高中化学实验创新设计

邹义嘉

摘 要：随着素质教育的提出，高中教学不仅局限在课本理论知识的学习与灌输上，对学生实践能力的培养有了更高重视度，高中化学是高中课程重要组成，学习并了解化学原理、熟练操作各项化学实验，是增强对知识掌握与理解的重要途径。本文将以氮气喷泉实验这一创新化学实验设计为例，探究高中化学实验对课程学习的重要意义。

关键词：高中化學实验；创新设计；喷泉实验

氮气是空气的重要组成，也是非常常见的化学气体，性状表现为无色、无味，比空气密度密度小，易溶于水。喷泉实验的目的是收集出溶于水的气体。实验表现出的喷泉现象可以瞬间产生较大压强差，将活塞打开后，喷泉可在尖嘴导管处形成。喷泉实验生动有趣且直观性强，操作简单、易行，非常适合在化学实验教学中开展，但是传统喷泉实验操作复杂、繁琐，需要大量时间准备，实验结果难以达到预期要求，由此，对传统喷泉实验改进创新，以更便于学生独立开展，使每一位学生都能感受到喷泉实验的趣味性。

一、喷泉实验开展前的注意事项

盛装气体的烧瓶需保持干燥状态，内部不能有残留的气体或者液体，以避免影响实验精度。此外，如果烧瓶口有空气残留，会造成喷泉压力变小。实验操作过程中，确保气体充满烧瓶后才能开展下一步实验，还要预先准备好完整的实验材料，检查烧瓶是否存在漏气、破裂等问题。

二、实验需要的药品与器材

氮气喷泉实验最主要的是准备好相关实验材料与用品，包括25%的浓氨水、酚酞试液、氢氧化钠（固体生石灰）、纯净水以及酒精[1]。熟料品（塑料瓶、可乐瓶都可以）、橡皮筋、尖嘴型玻璃管、短玻璃导管、烧瓶、橡胶管以及实验用小试管、双孔橡皮塞等。

三、实验操作与现象分析

首先，在使用橡皮筋在尖嘴玻璃管上固定一个小树冠；将适量的水加入到塑料瓶内，然后滴入适量的酚酞试液，充分摇晃均匀（如下图）。然后，按照图一的方式对各个器材组装好，用手握住烧瓶，对烧瓶气密性进行检验；在小试管中滴加适量浓度的浓氨水，加入氢氧化钠固体，使其快速渗入到烧瓶内，并充分溶解，对所有装置重新安装，对实验现象进行观察[2]。可以发现，小试管中有气泡开始向外冒出，空气经D口排出；烧瓶中所有空气均排出后，使用架子将D口夹紧，防止漏气；剩余氨气会经尖嘴导管进入得到塑料瓶内，氨气充分溶于水以后，酚酞试液颜色发生变化，最终从无色变为红色。

实验装置

在所有的氮气溶于水后，使用双手是指将瓶塞短玻璃管C处按紧，右手对塑料瓶进行挤压，以使部分水进入到烧瓶内，这样就可以出现喷泉现象；也可以将C处堵住，使用左手力度，可以使塑料瓶内进气量有效控制，从而生成负压，可以对喷泉大小调节与控制。实验应用到的所有药品试剂均需要与烧瓶大小适应，药品加入需迅速，防止出现氨气外泄的情况，避免对外界环境造成污染。

通过此次实验得出的结论为：大量氨气溶于较小水量的烧瓶内，烧瓶内会较瓶外的大气压小，在大气压作用下，水可以快速进入到烧瓶内，进而形成喷泉，得出了氨气极易溶于水的结论，且水使酚酞试液变为红色，说明水呈碱性。

四、该实验的优点

此次实验喷泉装置与气体收集是连成一体的，不需要额外收集氮气，实验器材容易获得，操作步骤简单；整个实验操作非常安全、简单，水与药品用量少，节省了资源，实验成功率高；喷泉现象持续的时间较传统实验延长，实验更为直观、生动[3]；实验对外部环境无过多要求，即使实验操作失败了也可以反复操作。

五、结论

化学的实验性较强，很多知识都是从实验中获得的，实验能够开展依赖于学生与教师的共同摸索与尝试，通过实验不仅可以梳理知识结构，得出知识原理，还能使学生动手能力与主动学习能力增强，这一点是非常重要的。化学实验，无论是简单的还是复杂的都可以使学生熟悉化学原理与不同化学元素结构、特性，进而间学生动手能力与观察能力提高，将学生认真、严谨的学习态度培养出来，增强对化学学习的兴趣。随着化学知识的扩充与更新，实验不断创新与改进，传统化学实验方式已经不再适用，比如，氨气喷泉实验需要事先对氨气收集，借助氨气融水特性使瓶内与瓶外形成气压差，将活塞打开后，大气压作用使液体固定在瓶内，进而在尖嘴导管处形成喷泉现象[4]。过去的实验不仅步骤较多，且实验前需要额外收集氨气，需要教师的配合才能开展，实验功能率较低，氨气收集上稍有疏忽就会造成氨气泄漏，对实验室造成污染，未能达到实验设计初衷与目标，实验现象也无法出现，打消了实验积极性。对氨气喷泉实验设计创新后，使传统氨气喷泉实验的不足之处得到弥补，操作步骤也得到简化，实验成功率提高，有效减少了氨气外协的情况发生，减少了对实验室环境的破坏。由此可见，对化学实验创新非常重要。氨气喷泉实验创新后学生可以独立操作，不再依赖教师，即使在家中也能操作，培养学生热爱化学主动学习化学的良好精神。总之，高中化学实验对高中化学学习有着重要意义，可以带领学生探索化学奥秘，增强对学习与生活的热爱。

参考文献：

[1]王成华.高中部分化学实验的优化和改进及在教学中的应用研究[D].贵州师范大学，2015.

[2]唐娟.高中必修教材化学实验设计与创新的研究[D].湖南师范大学，2012.

[3]王舒可.虚拟实验在中学化学实验教学中的应用研究[D].河南师范大学，2013.

[4]董泳江.高中化学“人教版”中实验教学研究[D].河南师范大学，2012.