人教版九年级化学实验创新设计

◆李和东

作者：李和东，东平县接山镇第一中学。

在人教版新教材使用过程中，发现实验的教学素材有些欠缺和不足。教材是教师开展教学活动的蓝本，是学生获取化学知识的源泉。因此，实验素材的选择上就应该考虑实验的科学性和可操作性。化学是一门以实验为基础的学科，实验教学对激发学生的学习兴趣，帮助他们形成化学概念、巩固化学知识、获得化学技能，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，全面提高学生的科学素养具有非常重要的作用。笔者在教学过程中将部分实验的操作加以改进和创新，收到良好的实验教学效果。

1 对蜡烛及其燃烧的探究

教材第12页：

（2）……分别取一个干燥的烧杯和一个用澄清的石灰水润湿内壁的烧杯，先后罩在蜡烛火焰的上方，仔细观察烧杯壁上分别有什么现象发生……

（3）熄灭蜡烛，观察有什么现象发生？用火柴去点蜡烛刚熄灭时的白烟，如图1-12（略）所示，蜡烛能否重新燃烧？

1.1 实验分析

1）澄清的石灰水的有效成分为Ca(OH)2，Ca(OH)2在水中的溶解度是很小的（在20 ℃时的溶解度为0.17克），并且随着温度的升高而减少[从人教版九年级《化学》下册37页图9-13（略）可以看出]。经过实际测量，用手拿着烧杯罩在火焰的上方感觉到烫手时，烧杯内的平均温度为37 ℃，此时的溶解度为0.14克。而这0.14克Ca(OH)2是溶解在100克水中，所以，用来润湿烧杯内壁的Ca(OH)2就很少了。

2）烧杯内的温度逐渐升高，水分很快就蒸发了，Ca(OH)2就会析出来。Ca(OH)2和CO2反应生成CaCO3白色沉淀，最后得到的白色沉淀是Ca(OH)2和CaCO3固体的混合物，并不是全部是CaCO3固体。

3）笔者经过多次实际实验，发现烧杯内壁的水分蒸发以后，根本观察不到白色的粘附物，所以很难得出有CO2气体生成的结论。

4）在实际教学中发现，要把蜡烛熄灭后产生的白烟点燃的操作难度较大，很多教师和学生很难做成功。其原因在于：①吹灭或扇灭时很多的白烟扩散开，火柴不容易点燃；②焰芯周围的温度低，达不到着火点，所以用火柴很难点燃。

1.2 实验改进

1）取一个干燥的烧杯罩在火焰的上方，可以观察到烧杯内壁有细小的水珠产生，由此证明蜡烛燃烧的产物中有水生成。

2）用一个集气瓶罩在火焰的上方大约几分钟的时间（装置见图1），迅速用一块干燥的玻璃片盖在烧杯口上，将烧杯放在桌面上，将少量的澄清的石灰水倒在烧杯中，振荡，可以观察到澄清的石灰水变浑浊，由此可以证明蜡烛燃烧的产物中有CO2生成。

3）用一个酒精灯的灯帽盖灭，迅速移开，用点燃的火柴接近白烟就可以把白烟点燃（装置见图2）。

图1

图2

2 探究吸入的空气和呼出气体中的水蒸气的实验

教材第16页：

取两块干燥的玻璃片，对着其中的一块呼气，观察玻璃片上水蒸气的情况，并与另一块放在空气中的玻璃片作比较。

2.1 实验设计的缺陷

1）实验操作在开放体系中完成。

2）人体呼出的气体接近于人的体温，而按教学进度，开展本实验的时间是9月份，9月份的气温低，玻璃片上的水珠是由于呼出的气体中的水蒸气发生液化现象所致。另外，冷而干燥的烧杯放在空气中也可以产生这个现象。所以，本实验的结论缺少说服力。在广东、浙江、海南等9月份温度高的地区做此实验，效果不明显，甚至观察不到这个现象。因此，实验的结论缺少说服力。

图3

2.2 实验器材

青霉素瓶（带瓶塞）；少量冰渣；吸管。

2.3 实验操作步骤

1）将青霉素瓶的瓶塞打开，其中的一只在空气中静置2分钟，塞紧瓶塞。

2）用吸管对另外的一只瓶子内吹气约2分钟，迅速塞紧瓶塞。

3）将两只瓶子浸没在冰渣中约2分钟，装置见图3。

4）取出瓶子，用吸水纸将瓶子的外壁擦干净，可以观察到对着吹气的瓶子内壁附着的水珠比盛空气的瓶子多。由此可以证明：人体呼出气体中的水蒸气比吸入的空气中的水蒸气多。

2.4 实验改进的优点

1）实验操作简单，材料易得，实验室仅需要提供少量的冰渣即可完成一个班的分组实验。

2）空气和呼出气体分别被密封在两只瓶子中，不受外界影响。

3）设置对比实验装置，实验的结论更具有说服力。

3 空气中氧气含量的测定

3.1 测定方法的缺陷

1）实验时都要在瓶外点燃红磷，再伸入瓶中，燃着的红磷放出的热量使瓶内的空气膨胀，有一部分空气被排除了，增大了实验的误差。

2）瓶子上部的氧气没有反应完，进一步增大了实验的误差。

图4

图5

3）在点燃红磷时产生的白烟污染了教室里的空气，不利于师生的健康。

3.2 测定方法的改进

【方法1】装置如图4所示。取一只大的试管，将一只注射器的针头倒穿过橡皮塞，针尖又插入橡皮塞中，然后塞紧橡皮塞，用红色水性笔将试管平均分成五等分；实验时取足量的白磷放入试管底部，塞紧橡皮塞；用试管夹夹住具支试管在热水中加热片刻，白磷即可燃烧，产生浓浓的白烟；待白磷熄灭并冷却后，将试管倒置在水槽中，打开针尖上的橡皮塞，水在大气压强的作用下就会进入试管中，流进试管的水量十分接近试管容积的1/5。

【方法2】装置如图5所示。在一个广口瓶中放入一块铜片，并将瓶子平均分成五等分，在铜片上放一块吸干的白磷，塞好橡皮塞，用止水夹将乳胶管夹紧；将瓶子放在热水中加热，可以观察到白磷在瓶子中燃烧，产生浓浓的白烟；待瓶子完全冷却后，打开止水夹，可以观察到烧杯中的水进入到瓶子中。测得氧气在空气中的体积分数接近1/5。

【方法3】定量测定空气中氧气的含量。

1）器材：集气瓶、燃烧匙、60毫升注射器、水、红磷。

2）实验步骤（实验装置见图6）：

图6

①事先量出集气瓶的实际体积V1；

②先在注射器中抽取60毫升水，将针头穿过橡皮塞；

③在燃烧匙中加入适量的红磷，迅速插入集气瓶中；

④将燃烧匙放在酒精灯上，将红磷点燃，迅速伸入集气瓶内，可以看到注射器中活塞慢慢往下移；

表1

⑤活塞停止时，记下此时的体积为V2，用V2/V1，就可以算出氧气在空气中的体积。实验数据处理见表1。

3）实验说明。

①燃烧匙接触的面积小，有一小部分的氧气是不能参加反应的。陕西师范大学的张贞、杨承印采用KY-2B型指针式控氧仪测得集气瓶内剩余氧气的平均含量为2.45%。也就是说，不管采用过量的白磷或红磷，瓶内的氧气始终无法反应完，最后得到的结论都是一个约数——21%。

②采用教材上的装置，冷却集气瓶所需要的时间大约为20分钟，对实验教学有一定的影响。用改进装置则可以观察注射器的活塞“动态”的慢慢的下降的过程。通过注射器的示数变化来测定氧气的含量。

【方法4】实验装置见图7。

图7

1）器材：铁架台（带铁夹）、U形管、橡皮塞、酒精灯、铜丝、火柴、水、白磷、镊子。

2）实验步骤。

①将铜丝锤扁成“勺”状，穿过橡皮塞，在“勺”中放一粒白磷。

②在U形管中加适量的水，在一端留一段空气柱，将橡皮塞塞入U形管，将空气柱平均分成5等分，用红色胶圈作标记。

③点燃酒精灯，加热铜丝，可以观察到白磷燃烧起来，产生大量的白烟，空气柱中的水位逐渐上升，到达大约1/5处。

3.3 实验改进的意义

1）具有科学性和可操作性，测得的氧气的体积十分接近瓶子容积的1/5。

2）减少了在酒精灯上点燃和伸入瓶中等步骤，不会污染室内的空气，有利于保护师生的健康，符合环保理念。

3）装置的气密更好，操作简便，现象直观明显，在实验教学中值得推广。

图8

图9

4 硫在氧气中燃烧

教材第34页：

在燃烧匙里放少量的硫，加热，直到发生燃烧，观察硫在空气中燃烧时发生的现象。然后把盛有燃着硫的燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶里，再观察硫在氧气里燃烧时发生的现象。比较硫在空气里和在氧气里燃烧有什么不同。（装置见图8）

4.1 实验设计的缺陷

1）取用的硫粉质量大，产生的SO2多。

2）燃烧匙要遮挡部分火焰，影响实验观察的效果。

4.2 实验改进的方法（装置见图9）

1）用玻璃棒代替燃烧匙。

2）先在集气瓶中加入适量的氢氧化钠溶液用来吸收产生的SO2气体。用玻璃棒在酒精灯上加热至发烫，蘸上少许的硫粉，可以观察到硫粉在空气中燃烧产生淡蓝色的火焰；然后迅速伸入氧气瓶中，可以观察到产生蓝紫色的火焰。

3）产生的SO2气体用氢氧化钠溶液吸收，避免污染室内空气，保护师生的健康。

人民教育出版社出版的教材，是国家出版的主流教材，是很多地区高考和中考命题的主要依据。因此，更应该以一种开放的心态吸收当前实验教学的优秀成果。