三个中学化学实验的趣味设计

西华师范大学化学教育研究所(637000) 何 晴 文丰玉

1 “可乐生火”实验

CO2与Na2O2的反应属于教材要求学生掌握的重要知识点，课本中只给出了反应原理，并未进行演示实验。笔者以魔术的形式将该实验展示给学生，激发学生的好奇心和探究欲，使学生了解并掌握该实验原理。

1.1 实验原理

作为常见的碳酸饮料，可乐中的CO2含量占70%～80%。在摇动装有可乐的塑料瓶时，会产生大量的CO2。Na2O2与CO2发生反应，反应原理为：2CO2＋2Na2O2＝2Na2CO3＋O2↑。反应过程中，棉花剧烈燃烧。根据燃烧三要素，引导学生得出反应释放出大量热量和有氧气产生的结论，从而更好地理解该反应原理。

1.2 实验用品

石棉网、三角架、镊子、脱脂棉、橡胶导管、止水夹、塑料瓶、药匙、玻璃管、一瓶密封的可乐、Na2O2。

1.3 实验步骤

(1)将橡胶导管一端塞入打有小孔的塑料瓶盖中，另一端连接塞有一小团棉花的玻璃管，并将止水夹夹在导管上。

(2)取2药匙Na2O2平铺在较薄的脱脂棉上，将脱脂棉对折几次后置于石棉网上。

(3)将150mL可乐迅速倒入塑料瓶中，拧紧瓶塞后立即左右摇动塑料瓶。观察到塑料瓶中有大量的气体产生，打开止水夹，将玻璃管对准棉花(见图1)，观察实验现象。

图1 “可乐生火”实验

1.4 实验结果与反思

塑料瓶中产生大量气体，包有Na2O2的脱脂棉剧烈燃烧。为防止可乐进入导管影响实验的准确性，塞一小团棉花，起到吸收水蒸气的作用。用直观的现象解释反应原理，激发学生的学习热情。

2 “开开辨三体”实验

课本中给出了“单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料”这一结论。本实验从导电性出发，自制单刀三掷开关，设计了辨别导体、半导体、绝缘体三者的趣味实验，旨在帮助学生认识硅以及半导体材料在日常生活的重要作用。

2.1 实验原理

根据固体能带理论可知，三者的导电性差异取决于内部结构。根据并联电路中小灯泡的明亮程度辨别三者，加强学生对半导体的认识。

2.2 实验用品

2节干电池、电池槽、小灯泡、二极管(硅制)、小木条、铜片、螺丝若干、导线若干、电路板、开关。

2.3 实验步骤

(1)分别用2根导线连接铜片、小木条、小灯泡。

(2)将2节干电池固定在电路板上的电池槽中，小灯泡的一根导线连接电池正极，另一根导线连接开关。

(3)用3个螺丝分别将连接铜片、木条、二极管的一端固定，再用一个螺丝将三者的另一端用导线固定在一起，实现单刀三掷开关的制作，并在该螺丝处连1根导线至电源负极，完成该电路的连接(见图2)。

(4)将开关置于不同的螺丝上，观察实验现象，实验记录见表1。

图2 实验电路连接图

表1 导电性实验记录单

2.4 实验结果与反思

通过小灯泡的明亮程度，学生能直观感受到三者在导电性能上的差异，对物质硅有了初步认识。

3 “红瓶子”实验

氮为重要的无机元素，在自然界中以多种形式存在。以氨气为代表，通过观察锥形瓶中溶液颜色和天平读数的变化，引导学生自主总结氨气的部分化学性质，进一步理解质量守恒定律，培养学生宏观辨识与微观探析的核心素养。

3.1 实验原理

3.2 实验用品

大试管、橡胶塞、直形导管、50mL锥形瓶、胶头滴管、电子天平(0.01g)、5mL注射器、药匙、浓氨水、固体NaOH、蒸馏水、酚酞试剂。

3.3 实验步骤

(1)取一药匙NaOH固体于干燥的试管中，向其中加入3mL浓氨水，将产生的氨气收集在锥形瓶中，并用橡胶塞塞紧。

(2)用注射器吸取5mL酚酞试剂，竖直插入锥形瓶橡胶塞的正中间。

(3)电子天平调零后，将锥形瓶放在托盘的正中间，待读数稳定后，记录实验数据(见图3)。慢慢推动注射器活塞，观察锥形瓶中的颜色并记录天平的读数(见图4)。

图3 反应前

图4 反应后

3.4 实验结果与反思

向锥形瓶中注入酚酞溶液时，锥形瓶中的溶液立即变为红色；电子天平上的读数和实验开始前保持一致。由此验证了质量守恒定律，学生能得出氨气和水发生发应后的水溶液呈碱性的结论，为进一步学习氨气知识奠定了基础。

4 结束语

充分利用化学实验，挖掘教材中不同形式实验的功能，让学生真正意义上参与实验、探究实验、热爱实验，进而热爱化学。趣味实验的进行能帮助学生更好地掌握知识点，培养学生的动手能力和创新能力，充分感受实验在化学学习中独特的魅力与价值。