微粒运动实验氨水用量与小型封闭化改进

潘国荣 刘芬

摘 要

通过实验提出在微粒运动实验中使用浓氨水的合理用量为0.5～1.0mL。对微粒运动实验进行了小型封闭改进，这样的改进跟初中化学课程标准和教科书的实验原理比较吻合，便于学生理解教科书的实验。

关键词

微粒运动实验 氨水用量 小型化 封闭化 改进

“微粒的运动实验”是初中化学课程标准中“有关科学探究学习的实例”所设计的第一个探究实验。全国许多版本的初中化学教科书都是依据化学课程标准的设计原理进行实验设计的，大同小异。

一、课标与教科书的实验设计

1.初中化学课程标准的设计

教师演示实验：向烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试剂，让每个同学都看到溶液是无色的。向烧杯B中加入10mL浓氨水。用一只大烧杯把A、B两烧杯溶液罩在一起（如图1所示）[1]。

学生实验探究活动：（略）

2.沪教版“探究微粒运动的实验”设计

【实验1】向烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1～2滴浓氨水，观察现象。这一实验现象说明了什么？

【实验2】在烧杯C中重新配制甲溶液。在烧杯B中加入3～5mL浓氨水，用一个大烧杯把两个烧杯罩在一起（如图2所示），观察实验现象。你如何解释产生的现象？[2]

二、课标与教科书实验设计的不足

由于不同厂家生产的烧杯口径大小不一样，至少需要1000mL的大烧杯才能罩住两个小烧杯，有时候可能需要水槽才能罩住两个小烧杯，携带不方便；需要药品、试剂多，造成浪费，又污染环境；浓氨水挥发性强，刺激性大，很容易污染实验环境，影响师生情绪和健康；只能用于教师的演示实验，不能用作学生的探究实验。

三、课标与教科书实验中氨水用量探讨

为了探讨课标与教科书设计的“探究微粒运动的实验”中氨水用量与氨气逸出的情况，我们设计了如下的实验3。

【实验3】在两个0.5g头孢拉定小药瓶（以下统称为“小药瓶”）里，一个装着滴了1滴酚酞试液的蒸馏水、一个装着5滴浓氨水。用一个杯底内壁和杯嘴外沿底边贴有湿润pH试纸的100mL小烧杯把两个“小药瓶”罩在一起。在100mL小烧杯嘴外边放置一个“小药瓶”，瓶里面装有滴了1滴酚酞试液的1.0mL蒸馏水并在瓶口外边贴有湿润pH试纸。再用一个杯底内壁和杯嘴内壁边贴有湿润pH试纸的500mL大烧杯把“小药瓶”和100mL小烧杯罩在一起。最后将里面装有滴了1滴酚酞试液的1.0mL蒸馏水并在瓶口外边贴有湿润pH试纸的“小药瓶”放在500mL大烧杯嘴外边。

我们是在室内温度为10℃的条件下进行实验的，通过实验观察我们发现：1.100mL小烧杯底部内壁上的湿润pH试纸1s左右就变色了、“小药瓶”内的酚酞溶液40s左右开始变色。2.小烧杯外“小药瓶”口边、大烧杯嘴内壁边、小烧杯嘴外沿底边的pH试纸先后变色，大烧杯底部的pH试纸2min左右变色，大烧杯嘴外边“小药瓶”口边的pH试纸5min左右变色，小烧杯嘴外边“小药瓶”里的酚酞溶液8min左右才变色。

从实验可知，浓氨水的挥发性是很强的，5滴浓氨水经过两个“小药瓶”各1.0mL左右酚酞溶液的吸收、1个100mL小烧杯和1个500mL大烧杯的封罩，仍然能够使大烧杯嘴外边“小药瓶”口边的pH试纸在5min左右时间里变色。

由此可见，教科书实验在烧杯中加入3～5mL浓氨水已经太多了，没有必要。而课程标准向烧杯中加入10mL浓氨水，更加没有必要，会对实验环境造成很大的污染。即使使用烧杯作实验，向烧杯中加入0.5～1.0mL浓氨水已经足够了。

四、实验小型封闭化新改进及效果

1.新实验小型封闭化改进方法

我们课题组曾经对“微粒的运动实验”进行了多次实验设计和改进[3-6]。这些设计与改进中，有的用量筒作容器，可以对比温度不同时微粒运动的速率是否相同；有的用集气瓶（或者广口瓶）作容器，也有用0.5g头孢拉定小药瓶作容器的，它们应用各有特色、效果都不错。但是，跟课程标准与教科书的实验设计不完全相同。为了使“微粒的运动实验”小型化封闭化跟课程标准与教科书的实验设计相同，我们重新作了如下改进。

【实验4】在一个“小药瓶”里加入1.0mL蒸馏水，滴入1滴酚酞试液，观察溶液颜色的变化。再向上述“小药瓶”里的溶液滴加1滴氨水，用“小药瓶”的胶塞塞住瓶口，观察溶液颜色的变化。

【实验5】取一块85×85mm规格的泡沫塑料板，将100mL小烧杯的杯口在酒精灯火焰上烧烫后，在泡沫塑料板上烙成一个凹槽恰好能够密封住100mL小烧杯的杯口（以下称呼“凹槽泡沫塑料板”），待用。

在A号“小药瓶”里加入1.0mL蒸馏水，滴入1滴酚酞试液，放在“凹槽泡沫塑料板”上。在B号“小药瓶”中滴入1～2滴浓氨水，迅速挨着A号“小药瓶”放在“凹槽泡沫塑料板”上，用100mL小烧杯沿着凹槽密封圈把A、B两个“小药瓶”一起罩在“凹槽泡沫塑料板”上。观察A号“小药瓶”里溶液颜色的变化。

2.改进实验的效果

通过实验我们看到：【实验4】中滴加1滴氨水后，“小药瓶”里的溶液立即变成了红色。把封盖的“小药瓶”拿上来闻，没有闻出特殊气味。说明改进实验效果好，没有氨气逸出，封闭达到了目的。

【实验5】用100mL小烧杯沿着凹槽密封圈把A、B两个“小药瓶”一起罩在“凹槽泡沫塑料板”上40s左右，A号“小药瓶”里的溶液变成了红色。用手拿“凹槽泡沫塑料板”连同小烧杯一起上来闻，没有闻出特殊气味。说明改进实验效率高，安全、环保。

五、实验改进的优点

跟课程标准与教科书的实验设计原理完全相同，不需要转弯，方便学生理解；用头孢拉定小药瓶代替小烧杯作实验容器，用废弃的泡沫塑料板封盖烧杯口，使废物发挥作用，可以让学生从中体会“物尽其用”的内涵；实验用品小型化，试剂、药品用量少，减少了浪费现象，达到了节约的目的，同时降低了药品对环境的不良影响，符合现代环保理念要求。改进项目高效环保；实验封闭化，防止氨气挥发出来，污染实验环境，保护了师生的健康；“凹槽泡沫塑料板”一次做成，可以长期使用；实验装置可以移动，方便拿出来给学生近距离观察，增加学生的参与度；实验操作简单、安全，可以用于学生的实验探究活动。

参考文献

[1] 教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2] 王祖浩，王磊主编.义务教育教科书·化学·九年级·上册[M].上海：上海教育出版社，2012.

[3] 潘国荣，白显圣.气体分子运动实验在理化教学中的设计与改进[J].中国教育技术装备，2013（31）

[4] 潘国荣，白显圣.基于学生探究微粒运动实验的微型封闭化设计[J].中国教育技术装备，2014（11）

[5] 潘国荣，白显圣.探究微粒运动实验的微型封闭化设计[J].中学化学教学参考，2014（9）

[6] 潘国荣，白显圣.微粒运动实验创新设计与改进[J].化学教育，2015（5）.

【责任编辑 郭振玲】