化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)之套管實(shí)驗(yàn)探究

陳勁

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生能力、發(fā)展學(xué)生智力的一種重要手段。套管實(shí)驗(yàn)是一種更好的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，它綜合地體現(xiàn)了當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的發(fā)展需要，可有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

所謂套管實(shí)驗(yàn)，是將一種較小的玻璃儀器套裝入另一種較大的玻璃儀器中，經(jīng)組裝來(lái)完成原來(lái)需要兩個(gè)或更多個(gè)普通玻璃儀器才能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。套管實(shí)驗(yàn)是近年出現(xiàn)的一種實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，應(yīng)用套管原理可以改進(jìn)和創(chuàng)新一批原舊的實(shí)驗(yàn)，我們主要研究和改進(jìn)了以下兩類實(shí)驗(yàn)。

一、固體加熱的對(duì)照性實(shí)驗(yàn)

1.碳酸鈉和碳酸氫鈉穩(wěn)定性比較

新教材化學(xué)必修一課本第三章[科學(xué)探究]：把少量Na₂CO₃粉末放在大試管里，往小試管里例入澄清的石灰水，然后加熱，觀察澄清石灰水是否起變化。換上一支放入同樣體積的NaHCO₃粉末的大試管，加熱，觀察澄清石灰水的變化。

現(xiàn)改用套管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在大試管里放入Na₂CO₃粉末，小試管里放入NaHCO₃粉末，并在小試管中部塞入沾有無(wú)水硫酸銅粉末的棉花團(tuán)。加熱，觀察澄清石灰水和硫酸銅粉末的顏色變化。

通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：Na₂CO₃穩(wěn)定性高，受熱不易分解;而NaHCO₃不穩(wěn)定，受熱容易分解出CO₂和H₂O。原實(shí)驗(yàn)對(duì)比套管實(shí)驗(yàn)，儀器看似簡(jiǎn)單，但需要兩套，加熱完一支試管后再加熱第二支，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，前后現(xiàn)象對(duì)照性差。用套管改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，現(xiàn)象對(duì)照非常明顯，實(shí)驗(yàn)時(shí)間大為節(jié)約。

2.二氧化錳催化作用的驗(yàn)證

在九年級(jí)化學(xué)課本《氧氣的制法》一節(jié)，二氧化錳的催化作用通過(guò)過(guò)氧化氫的催化分解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，也可以通過(guò)加熱氯酸鉀分解的方法進(jìn)行，舊的實(shí)驗(yàn)方法如下：

（1）把少量氯酸鉀放在試管里加熱幾分鐘，可以看到，氯酸鉀熔化后，才開(kāi)始緩慢地放出氣泡，這時(shí)用帶火星的木條插入管口，觀察木條是否著火。

（2）把少量二氧化錳放在試管里加熱，用帶火星的木條插入管口，觀察木條是否著火。

（3）把少量氯酸鉀放在試管里稍稍加熱片刻，即用帶火星的木條插入管口，木條不著火。把試管移離火焰，迅速撒入少量二氧化錳，再用帶火星的木條插入管口，觀察木條是否著火。

在舊的實(shí)驗(yàn)方法中，需做三次實(shí)驗(yàn)，操作三次才能得出結(jié)論。現(xiàn)在，根據(jù)套管實(shí)驗(yàn)原理， 加入相應(yīng)試劑，加熱，一次實(shí)驗(yàn)即可看到現(xiàn)象：加了MnO₂的試管產(chǎn)生氣泡很快，相同時(shí)間內(nèi)時(shí)得到的氣體更多。從而得出結(jié)論：MnO₂能使氯酸鉀更快分解，MnO₂對(duì)KClO₃具有催化作用。

二、氣體的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

在九年級(jí)化學(xué)中，氧氣的制取和性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)非常重要。為綜合地體現(xiàn)這些知識(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了套管實(shí)驗(yàn)。在大試管中裝入氯酸鉀和二氧化錳（質(zhì)量比約1∶1），向小試管中注入少量澄清石灰水。加熱大試管，并用帶火星的木條伸入小試管檢驗(yàn)氧氣的生成。將紅熱的木炭伸入套管側(cè)孔邊，可以看到紅熱的木炭劇烈燃燒，當(dāng)木炭繼續(xù)伸入到側(cè)孔下邊時(shí)，木炭熄火，重復(fù)操作數(shù)次。取出木炭，拿出小試管小心振蕩，可看到有白色沉淀生成。實(shí)驗(yàn)證明，氧氣能支持燃燒，木炭與氧氣反應(yīng)生成物是二氧化碳，二氧化碳不能支持燃燒。對(duì)照原課本實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)將原課本中的幾個(gè)分實(shí)驗(yàn)綜合起來(lái)，加強(qiáng)了知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，實(shí)驗(yàn)的思考和探究?jī)?nèi)涵較大，且操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，節(jié)約時(shí)間。

在以上實(shí)驗(yàn)中，可以看到套管實(shí)驗(yàn)綜合地體現(xiàn)了當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的生機(jī)和活力，它具有許多優(yōu)點(diǎn)。它帶有微型實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，如儀器簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)驗(yàn)安全，藥品用量少，污染物少，基本不造成環(huán)境污染等;也帶有簡(jiǎn)約性實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，如反應(yīng)易于控制，可連續(xù)多次進(jìn)行等;套管實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)還增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維能力。

責(zé)任編輯 龍建剛