基于微粒運動實驗的改進與思考

趙曉珊

(福建省南平市第四中學 353000)

一、課標與教科書中的實驗設計

在化學教學中通常會借助演示或分組實驗，使學生通過對實驗現象的觀察加強對實驗原理的理解，激發學生的學習興趣，從而使學生主動參與到學習過程中來.物質是由極其微小的、肉眼看不見的微粒構成的，而構成物質的微粒總是在不停地運動的，為了能讓學生更直觀地掌握這一重要知識點，全國許多版本的初中化學教科書依據化學課程標準的設計原理進行實驗設計的，大同小異.但有些實驗不乏在安全性、綠色化、趣味性及可操作性上存在進一步優化的空間.例如：滬教版九年級化學課本第63頁“探究微粒運動”的實驗(裝置如圖 1).

滬教版“探究微粒運動的實驗”教材實驗設計如下：

【實驗1】向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞溶液，得到溶液甲.向溶液甲中滴入1～2 滴濃氨水，觀察現象.這一實驗現象說明了什么?

【實驗2】在燒杯C中重新配制甲溶液.在燒杯B 中加入3～5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察實驗現象.你如何解釋產生的現象？

二、課本中“探究微粒運動”實驗的不足

在教學實踐中，發現該實驗設計存在如下一些不足:

1.此實驗至少要用到3個燒杯，并且要想罩住兩個小燒杯，大燒杯的容積至少需要500mL，體積較大，甚至有時要用到1000mL，攜帶非常不方便.

2.實驗中濃氨水用量偏多，實驗過程揮發較多的刺激性氣體，污染較嚴重，有些學生因此而對實驗產生抵觸心理，即達不到實驗目的，與所倡導的綠色化學理念不符.不能進行學生分組探究實驗，只適合于教師演示實驗.

3.實驗所占用的時間較長、現象不明顯，學生無法較好地感知分子不斷運動這一特征.

針對以上不足，筆者改進了微粒運動實驗.

三、實驗的改進

【改進實驗一】

1.實驗材料：

小燒杯(50mL)兩個、玻璃棒、濃氨水、酚酞溶液

2.改進后的實驗步驟及過程：①在燒杯a中滴入3～4滴的濃氨水，在燒杯b中滴入3～4滴酚酞(如圖2所示).

②用玻璃杯分別將兩個燒杯中的少量液體均勻涂抹在燒杯內壁上(如圖3所示).③將兩個小燒杯互相倒扣(如圖4所示)，馬上就可以觀察實驗現象.

3.實驗現象及結論：現象：3～8s內燒杯b內壁由左至右變紅.

結論：可以說明微粒是從左向右不斷運動的.

【改進實驗二】

1.實驗材料：小燒杯(50mL)兩個、濃氨水、濃鹽酸、紅石蕊試紙、藍石蕊試紙、棉花

2.改進后的實驗步驟及過程：

在表面皿中放一團棉花，然后在棉花上滴3～4滴的濃氨水，在燒杯壁的中部和底部分別各貼一張濕潤的紅石蕊試紙，最后把燒杯倒扣在表面皿上(如圖5所示).或者將濃氨水換成同樣具有揮發性的濃鹽酸，把濕潤的紅石蕊試紙換成濕潤的藍石蕊試紙.

3.實驗現象及結論：

現象：如果是氨水和濕潤的紅石蕊試紙的組合8～10s后燒杯內壁中部的試紙會先變藍，燒杯頂部的試紙后變藍；如果是濃鹽酸和濕潤的藍石蕊試紙的組合12～15s后燒杯內壁中部的試紙會先變紅，燒杯頂部的試紙后變紅.

結論：可以說明微粒是由下向上在不斷運動的.

四、實驗改進后的優點

1.跟課程標準與教科書的實驗設計原理完全相同，方便學生理解實驗，試劑、藥品用量少，減少了浪費的現象，達到了節約的目的，也形成了小型的封閉體系，不會造成大量的氨逸散，可以有效減少環境污染，保護師生的身心健康，培養學生的環保意識.

2.實驗裝置簡單操作方便、簡捷、耗時短且現象明顯，改進實驗一在滴加濃氨水后3～8s內就能觀察到實驗現象，用時比教科書少得多，效率提高了.在滬教版的實驗中是通過觀察微粒運動后的現象來揭示微粒是運動的，而改進實驗一，在過程中還可以觀察到在燒杯B中紅色是由左至右的出現；在改進實驗二的過程中，是燒杯中部的試紙先變藍(或者變紅)，燒杯頂部的試紙后變藍(或者變紅)，可以說明微粒是由下向上在不斷運動的.因此我的改進實驗還能夠直觀的展示微粒的運動軌跡.

3.在改進實驗二中，氨的相對分子質量小于氯化氫的相對分子質量，紅石蕊變藍的時間比藍石蕊試紙變紅的時間更短，可以讓學生同時進行兩個實驗，借此探究相對分子質量對微粒運動速度的影響，進一步充實學生的知識儲備，加強學生思考能力.

4.改進后的實驗便于學生操作，更加適合學生分組探究，有利于培養學生的動手能力和實驗創新能力.