小苏打和白醋的变化

湖北省武汉市光谷第一小学(430074) 张文娅

1 实验器材

(1)改进前：敞口玻璃杯1个、玻璃片、蜡烛、细木条(见图1)。

(2)改进后：多功能集放气装置(包含：尾巴气球1个、导气管1根、滤片1个、调速开关1个)、温度传感器、分层蜡烛台、锥形瓶(见图2)。

图1 改进前的实验装置

图2 改进后的实验装置

2 实验原理及实验设计思路

2.1 实验原理

小苏打和白醋混合发生化学变化,反应产生大量二氧化碳气体,使液体温度降低。二氧化碳气体不支持燃烧,二氧化碳气体比空气重。

2.2 实验设计思路

本课主要对产生气体这一化学现象进行探究,所以本课实验要抓住产生气体的关键,但使用教材中的装置时学生出现了一些问题,具体内容见表1。

在几个班的教学中,学生几乎出现了同样的问题,所以笔者尝试将原有装置进行优化改造。

表1 使用教材中的装置时学生出现的问题

3 实验创新改进要点

使用学生熟悉的物品(气球和输液装置)进行实验,通过精心设计,让实验现象更加具体、可视、可控,让集气、放气操作更加方便。创新点体现在以下几方面。

3.1 集气装置优势

(1)产生气体的现象更明显,气体可视化;(2)剧烈反应,锥形瓶内气泡不会外溢;(3)气球可将反应产生的大量气体全部贮存;(4)避免外部空气混入。

3.2 放气装置优势

(1)调速开关把控集气装置的开、关,提升整个装置的密闭性;(2)调速旋钮控制每次检验时的气体用量,随用随取。

3.3 分层蜡烛台优势

(1)烛台外部烧杯使检验时的二氧化碳气体更加集中,提升实验效率;(2)蜡烛从下往上依次熄灭,产生的气体比空气重的现象更明显。

3.4 温度传感器优势

数字化监测温度,数据和实际结合更有说服力。

4 实验教学目标

4.1 科学知识

小苏打和白醋会发生化学反应,产生新的物质。二氧化碳是具有特殊性质的一种气体。

4.2 科学探究

能用感官全面观察小苏打和白醋,能使用改进后的装置进行实验,并记录实验现象。

4.3 科学态度

让学生懂得只有用足够的证据才能做出正确的判断,知道得出科学结论需要经过严密的逻辑推理。

4.4 科学、技术、社会与环境

通过使用创新实验装置认识到变化是有规律的,规律是可以被我们认识的。

5 实验教学内容

5.1 小苏打和白醋混合

在认识和了解创新装置的基础上,使用多功能集放气装置收集小苏打和白醋混合产生的气体,借助温度传感器观察温度变化。

5.2 检验气体

使用新装置来检验反应产生的气体,得出该气体不支持燃烧且比空气重的特性。

5.3 拓展对比

多功能集放气装置支持多种检验方式,该装置可套在可乐瓶口,将可乐中的气体与本实验产生的气体进行对比。

6 实验教学过程

实验装置改进后,教学过程也必须进行相应调整,否则改进后的实验装置在一开始就限制了学生的思路,在观察实验时学生只会注意到气球膨胀,而忽略了伴随的其他变化。改进后实验教学过程设计如下。

6.1 实验导入,聚焦气泡

6.1.1 小苏打和白醋的混合初步体验

教师演示实验：用玻璃杯将大量小苏打和白醋(学生不知)混合,反应剧烈,大量泡沫(气泡)溢出,激发学生认识这两种物质的兴趣和初步的证据意识。

6.1.2 引出小苏打和白醋

(1)观察小苏打和白醋;(2)学生观察小苏打和白醋,记录它们各自的特点;(3)学生汇报,描述特点;(4)教师提问：将小苏打和白醋混合会出现什么变化?

6.1.3 小苏打和白醋混合

(1)教师提问：除了气泡,还有其他变化吗?(2)教师利用“特制”的实验器材来混合小苏打和白醋,将会有更多的发现;(3)教师微课介绍实验器材及实验步骤：①实验器材：锥形瓶、温度传感器、多功能集放气装置。②实验步骤：关闭调速器开关;把装有小苏打的气球套在锥形瓶上;将小苏打倒入锥形瓶。(4)学生实验,观察记录并进行汇报。6.1.4 判断产生的气体

学生针对问题,提出猜想,结合教师提供的气体性质表,自行讨论实验方案,见表3。学生交流汇报实验方案。教师微课展示实验器材及操作步骤。

表3 实验方案

(1)验证产生的气体是否支持燃烧：往集气瓶里插入正在燃烧的细竹条,与空集气瓶实验进行对比。(2)验证该气体的轻重：点燃蜡烛,将导管口伸入分层蜡烛台口内,导管口不要对着烛焰,打开调速开关。 (3)学生进行实验,交流汇报并得出结论：以上2个实验说明这种气体不同于空气,它不支持燃烧且比空气重。 (4)归纳总结,拓展提升。科学家经过大量的研究,已经确定：小苏打和白醋混合后产生的气体就是二氧化碳。小苏打和白醋混合后产生了新物质,这样的变化属于化学变化。

7 实验效果评价

(1)实验效率提升：教科书提供的实验材料简单,学生操作安全。但是教学预设和实际生成之间总有一些差距,实际操作遇到的问题很容易打乱学生的探究思路,影响实验效率。改进后的装置整体优化,学生可以全身心的参与到实验过程中,大大提升了实验效率。(2)思维方式提升：本课第三部分“判断产生了什么气体”是一个很重要的验证活动,也是培养学生思维发展的极好时机。改进后的装置可以给学生的多种探究方式提供支持,极大地训练学生的实证思维。

改进的实验器材还在继续探索,继续优化提升。量 “生”定制的器材,将助力更加高效的课堂。