僅教師課堂上講解的理論知識如物質的化學性質得以驗證，實驗過程中的親身體會必將加深學生對相關理論知識的掌握，一些不預期的實驗現象和問題還可以激發學生進一步學習和探索的欲望。下面我將結合自己的教學實踐，探究微型化學實驗在農村高中化學教學中的應用。

一、開展微型化學實驗的意義

微型化學實驗室是20世紀80年代崛起，由美國的MaYo博士和他的同事們自1982年開始研究使用的一種新型實驗方法，國際公認能體現綠色化學理念的一種化學實驗的新技術和新方法，受世界各國的化學領域的高度重視。基于目前國內中學發展狀況，實施常規化學實驗過程中，由于化學藥品用量較大，浪費資源的同時也對環境也造成了較大污染，對學校財政支出也造成了較大負擔，最終致使在很多高中化學教學實踐中，學生做實驗的幾率很小，而且能做的實驗項目數也非常少，使學生不能達到預期的培養目標。而微型化學實驗相對于常規化學實驗，實驗中藥品用量較少，反應快速，安全，對環境污染也較小，正逐步地在高中化學教學實踐中得到了推廣。

微型化學實驗是以盡可能少的試劑，獲取所需化學信息的“實驗原理和技術”，這是美籍華裔化學家馬祖圣教授提出的關于微型化學實驗的定義。它的特點是實驗綠色化、藥品微量化、儀器微型化，是能體現綠色化學理念的一種實驗方法。微型化學實驗還具有常規化學實驗所不具備的相關特點，例如更加節省操作成本，更加節省時間成本，安全性能良好，反應速率快、實驗現象明顯、污染減少等等，學生們能夠在其中通過自己的操作感受到化學實驗的各種操作過程和結果，使其能夠在化學學習過程中實現自我思考、自我操作、自我解決問題、自我反思等一系列學習過程，也能夠幫助學生在實驗過程中樹立綠色化學的意識。

二、微型化學實驗的探究

高中微型化學實驗有助于提高學生探究能力，實踐能力，發散他們的思維能力，進而達到未來所需要的人才，除了這些還可以使學生能正確對待環境及其環境問題的認識，促進對環境狀況及環境知識的理解，培養解決和預防環境問題的技能，樹立正確對待環境的價值觀與態度。在全國大力推行循環經濟、構建資源節約型社會的今天，我們更應進一步加強微型實驗的研究與實踐，逐步消除實驗教學的最薄弱環節，努力提高學生科學素質，以實驗教學帶動化學教學改革，努力培養學生的創新精神和實踐能力：

（一）氯氣的制取與性質微型實驗設計

1、儀器：青霉素小瓶5 個（帶膠塞）;一次性輸液器1 套，一次性注射器1 個（1ml），膠頭滴管，小水槽（也可以用大燒杯代替），酒精燈1 個，三角架，坩堝鉗，鑷子，小刀，石棉網，濾紙，火柴，砂紙。

2、藥品：固體高錳酸鉀，粗鹽，濃鹽酸，10%氫氧化鈉溶液，稀硫酸溶液（1：4），金屬鈉，鋅粒，鎂帶，細鐵絲，砂紙。

3、實驗內容及操作：在干凈的青霉素小瓶中裝入0.5g 固體高錳酸鉀（需先壓碎），塞緊膠塞用膠頭滴管吸取濃鹽酸約1ml，插到青霉素小瓶中，制成微型氣體發生裝置，用輸液器較細處的塑料管在兩頭連上毛細吸管做導管，一端插入裝有高錳酸鉀的青霉素小瓶中，另一端連接收集裝置。如圖1所示。反應方程式：]2KMnO（固）+16HCl（濃）=2MnCl+2KCl+8H2O+5Cl↑用排飽和食鹽水的方法收集氯氣于青霉素小瓶中，收集4 瓶備用。可觀察到氯氣呈黃綠色，尾氣用10%的氫氧化鈉溶液吸收。用膠頭滴管控制濃鹽酸的滴入，從而控制氯氣的產生速度，可減少不必要的氣體外溢。

（1）氫氣在氯氣中的燃燒

①用青霉素小瓶制成微型簡易啟普發生器，制取氫氣，驗純度后，裝一支微型燃氫的尖嘴彎管（用注射器針頭），點燃。

②調節氫焰，慢慢放入盛有氯氣的青霉素小瓶中，可看到純凈的氫氣在氯氣中安靜地燃燒，發出蒼白色火焰，反應生成的氣體是氯化氫氣體，它與空氣中的水蒸氣結合，呈現霧狀。如圖2所示。反應方程式：H+Cl =2HCl

（2）氫氣—氯氣混合氣體見光爆炸實驗

①在同一青霉素小瓶內用排飽和食鹽水法先后收集純凈的氯氣和氫氣，體積比大致為1：1，集滿后，用比青霉素瓶口略大的潤濕濾紙蓋住，移出水面。

②將鎂帶用砂紙打磨光亮后，用酒精燈點燃，在距離小瓶2cm 處進行照射，可看到氫氣和氯氣的混合氣體迅速爆炸，將濾紙片向上彈起或炸破。如圖3所示。

（2）下圖是某同學設計NH的催化氧化并檢驗反應生成的酸性物質的微型裝置（圖中必要的鐵架臺、鐵夾、微型酒精燈等均已略去）試驗中所用試劑不出下列范圍：

①NHCl和Ca（OH）的混合物;②4∶1的氨水;③NaO;④KClO3和MnO;⑤蒸餾水;⑥NHHCO固體;⑦6mol/L NaOH溶液;⑧0.5mol/L NaOH溶液;⑨酚酞試液;⑩堿石灰。試回答下列問題：

（1）微型叉形管中液態物質A是（ ），固體物質B是

（2）C處發生反應的化學方程式是（ ）。

（3）混合物D是為了檢驗酸性物質的生成而放入的，其組成是（ ），實驗過程中的現象是（ ）。

（4）E處球形玻璃管的作用是（ ）。

（5）F處的棉花應蘸取的物質是（ ），反應的化學方程式是（ ）。

由于微型化學實驗儀器具有小巧便攜、不易破碎、液體試劑在多用滴管中不易流出等優點，使每個學生都有條件裝備自己的化學實驗箱。這就為改革化學課堂教學提供了方便與可能。實踐證明，微型化學實驗對高中化學教學的改革有如下主要優點：

首先可使絕大多數學生都有動手做實驗的機會，改變過去那種"一人做、大家看"的局面;使學生由過去被動"等待"和"接受式"的學習方式，變為"主動"和"探索式"的學習方式;使多年來提倡的"啟發式"、"學生為主體、教師為主導"的教學方法得以實驗。其次極大地培養了學生學習化學的興趣。由于微型實驗既安全又節約，教師可以放心地讓學生一人一組做實驗。通過親手做實驗，以可幫助學生理解和形成化學概念，可以培養觀察和實驗能力，同時，有效地激發了學生學習化學的興趣。學生盼著上微型化學實驗課，做作業、復習或預習等，根本不用教師督促。第三使隨堂實驗、實驗室分組實驗、家庭小實驗和課外活動實驗等都得以開展。有利于培養學生既動腦又動手、理論聯系實際和解決實際問題的能力。有利于培養學生關心自然、關心社會的情感和創新精神。

總之，實驗是化學的內核以及靈魂所在，是激發學生具有濃厚化學興趣的重要方法。高中微型化學實驗就是其中一種最為生動有效的良好方法，在課堂中，不僅能夠幫助學生自主完成實驗，還能讓當前綠色化學理念充分得到落實。微型化學實驗更好地與化學課堂教學進行良好融合，讓化學教學過程成為再現式思維和創造性思維有機結合的典范，教學中盡可能把教學過程設計成發現問題--分析問題--解決問題的創造型模式，著力營造"情感共鳴溝通，信息反饋暢通，思維活潑流暢，創造精神涌動"的最佳意境。

（作者單位：云南省鳳慶縣第一中學）