变、换实验零件 优化化学实验

陈海燕

[内容摘要]：现行的高中化学新教材（人教版）中，某些实验的设计不太合理，有的现象不容易观察，有的时间太长，有的反应速率过快，有的使用的仪器、药品太多，过于繁琐，还有些不符合“绿色化学实验”的要求。实验药品和实验仪器是实验的零件，本文从变、换实验零件入手改进、优化教材中的某些实验。所谓“变”是变大为小，“换”则是换成更优的零件（药品或仪器）。

[关键词]：变换 零件 优化

中图分类号：G633.8

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验形象、直观、有趣，有利于激发学生的学习兴趣，有利于提高学生学习的积极性。因此，化学实验在高中化学教学中有着很重要的地位。然而，现行的高中化学新教材（人教版）中，某些实验的设计不太合理，有的现象不容易观察，有的时间太长，有的反应速率过快，有的使用的仪器、药品太多，过于繁琐，还有些不符合“绿色化学实验”的要求。用较少的药品、简单的装置、较短的时间实验，并且达到最佳的实验效果，而且产生的污染最小，这是我们化学教学中的实验努力的方向。

一辆汽车由很多的零件组成，实验药品和实验仪器便是实验的零件，这两者的合理、正确的选择是实验成功的关键。改进、优化实验我从下列几方面考虑：

变换零件一：实验药品。

1、变。在保证达到实验目的的情况下，我们将尽量使用少的药品进行实验。这样有助于培养学生养成节约药品的良好习惯，更有利于环保。

在化学第一册第三章学生实验四中配制一定物质的量浓度的溶液，第一是配制100 mL 2.0mol/L NaCl溶液，第二是用100 mL 2.0 mol/L NaCl溶液配制100 mL 0.5mol/L NaCl溶液，这样的实验安排具有一定的合理性：先用固体配制一定物质的量浓度的溶液，再用浓溶液配制稀溶液，让学生对一定物质的量浓度的溶液的配制有个全面的理解。但是也有一些不合理的地方：配制100 mL 0.5mol/L NaCl溶液只需要25 mL 2.0mol/L NaCl溶液，其余的70多mL 2.0mol/L NaCl溶液是很大的浪费。象我们学校有16个班级，一个班级就算50个人，两人一组进行实验，所用盐的质量m=400×0.1L×2mol/L×58.5g/mol=4680g，浪费掉的盐的质量将会达到4680g×0.75=3510g。仅仅一个学校就浪费了这么多，全国有多少高一学生用盐来配制一定物质的量浓度的溶液呢？那么此时我们将采取“变大为小”的措施，把配制100 mL 2.0mol/L NaCl溶液改成配制100 mL 1.0mol/L NaCl溶液。这样可以节约很多药品且节省开支，同时也不会改变其实验目的和要求，一箭双雕，何乐而不为呢！

2、换。教材上的实验药品不一定是最佳的，我们可以根据实际情况替换成能够达到实验目的的、还有可能收到意想不到效果的药品。

化学第二册第五章第四节制乙炔的实验是用水和电石进行的。电石中因含有少量钙的硫化物和磷化物，致使生成的乙炔中因混有硫化氢、磷化氢等而呈难闻的气味。采取怎样的措施既能减少H2S的逸出，又能控制反应速率。基于这两点目的：检查装置的气密性良好后，我们将用CuSO4溶液代替水进行实验，产生的H2S、PH3气体就可以与CuSO4溶液反应而被吸收，从而减少了污染，保护了环境，同时生成的硫化铜覆盖在电石表面，使反应比较缓和，从而获得平稳的乙炔气流。这种做法可谓一箭多雕：既达到了实验要求，又锻炼了学生的思维，而且还提高了学生的环保意识。

变换零件二：实验仪器。

1、在不影响实验效果的基础上，把大零件（如大试管）“变”成小零件（小量仪器）。

化学第一册第一章第二节中有个演示实验：在一支试管中加入5 mL CuSO4溶液，再加入5 mL BaCl2溶液，过滤，观察沉淀和滤液颜色。我们初中就已经知道CuSO4溶液和BaCl2溶液反应的现象是很明显的，但这个实验中却需要5 mL CuSO4溶液和5 mL BaCl2溶液进行实验。此时我们可以乘机向学生亮牌：我们若使用5 mL CuSO4溶液和5 mL BaCl2溶液进行这样现象明显的实验，实验过程中产生的Cu2+还有可能过量的Ba2+属于重金属离子，都是有毒的，便会对水质产生一定的污染（积少成多），为了减少对水的污染，我们可以在保证实验现象明显的前提下，可以在小试管加入2 mL CuSO4溶液和2 mL BaCl2溶液进行實验即可。采用常规的小量实验仪器和设备，用较少的药品达到同样的实验效果。这样可以节省试剂和时间，操作简单，污染少、安全性高。

2、“换”上更加合理的、耐用的、能使现象更明显的实验仪器。

化学第一册第二章碱金属中钠与氧气的燃烧反应的演示实验，教材上的方法：将一小块钠放在石棉网上加热，观察发生的现象。当钠熔成小球后不久开始燃烧，发出黄色火焰，现象很明显，但是产物的情况却很难观察，实际情况则是在石棉网上加热看不到明显的淡黄色固体，这是因为得到的过氧化钠固体往往被未擦净的煤油燃烧所产生的产物所覆盖。但是若将石棉网这个零件换成蒸发皿进行实验，可以很明显地看到淡黄色固体，而且使用后的蒸发皿容易清理，可以重复使用，而石棉网却很难清理，不能重复使用。

变换零件三：实验药品与仪器。

制NH3：教材的方法是将铵盐跟消石灰混合，用酒精灯加热使之反应制取氨气。如此，试管很容易破裂（在学生分组实验时每个班至少有8支大试管破裂），且反应速率慢，收集到的气体不多，如要通过此方法收集氨气做喷泉实验，则效果更差。改进、优化此实验：采用圆底烧瓶和分液漏斗组合；圆底烧瓶内装NaOH固体，分液漏斗内装浓氨水；原理：通过NaOH固体吸收浓氨水中少量的水，同时放出热量，使大量的氨气挥发出来。优点：不要加热，操作简单，反应速率快，产生氨气多，喷泉实验极易成功。

我经过反复实验，对不合理之处进行改进、优化，在课堂教学中取得了一定的效果。这些实验的改进、优化可以激发学生学习化学的兴趣，端正严谨的科学态度，培养学生的实验能力，提高节约能源、药品原料的意识，还能增强学生的环保观念。为此，我们在教学过程中积极改进、优化实验教学，使其达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] 吕世明，中学化学实验改进应遵循的原则，《教学月刊》1994年

[2] 高级中学课本《化学》第一册、第二册，人民教育出版社

[3] 舒继青，实验设计教学中应注意的几个问题，《教学月刊》1992年

[4] 强美凤，学生实验应强化四种意识，《中学化学教学参考》2005年