浅论微型实验

潘海敏

摘 要： 微型化学实验，即以尽可能少的化学试剂获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几分之一乃至几千分之一，却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。微型化学实验在中学教学中有其独特优势，但是在操作过程中同样存在一些不足，需要教师不断改进，本文以具体实验为例探讨二者的优缺点。

关键词： 微型化学实验 中学教学 应用

一、国内外微型化学的研究状况

自从人类进入工业文明时代之后，化学科学及生产技术的迅猛发展和其他科学一起为人类创造了巨大的、无与伦比的物质财富。回顾化学发展史，化学实验中的试剂和样品的用量是随着科学技术的发展、实验仪器精度的提高而逐渐减少的。与此同时，化学教育实验也存在减少试剂用量的趋势，早在1835年，爱尔兰人D.R.Reia就提倡实验微小型化。国外的微型化学实验是从科学实验研究中探索其在化学教学中的应用。微型化学实验在中国的研究相对较晚，1989年我国高等学校化学教育研究中心才把微型化学实验列入科研计划，由华东师范大学和杭州师范大学牵头成立了微型化学实验研究课题组，并开始了相关研究与应用。在深入开展微型实验教学的同时，进一步拓展其在生产科研、中学教学中的应用，使微型化学实验作为绿色化学的一项方法发挥更大作用。

二、微型化学实验与传统实验的对比

微型化学实验在中学教学中的应用非常广泛，下面我举几组铜与浓稀硝酸反应的实验，对微型实验与传统实验进行比较。

（一）铜与浓稀硝酸的常规实验

仪器：大试管 分液漏斗 单孔胶塞 导气管 水槽 集气瓶

药品：浓硝酸 稀硝酸 铜片 20%氢氧化钠溶液 水

装置：

铜与浓硝酸反应的常规实验步骤：

1.先往试管里放入3克铜片，塞紧带有分液漏斗和导管的双孔胶塞，往分液漏斗里加入浓HNO■溶液，按图1连接好装置。

2.调节分液漏斗活塞，慢慢滴入适量的浓HNO■溶液，等该反应进行，产生的红棕色气体会逐渐充满试管，由导气管口排出该气体会与水反应生成无色的NO气体。反应完毕后，可往分液漏斗中加入NaOH溶液使试管中的NO■气体充分被吸收，减少对人体的影响。

铜与稀硝酸反应的常规实验步骤：

1.先往试管里放入3克铜片，塞紧带有分液漏斗和导管的双孔胶塞，往分液漏斗里加入稀HNO■溶液，按图2连接好装置。

2.调节分液漏斗活塞慢慢滴入适量的稀HNO■溶液等该反应进行，铜片表面有大量气泡产生，接近液面上方有无色气体，然后试管上方会逐渐出现红棕色气体，说明反应先生成NO气体，然后被空气中的氧气氧化为红棕色的NO■气体。由导气管口排出该气体会与水反应生成无色的NO气体。反应完毕后，可往分液漏斗中加入NaOH溶液使试管中的NO、NO■气体充分被吸收，减少对人体的影响。

（二）铜片与浓稀硝酸的微型实验装置

仪器：Y型管 塑料滴管 单孔橡胶塞 胶头滴管

药品：20%氢氧化钠溶液 铜片 浓硝酸 稀硝酸

装置：

铜片与浓硝酸反应的微型实验步骤：

1.往Y型管的一支管中滴入2ml NaOH溶液，往另外一支管中放入0.3克铜片，在塑料滴管中预先吸入浓硝酸。

2.挤压塑料滴管，使浓硝酸与铜片反应，溶液变蓝色，铜片表面有大量气泡产生，并产生红棕色的气体充满Y型管内，同时被另一支管内的NaOH溶液吸收。反应完毕后可将2支管内的溶液混合，会有少量蓝色沉淀。沉淀为硝酸铜与剩余的NaOH溶液反应生成的Cu（OH）■。

铜片与稀硝酸反应的微型实验步骤：

1.往Y型管的一支管中滴入2ml NaOH溶液，再往另外一支管中放入0.3克铜片，在塑料滴管中加入稀硝酸。

2.挤压塑料滴管，使稀硝酸与铜片反应，溶液变蓝色，铜片表面有大量气泡产生，接近液面上方有无色气体，然后试管上方逐渐出现红棕色气体，说明反应先生成NO气体，然后被空气中的氧气氧化为红棕色的NO■气体。产生的NO■气体会被另一支管内的NaOH溶液吸收。反应完毕后可以将2支管内的溶液混合，会有少量蓝色沉淀。沉淀为硝酸铜与剩余的NaOH溶液反应生成的Cu（OH）■。

（三）铜与浓稀硝酸的微型实验装置

仪器：5ml注射器2支 橡胶塞1个 小烧杯

药品：铜片 浓硝酸 稀硝酸 20%NaOH溶液

装置：

铜片与浓硝酸反应的微型实验步骤：

1.先将0.1克铜片放入注射器，然后吸收1.5ml浓硝酸，再将针头插在胶塞上可看到铜片表面产生大量气泡，并逐渐变多，溶液变成蓝色，然后往后推注射器，反应产生红棕色的NO■气体。

2.实验完毕后，用注射器吸入NaOH溶液吸收其中NO■气体，反复拉伸注射器，发现注射器内有蓝色沉淀生成，说明硝酸铜与多余的NaOH溶液反应，生成蓝色的氢氧化铜沉淀。

铜片与稀硝酸反应的微型实验步骤：

1.先将0.1克铜片放入5ml注射器内，排除注射器内的空气，然后吸收1.5ml稀硝酸，迅速将注射器插在胶塞上，可看到铜表面产生大量气泡，注射器活塞被后推有无色气体生成，同时溶液变成蓝色。

2.反应完毕后，将注射器从胶塞上拔出，拉动活塞吸入空气，可以观察到注射器内无色气体逐渐变成红棕色气体。说明反应先生成NO气体，然后被空气中的氧气氧化为红棕色的NO■气体。

3.实验完毕后，将注射器吸入NaOH溶液吸收其中NO、NO■气体，反复拉伸注射器，发现注射器内有蓝色沉淀生成，说明硝酸铜与多余的NaOH溶液反应，生成蓝色的氢氧化铜沉淀。

综上所述，进一步对比如下：

三、微型实验的优缺点

（一）微型实验在中学教学中的优点

1.微型实验仪器操作简单快捷，取用比较方便，可以让学生亲自动手实验，在此过程中培养他们的创新能力。

2.微型实验能节省时间，提高课堂教学效率。并且微型仪器小，必须耐心、仔细才能观察清楚，培养学生观察与思考、分析问题的能力。

3.操作安全，污染小：微型实验用量少，反应产物少，实验中不会造成危险，对环境污染小。

（二）微型实验在中学教学中的缺点

1.微型化学实验制备物质的产率偏低。因为仪器粘附等损耗相对于原料用量的比例较大，因此必须注意实验技巧，否则实验不易成功。

2.微型化学实验仪器不是常规仪器的简单缩小，在名称和外形上与常规仪器是有区别的，在当前中考和高考在一定范围内实行统一命题，化学命题使用常规仪器的情况下，常规实验和微型化学实验如何有机配合，还需深入研究。

3.当前国内中学按统一的仪器目录配置和采购仪器，各有特色的微型化学实验仪器如何走向学校、面向学生，还存在一定问题。

总之，在当前仪器和药品价格不断上涨，环境污染日益严重的情况下，开展微型化学实验无疑有广阔的前景及切实的现实意义。开展微型化学实验可以把可持续发展的环境教育融入正规教育体系，环境问题涉及社会各层人士的行为，非环境专家能单独解决，而环保意识的培养应该从学生时代就开始，让每一个人在学习知识的同时，热爱大自然，保护环境，而化学实验课必将为可持续发展的环境教育打造无可替代的平台。

参考文献：

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