几则高中化学实验改进的探讨与反思

刘文琴

摘 要： 化学是一门自然科学，是一门融合基础理论与实践操作的综合性课程。实验占有很重要的地位。化学实验教学是对学生进行科学方法、科研能力有效的教学形式。如果能充分利用实验，不断对实验进行改进和探讨，师生共同参与，则不仅能降低教学难度，而且能提高学生的学习兴趣，帮助学生加深对化学理论的理解，培养学生科学严谨的态度及发散和创新的思维能力。本文对探讨几则高中化学实验的改进所引起的反思作出分析，并结合本校学生实际情况探索实验教学改革。

关键词： 实验改进 化学理论 创新能力 发散思维 知识迁移

一、氨气喷泉实验的改进

必修教材中的喷泉实验是先收集满满一烧瓶干燥的氨气，并且要求所用烧瓶必须干燥，一旦烧瓶湿润，就要换一个干燥的烧瓶，否则实验就会不成功。改进方法：采用的装置与课本一致，但药品使用不同。操作方法，向气密性好的烧瓶中放入固体氢氧化钠，然后迅速加入少量的浓氨水，盖上塞子，固定好烧瓶，挤压胶头滴管中的水，立即出现喷泉现象。这样改进后，做喷泉实验可以不用考虑烧瓶是否干燥，因为湿润的烧瓶，同样可以做喷泉实验。而且可以不用事先收集一烧瓶的氨气，做喷泉实验的氨气可以即用即取，操作起来很方便。在对此实验改进过程中与学生一起展开探讨：传统的氨气的喷泉实验，通常用固+固加热的制气装置获得氨气，反应原理即Ca（OH）■+2NH■Cl■CaCl■+2NH■↑+2H■O，改进后的实验是利用浓氨水+固体NaOH这一原理制得氨气的，NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH■浓度的增大有利于NH■的生成。学生会思考：1.利用浓氨水+固体NaOH这一原理制得氨气该用什么样的制气装置？2.这样制取氨气利用什么化学反应原理？3.打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，为什么会形成喷泉？然后，我们进一步引导：如果去掉胶头滴管打开止水夹，则可以用什么方法让喷泉形成？学生经过讨论和分析，得出：用热毛巾“捂热”烧瓶，氨气受热膨胀，通过导管与水接触，即产生喷泉，或用冰毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入瓶内，烧瓶内氨气溶于水。这样的改进探讨甚至在高三总复习阶段展开都十分具有意义，因为涉及了喷泉实验的原理——利用溶解性形成烧瓶内外压力差，几个常见的制气装置的应用，还有氨气的几种实验室制法，甚至化学反应原理如平衡移动的原理的复习。复习起来饱满而有张力，从实验装置、实验原理到化学反应原理一气呵成，不仅能提高学生知识迁移的能力，而且能帮助学生加深对化学理论的理解。

二、铜、锌—稀硫酸原电池实验改进

铜、锌—稀硫酸原电池实验中，理论上铜片上有气泡，锌片上没有气泡，但是实验中，由于锌片的纯度低，锌片上形成大量微小原电池，因此锌片上有大量气泡，而铜片上几乎看不见气泡，虽然通过电流计可以检测到电流，但是实验的直观性大打折扣，影响实验效果。

根据原电池原理，铜、锌在一定浓度的稀硫酸中形成的电势差是一个定值，但是实验中铜片上气泡少，说明通过溶液的电流低，也就说明溶液的导电性差。通过增加溶液的导电性提高溶液的电流，但如果增加硫酸的浓度，实验中随着硫酸的浓度增大，溶液的导电性增强，电流强度增大，铜片上气泡逐渐增多，但是锌片上此时气泡增加得更多，锌片上的气泡扩散到铜片上，影响铜片上气泡的观察。另外，如果减小铜片锌片电极间的距离，就可以观察到铜片上气泡增加，但是此时锌片与铜片距离较近，锌片上的气泡干扰铜片上气泡的观察。所以，我们做出以下改进：

往溶液中加入固体食盐或者固体的硫酸钾等。实验中，随着食盐浓度的增加，铜片上的气泡逐渐增多，此时测定电流发现电流逐渐增大。通过硫酸溶液中加入氯化钠，极大地提高了实验的直观性。实验结果表明，在铜、锌—稀硫酸原电池中实验中加入氯化钠固体或者固体的硫酸钾等，现象更明显直观。学生在反复探讨改进此实验的过程中，同时也解决许多疑问：1.为什么观察到锌片上有大量气泡，而铜片上几乎看不见气泡？2.为什么制取氢气时用稀硫酸与粗锌反应比与纯锌反应快？3.为什么锌片与铜片距离靠较近时，气泡会明显增多？为什么往溶液中加入固体食盐或者固体的硫酸钾，现象更加明显直观？通过探讨，学生会问，会思，会悟，更有一种拨云见日、豁然开朗的感觉。整个过程中不仅促进了学生注意力的集中，而且激发了学生对实验现象的本质进行探索式的分析，培养了学生科学严谨的态度，使学生的化学学科素养得到了一定的提高。

三、浓硫酸的“黑面包”实验

传统的浓硫酸的“黑面包”实验是这样进行的：在个大号的实验杯中加些蔗糖（已研磨细），不要加太多，适量就好。之后将一个玻璃棒竖着放在糖的中间的位置。再缓缓倒入浓硫酸（98%），倒的时候一定要小心，要沿着杯沿倒，让硫酸沿着杯壁缓缓流下。还有玻璃棒一直要竖着，这样黑面包做好了也容易取出。加的硫酸不要太多，加多了没用，加少了不行。看着蔗糖表面都快发黑了就差不多了。这样做的不足之处是：实验产物中的SO■很不利于师生的身体健康，也不符合化学教育中环境保护的初衷，并且本实验只让学生观察到浓硫酸使蔗糖炭化，并且膨松成“黑面包”，而未让学生明白气体的成分。我们引导学生展开探讨：1.推测产物成分并如何验证产物成分？2.如何处理有毒气体？3.如何改进实验装置实现验证产物成分及处理有毒气体？现将该实验改进如下。实验步骤：①将装置连接好，检查气密性。②在圆底烧瓶中放入已研细的蔗糖约10g滴人1至2mL水，然后将其余药品按下图装置装入瓶中。③将分液漏斗中的浓硫酸逐滴加入圆底烧瓶。实验现象：可观察到圆底烧瓶中的蔗糖由白一黄一棕黄一黑，最后炭化，并且膨松上胀成疏松多孔状黑色物质，像“黑面包”一样。同时可看到品红溶液逐渐变为无色，可证明有SO■生成。酸性高锰酸钾溶液颜色由深到浅，可证明已将剩余SO■除去。品红溶液无变化，可证明SO■已除尽。澄清石灰水变浑浊可证明有CO■生成。实验特点：1.现象明显，可见度大。圆底烧瓶中可明显观察到蔗糖炭化的一系列过程，还可观察到品红溶液的褪色和澄清石灰水变浑浊等现象。2.实验连续，综合性强。充分展示浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性，以及SO■的漂白性、还原性等。3.节约用品，操作方便。实验中将浓硫酸改用滴加方式既安全又能控制用量。4.防止污染，保护环境。本实验中的SO■被吸收处理，有利于环境保护，并能对学生进行环保教育。总之，展开这样的改进探讨有许多好处，可以挖出许多内容。在参与的过程中学生能详细掌握浓硫酸和二氧化硫的性质并学会运用，然后思考：1.酸性高锰酸钾溶液颜色由深到浅但并未完全褪去，为什么高锰酸钾要过量？2.为什么用澄清石灰水变证明有CO■之前必须除尽SO■？怎样证明SO■是否完全除尽？3.如何区别CO■和SO■气体？这样做，学生学会了严谨地对待化学实验，提高了逻辑思维能力和实验结果的分析能力。

“听过的很快会忘记，看过的有一些印象，做过的才能理解、掌握。”这句话说明，学生只有亲自操作，经历了探索知识的过程，对知识的理解才能深刻。这样的实验改进探讨为学生提供了主动参与、交流合作的机会，不仅学生的实验设计能力、操作能力、观察能力、结果分析能力有了较大的提高，而且大大提高了化学理论教学的成效。化学实验是化学教学的灵魂和支柱，也是提高人才科学素质，特别是创新思维能力的重要载体。充分利用实验，适时引导学生探讨实验改进，可以有效培养学生的创新意识，提高学生的创新思维素质。这也是新课程改革的目标之一。同时也能更好地服务于教师的课堂教学，更科学地用好教材实验，并将实验教学的功能与价值发挥到最大，也有利于激发教师的教研兴趣，形成学习与创新型的教师队伍，提高教师队伍的综合素养。

参考文献：

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[2]蔡一霞.新课程下提高化学实验教学有效性的策略[J].实验教学研究，2015（6）：87-89.

[3]周扬华.对高中化学新教材中一些实验改进的研究[M].教师园地：40.

[4]曾红，张艳.“黑面包”实验的改进[J].实验与创新思维，2001（7）：7-8.