铝热反应实验创新设计

黎智强

摘 要：人教版化学必修2中铝热反应实验，以氧化铁粉末、铝粉和氯酸钾固体为反应原料，药品用量多、价格高且有污染。改进实验从药品用量、仪器装置等方面进行了探究。改进后实验兼具简约性、安全性、环保性、可操作性以及趣味性，适合学生进行小组实验。

关键词：铝热反应；光和烟污染；实验装置改进；激发兴趣

化学是实验科学，实验能力是学生科学素养的重要组成部分，以实验为基础展开化学教学已成为化学教学工作者的共识。只有不断改进和创新，化学实验才会充满生命和活力，保持其在化学教学中的独特魅力，最大限度地发挥实验教育教学的功能，使化学实验教学更切合教学改革的潮流，适合素质教育和创新教育的需求。

一、教材中的实验设计

人教版必修2第89页第四章第一节“开发利用金属矿物和海水资源”中的实验4-1是铝热反应：“将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，在化合物上面加少量氯酸钾固体，中间插入一根用砂纸打磨过的镁带。用燃着的小木条点燃镁带，观察现象。”

二、存在的问题

该实验虽然简单但还存在以下几点问题：

1.因镁带的品质不高，不易点燃，或点燃后容易熄灭；且镁带燃烧时发出耀眼强光，对学生的眼睛有害。

2.铝热剂和氯酸钾的用量多，产生大量的浓烟，污染室内环境。

3.教材中氯酸钾的用量为少量，学生实际操作时对“少量”药品的用量难以掌控。

三、实验改进

为了解决以上问题，对实验进行以下改进：

1.用手持烟花——电火花代替镁带燃烧消除了光污染，避免了对学生眼睛的伤害。

2.用普通的六角螺帽和方形铁板代替传统的纸漏斗作为反应容器。

3.通过实验可知，根据教材将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后，氯酸钾用量为0.4g已经能让实验顺利地进行并有明显的实验现象，而且产生的烟量比较少。因此，确定实验药品氧化铁、铝粉、氯酸钾的用量比为25∶10∶2。

四、改进实验操作

先把普通的六角螺帽放在方形铁板上，把实验药品氧化铁、铝粉、氯酸钾按用量比为25∶10∶2放入六角螺帽中，中间插入一小段手持烟花“电火花”，用燃着的小木条点燃“电火花”，观察现象。

五、实验装置优点

装置设计体现了：（1）简易性、安全性——该装置省去了铁架台、蒸发皿（沙盆），用普通六角螺帽和方形铁板作为反应容器，小巧质轻，便于携带。操作时简单、方便，学生能亲自动手完成，耗时少。（2）环保性——用手持烟花“电火花”代替镁带燃烧消除了光污染；药品在螺帽中反应，减少了铝热剂特别是氯酸钾的用量，节约了资源并减少了烟的排放，有效降低了空气污染。（3）趣味性——实验时铁熔球成功焊接在铁板上，增强了实验的趣味性，激发学生的学习兴趣，唤醒学生的创新意识，让学生体验到了知识的实用性和价值性。

六、创新后的思考

用生活用品代替化学仪器，虽然降低了实验成本，但缺失了某些具体化学学科特色的实验教学功能。过分强调生活化而淡化化学学科的实验，会影响化学学科逻辑体系的构建和学生实验能力的培养。有学者认为：化学实验在提高学生科学素养方面具有不可代替的重要作用，从态度、方法、审美、品质等全面形成科学能力。化学实验必须体现培养学生的观察能力、操作能力和创新能力之功效。也有学者认为：实验的功能可概括为认识功能、方法论功能、教学功能。因此，无论实验如何改革和创新，课本中有些传统和经典的实验仍有其独特的价值，仍能显示出其卓尔不凡的魅力。创新必须以不违背实验教学功能为前提，让学生亲身经历化学学习过程，达到激发兴趣、启迪思维、培养能力、全面提高学生科学素养，才是实验教学的最终目的。

参考文献：

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[2]虎西林.充分发挥实验教学的功能[J].中学化学教学参考，2003（6）：33-34.

[3]郑长龙.化学实验教学论[M].北京：高等教育出版社，2002.

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[5]包朝龙.宁波市高中化学创新实验作品荟萃[J].中学化学教学参考，2014（11）：42.

编辑 李琴芳