微型實驗在初中化學教學中的應用

黃柳麥 柳州市陽和工業新區古亭山中學

化學是一門以實驗為實踐基礎的課程.隨著化學課程教學改革的不斷深入,越來越多的人認識到化學教學中實驗改革的重要性,并努力推動微型實驗的教學實踐應用.如何將不同化學實驗進行微型化改造,成為化學教師的重要研究課題.筆者結合具體教學實踐,從幾方面探討微型實驗在初中化學教學中的應用.

一、宏觀物質特性微型實驗改進

化學教學內容中,掌握物質性質原理并合理利用性質形成解決問題的思路,是重要的教學目標.很多物質的化學性質探究,都會使用試管等儀器進行實驗,一方面容易對不同狀態的實驗藥品用量把握不準,另一方面在實驗現象上也會出現認識和描述的偏差,從而導致實驗數據準確度降低.如初中課程中的酸堿鹽化合物特性研究實驗中,學生對試管內液態試劑用量衡量不準,常會添加過量藥品,使得藥品消耗過量,浪費問題突出.為此,可利用微型化實驗操作的思路,選擇試劑點滴板開展實驗,積極降低試管內藥品用量浪費情況.

如利用白色點滴板來探究酸和堿化學性質,實驗中觀察現象并做記錄.若將白色點滴板的兩側小孔分別標為孔1、孔2、孔3、孔4,而孔1與孔2中均裝有HCl溶液,孔3和孔4均裝有H2SO4溶液,兩個滴管內分別備好酸堿指示劑酚酞溶液與石蕊溶液.兩個滴管同時向同一側酸溶液小孔中滴入酸堿指示劑后,分別向各孔滴入石蕊試液后,觀察現象.孔1呈無色、孔2呈紅色、孔3為無色、孔4為紅色.實驗現象說明:酸能讓無色酚酞溶液不變色,而酸能讓紫色石蕊變成紅色.可見,試劑點滴板簡化了實驗步驟,節約了實驗品消耗,降低了實驗污染,實現現象明確,具有較高實驗教學效果.

二、微觀粒子特性微型實驗改進

化學實驗中,很多實驗會研究物質粒子的活動特性.以微型實驗的思路入手,能夠高效開展實驗操作,達到化學實驗的生動性、直觀性.如在探究氨分子的運動特性實驗中,考慮到試劑的強揮發性,傳統實驗裝置通過比較燒杯內外酚酞溶液的變色情況來確定氨分子運動特性,但易造成實驗品大量揮發致空氣刺激性氣味增加.選用微型實驗裝置,試管向NaOH滴入濃氨水試劑后,產熱,加劇氣體擴散,從內層試管壁小孔溢出,通過大試管壁口填充氣球,實驗中可觀察到氣球鼓起,證明收集到了刺激性氣體,且大試管底部的酚酞濾紙條變紅,證實氨分子正在不斷運動的特性.整個微型實驗裝置,密閉性強,實驗現象明確,避免了外部環境空氣污染,實驗教學體現高效性.

三、典型氣體制備微型實驗改進

初中化學主要講解實驗室內O2、H2、CO2等氣體的制備.實驗原理上,三氣體均通過固液藥品反應生成,因此氣體生成部分的實驗裝置較為接近,僅在氣體收集部分的實驗裝置存在差異.傳統實驗裝置總體思路不錯,但固液反應控制不妥,特別是已經收集氣體后,氣體還在繼續生成,藥品浪費嚴重.借助微型化實驗改造思想,可將氣體生成部分的長頸漏斗替換為注射器,在有效實現實驗目的的基礎上,達到控制藥品添加量的目的,并降低固液反應藥品的損耗與浪費.

四、綜合實驗微型化改進

在單一思考氣體制備與物質特性實驗的基礎上,應思考如何能夠將兩部分內容進行整合,體現初中化學實驗教學的統一性和連貫性.在此方面,積極改進實驗微型化,能夠有效提升氣體產物的利用率,同時體現節約材料、環境保護等功效.

如CO2制備及特性實驗中,可設計使用典型的微型化實驗裝置.首先完善裝置密閉性,利用膠頭的氣密原理擠壓滴入HCl溶液,與石灰石反應后生成CO2,使得石蕊試液由紫變紅,且石灰水變渾,可知CO2均能與H2O和石灰水發生反應.集氣瓶口置放已燃木條后木條熄滅證明CO2氣體集滿.可見,整個微型化裝置可使用較少量的藥品完成實驗,便于控制,操作簡易,效果突出.

五、拓展實驗微型化應用

初中化學教材中,一些理論內容并未設計相應的實驗演示,導致一小部分學生難以準確把握和理解.為此,教師應積極探究實驗方案,制定實驗操作步驟來演示教學內容,幫助學生獲得足夠的感性認知.如CO2與NaOH的反應實驗中,教師可設計使用微型化實驗裝置進行演示.

若有一個體積可見的球形密閉容器中充滿 CO 2 ,將1號注射器溶液注入瓶內,發現小氣球充盈增大,說明瓶內氣壓降低,外界大氣壓從氣球小管進入,隨之抽動3號注射器,溶液未變渾濁,證實CO 2已與NaOH溶液完全反應,無CO2剩余.將2號注射器 2溶液注入瓶內,氣球變小,同時抽動3號注射器,溶液變渾濁,證實稀鹽酸與瓶內物質反應后生成CO2.通過這樣的微型化實驗,能夠向學生展示反應物的有無或增減過程能夠直觀CO2與 NaOH 反應結果.

當然,也可以利用其它的微型化實驗來證實CO2的其他特性.如為驗證CO2比空氣密度要大,且與H2O反應生成H2CO3.可設計使用微型化實驗裝置.利用微型實驗裝置,設計使用Y 形管,Y形管可以在鐵架上自由旋轉,使得Y行管平行放置后的兩個分支小管可以出現上下位置的改變.當Y性導管內濕潤石蕊試紙位于靠上位置的小管內,干燥石蕊試紙放在靠下的試管內,則通入CO2后,濕潤石蕊試紙由紫轉紅,干燥石蕊試紙仍未紫色,說明CO2與濕潤石蕊試紙的H2O發生反應生成酸性物質.Y 形導管固定后,CO2導入后,a、b管內的試紙均呈紫色,而更換a、b 管的上下位置后,發現濕潤試紙由紫轉紅,說明CO2密度大于空氣.

結束語

初中階段開展微型實驗是十分必要的.微型實驗首先要求在化學反應裝置上盡可能靈活使用各種器材,并在實驗用品的用量上加以控制,做到物料成本節約的目的,同時還能有效保護環境,降低化學反應周期,能夠充分展現化學實驗魅力,讓學生的化學實驗教學質量與效率大大提升.