改进化学演示实验的几种方法

2012-09-05李飞雁

化学教与学 2012年2期

关键词：白磷烧瓶烧杯

李飞雁

（江苏省运河中学初中部江苏邳州 221300）

化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以激发学生学习的兴趣，帮助学生形成概念，获得知识和技能，培养观察能力和实验能力，还有助于培养学生实事求是，严肃认真的科学态度和科学的学习方法。

演示实验是化学教学的重要组成部分，但教材中的一些演示实验有时不能达到理想的效果。因此对演示实验进行改进很有必要，通过实验改进，可以增强实验效果，培养学生的实验技能和创新能力。［1］

下面是我在实践中总结的改进化学演示实验的几种方法。

一、将实验化繁为简

演示实验在保证实验效果的前提下，要直观、显明、省时、准确、安全。对教材中演示实验进行化繁为简，往往会产生很好的实验效果，并且能节约时间。

例如：锌和硫酸反应时，需要观察产物ZnSO4的结晶。教材设计的是用蒸发皿蒸发反应后的溶液得到结晶，复杂费时。我对该实验进行改进，用玻璃棒沾取ZnSO4溶液，将其在酒精灯上加热，很快有一层白色固体析出在玻璃棒上，现象十分明显，时间只用了不到一分钟。

再比如：H2还原CuO的实验。用图1装置进行改进实验。方法为：用向下排空法收集一试管H2，把烧红的铜丝在空气中稍待片刻变为黑色后，立即伸入试管中，马上可看到黑色铜丝变为红色，同时管壁有水珠出现。此实验的优点是：操作方便，快而明显，可重复操作；还可证明氢气的密度比空气小，更能引起学生的兴趣；也能用于分组实验。在分组实验时，用教材中设计的实验，试管壁常常会沾染红色铜很难清除，造成试管报废，影响学生分组实验的正常开展。［2］

二、将实验多步组合

1．多个实验并行演示

例如：MnO2对KClO3分解的催化作用组合实验。取三支试管分别加入KClO3、MnO2、KClO3和 MnO2的混合物（图2），并排固定在同一铁夹上，用酒精排灯对三支试管同时加热，将三根带火星的卫生香，同时伸入三支试管中，通过卫生香复燃快慢的现象让学生观察放出O2的时间，思考MnO2的作用，引出催化剂的概念。本实验5分钟便可完成，省时、对比性强，效果好。

再如：酸溶液使石蕊和酚酞的变色、碱溶液使石蕊和酚酞的变色，这些实验同时做，易使学生记住这些颜色的变化和区别，从而比较出酸和碱的性质的不同；用多种金属和一种酸同时反应，易比较反应速率的快慢；NaOH和FeCl3、NaOH和CuSO4的实验同时演示，四种不同颜色变化能引起学生强烈的兴趣和注意；同时制备悬浊液、乳浊液和溶液，易比较它们的区别；在较高温度下将NaCl饱和溶液和KNO3饱和溶液同时降温，KNO3大量析出而NaCl则几乎不析出，易让学生理解结晶的两种不同原理和方法……

2．多步实验组合在一起同时进行

例如：图3的装置可将H2的制法、H2还原CuO和H2的燃烧三个实验组合在一起。点燃管口a做H2可燃性实验；b处盛CuO可作H2还原CuO的实验。此实验装置用在复习时效果更好。［3］

再如，用H2O2制取O2和O2的性质实验装置可以组合为图4装置进行。这个装置多步组合、化繁为简，还可随时添加H2O2使其持续反应。特别是在做铁丝燃烧的实验时，由于氧气源源不断地提供，更容易成功。

图2

三、对实验装置进行改进

对实验进行改进具有积极的意义，有时能起到意想不到的效果。

例1：加热试管中的火柴头的爆燃实验（沪教版）。

此实验缺点是：

1．试管的大小、及火柴多少需精密控制，试管稍大或火柴少都容易失败。

2．塞子松紧也不好把握。紧了，试管容易爆炸；松了，塞子弹不出去。

3．塞子即便弹出，学生往往认是由试管中空气受热膨胀造成。

4．可能会造成试管爆裂和产生较大的响声，使学生极度紧张。

由于存在以上缺点，一些老师干脆不做该实验。我把该实验改为微型实验（图5）：用直径3毫米，长5厘米的玻璃管，在酒精喷灯上将一端加热熔化封堵制成“微型试管”。实验时将一根火柴插入“微型试管”的底部，用镊子夹住试管对其底部加热，火柴燃烧，立即被弹出。改进后十分安全、操作简单、成功率极高。

例2：测定空气中氧气体积（沪教版）的实验。将红磷换为白磷，广口瓶换为大试管（图6）。实验时把放有白磷的试管，放入热水中，白磷自燃，冷却后打开止水夹，实验完成。由于试管较长，进入试管的水的体积变化更接近1／5，结果准确，现象明显。

四、补充实验，强化知识

对一些实验可以在原实验的基础上补充，以增强学生对这方面知识的理解和深化。

例1：在学习“燃烧的条件”时，可补充下列实验：

1．当铜片上的白磷燃烧时，用小烧杯罩住白磷，火焰熄灭，拿开烧杯白磷又燃烧（图7），能更好的说明燃烧必须和氧气接触；

2．把热水中的白磷用漏斗罩住再通入氧气，热水中的白磷即燃烧起来，火光闪烁（注意是在水底），烟雾弥漫并发出“扑扑”的响声，出现“水火相溶”的美妙奇观（图8）。

学生惊呼：“水底也能燃烧！真的太惊奇了！”

此实验现象明显，直观性强，不仅增强了学生的学习兴趣，更使学生对物质燃烧的条件有特别深刻的认识。

例2：在讲浓硫酸稀释实验时，尽管反复强调：一定要把浓硫酸倒入水中，边倒边搅拌，不可把水倒入浓硫酸中，可仍有不少学生半信半疑。为此我补充了如下实验：在一小烧杯中先倒入浓硫酸，再用一个带橡皮塞的玻璃钟罩罩住，橡皮塞上装吸满水的大号胶头滴管。挤压胶头，将水滴入小烧杯中，瞬间就可以看到烧杯中酸液四溅、雾气腾腾（图9）。学生们惊呼：“太危险了！”此时学生对教师的话真是太信服了！几分钟的实验胜过千言万语。［4］

五、增设必需的实验，

有些实验教材虽未安排，但对于重要的知识，增加是必要的。

例如：用石灰石和浓硫酸反应制取CO2是不可行的。如何让学生相信和领会？可增做石灰石和硫酸反应的实验。学生会看到只有刚开始冒出一点点气泡反应便停止了。对此结果，学生会产生疑问，教师再引导学生分析，就很容易弄明白了。

再如：NaOH和CO2反应是没有现象的。能否反应？教材是直接给出能反应的答案，并写出反应方程式，这难以使学生信服，因此很有必要增设此实验。我采用“喷泉实验”，来证明它们确实发生反应了（图 10）。在250mL圆底烧瓶中先加入约3gNa2CO3粉末，然后缓缓倒入约20%的盐酸溶液，晃动烧瓶，直至不冒气泡时为止，此时烧瓶中充满了CO2，再往烧瓶中倒入约8mL40%的浓NaOH溶液，迅速塞上连有导管、止水夹的橡皮塞，晃动烧瓶，使其充分反应，然后将它倒置在铁圈上，打开止水夹，可观察到水很快进入烧瓶且变为红色，形成美丽的喷泉！学生会立即得出这是CO2被反应完的缘故。此时再分析CO2和NaOH的反应及方程式的书写便水到渠成。