薛曉燕

摘 要：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有減少污染、現(xiàn)象明顯、快速、節(jié)約、安全等優(yōu)點(diǎn)，并可以收到良好的教學(xué)效果。微型化實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程，激發(fā)其學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化其科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)其學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：微型化學(xué)實(shí)驗(yàn);改進(jìn);探究;綠色化學(xué)

近年來(lái)，全國(guó)各地廣大化學(xué)教師投身于新課程改革，在新課程理念的指導(dǎo)下，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛關(guān)注與應(yīng)用。

本人通過(guò)查閱相關(guān)資料并結(jié)合自己這些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)高中化學(xué)中的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)做了些改進(jìn)，更加方便操作、方便觀察?，F(xiàn)將一些典型案例整理并融入個(gè)人認(rèn)識(shí)，供大家學(xué)習(xí)參考。

例1：關(guān)于Cu 與稀 HNO3制取 NO的微型化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【常規(guī)實(shí)驗(yàn)】

照?qǐng)D1把儀器安裝好，并檢查這一裝置的氣密性。在燒瓶里放3～4片銅片，再倒入稀硝酸到浸沒銅片為止。用排水取氣法收集一試管NO氣體。

【存在問(wèn)題】

在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)金屬 Cu 和稀HNO3進(jìn)行反應(yīng)之后，會(huì)生成一種無(wú)色的 NO氣體，這種氣體很容易與大氣中的 O2發(fā)生氧化反應(yīng)而變成一種紅棕色的 NO2氣體。如此一來(lái)在實(shí)驗(yàn)中就難以分辨出Cu與稀HNO3反應(yīng)過(guò)程中到底是產(chǎn)生了 NO還是NO2氣體。這樣本次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象跟實(shí)驗(yàn)理論難以銜接起來(lái)，在一定程度上會(huì)給高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作造成較大的影響，甚至可能會(huì)發(fā)生氣體泄漏，帶來(lái)大氣污染。

【改進(jìn)措施】

我在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中作了如下改進(jìn)：首先準(zhǔn)備好銅片，將其放入注射器中，接著運(yùn)用注射器往里面吸取少許水，將水排凈，以保證注射器中不存在空氣;然后采用注射器吸取少量的稀HNO3，最后馬上把注射器上面的針頭插進(jìn)膠塞里（如圖2），保證其隔離空氣，并把注射器倒立起來(lái)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

反應(yīng)一段時(shí)間后，將橡膠塞拔掉，緩緩吸入少量空氣再塞進(jìn)膠塞觀察氣體顏色的變化（如圖3）。然后用注射器吸取少量的濃 NaOH 溶液輕輕搖動(dòng)注射器，認(rèn)真觀察現(xiàn)象（如圖4、圖5）。

【改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

這個(gè)改進(jìn)后的微型化實(shí)驗(yàn)是于缺氧的條件下完成的，所以可以觀察到 NO氣體的“廬山真面目”（即NO屬于無(wú)色的氣體），同時(shí)在本實(shí)驗(yàn)可以直觀地觀察到NO生成NO2的過(guò)程并且符合綠色化學(xué)的思想，較好地控制了化學(xué)污染，沒有向大氣排放出有毒的氣體。最后再用濃 NaOH 溶液處理廢氣，沒有造成大氣污染。

例2：乙醇與鈉反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【常規(guī)實(shí)驗(yàn)】

如圖6在盛有少量無(wú)水乙醇的試管中放入一小塊鈉，在試管口迅速塞上配有醫(yī)用注射器針頭的單孔塞，用小試管倒扣在針頭之上，收集并驗(yàn)純氣體點(diǎn)燃?xì)怏w，并把一干燥的試管罩在火焰上，片刻后試管內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)在小液滴。迅速倒轉(zhuǎn)試管，向試管中加入少量澄清石灰水，觀察到石灰水無(wú)明顯變化。

【存在問(wèn)題】

教科書上的實(shí)驗(yàn)裝置存在不足，實(shí)驗(yàn)中并沒有檢驗(yàn)出產(chǎn)物中的氣體是氫氣，并且點(diǎn)燃不純氣體會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。針對(duì)演示實(shí)驗(yàn)中存在的缺點(diǎn)，我從實(shí)效、實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性角度和操作角度對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

【改進(jìn)措施】

用注射器代替試管作為反應(yīng)的發(fā)生裝置，將鈉放入注射器中吸取少量無(wú)水乙醇，在針管口處蘸取肥皂水，有肥皂泡產(chǎn)生（如圖7），點(diǎn)燃肥皂泡，聽到清脆的爆鳴聲。待用肥皂水驗(yàn)明氣體純凈后，點(diǎn)燃?xì)怏w，并把干燥的試管罩在火焰上觀察現(xiàn)象（如圖8）。

【改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

這種設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)在于所用的裝置材料來(lái)源于生活，裝置簡(jiǎn)單，操作方便，所消耗的藥品也少，完全達(dá)到了微型實(shí)驗(yàn)的要求，適合在課堂上學(xué)生動(dòng)手操作。該裝置重點(diǎn)是使乙醇和鈉反應(yīng)生成了純凈的氣體，驗(yàn)證氣體方法簡(jiǎn)單安全，再點(diǎn)燃驗(yàn)證氣體的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象明顯。

例3：電解飽和食鹽水的微型實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【常規(guī)實(shí)驗(yàn)原理】

電解原理及應(yīng)用是《選修四化學(xué)反應(yīng)原理》的重要化學(xué)理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中難度較大。

陽(yáng)極：■（氧化反應(yīng)）

陰極：■（還原反應(yīng)）

總反應(yīng)：■

■（遇淀粉變藍(lán)）

【存在問(wèn)題】

氯堿工業(yè)是高考的熱點(diǎn)，但課本對(duì)于電解飽和食鹽水沒有演示實(shí)驗(yàn)，只有一個(gè)氯堿車間學(xué)生的分析只停留在原理上，沒有實(shí)際操作。如果按照一般原理點(diǎn)解飽和氯化鈉溶液做實(shí)驗(yàn)，存在如下不足：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有Cl2，是有害氣體，造成環(huán)境污染;藥品量多容易造成浪費(fèi)。

【改進(jìn)措施】

如圖10在舊光盤上固定所需試紙;紅色導(dǎo)線處接電源正極，黑色導(dǎo)線接電源負(fù)極，在濾紙上滴加飽和氯化鈉溶液，陰極附近滴加幾滴酚酞溶液，陽(yáng)極附近滴加淀粉溶液和KI溶液，接通電源，反應(yīng)發(fā)生，試紙上開始出現(xiàn)顏色變化如圖。

【改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

可以更加直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并減少有害氣體對(duì)環(huán)境的污染，并且使實(shí)驗(yàn)易于控制，同時(shí)很好地應(yīng)用電解原理解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢栽谡n堂上邊講邊實(shí)驗(yàn)，不僅能使學(xué)生掌握原理更重要的是引導(dǎo)學(xué)生去想辦法來(lái)解釋每步的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還能使其養(yǎng)成積極思考問(wèn)題、主動(dòng)解決問(wèn)題的好習(xí)慣。從而提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

從上述微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)踐中，可以看到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)比起常規(guī)實(shí)驗(yàn)更加簡(jiǎn)單易行、安全可靠、趣味性高、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，因此學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性更高。又由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間快捷，驗(yàn)證簡(jiǎn)單，在很大的程度上給學(xué)生創(chuàng)造了人人動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的可能，改變了過(guò)去“一人做，多人看”的局面，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和邊講課邊實(shí)驗(yàn)提供了方便。使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。當(dāng)然我做的微型化實(shí)驗(yàn)還很有限，還需要在平時(shí)的教學(xué)中繼續(xù)探索、總結(jié)。

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？誗編輯 杜元元