微型化学实验在化学课堂教学中的应用

2021-02-26周海龙

中学课程辅导·教学研究 2021年31期

关键词：白磷酚酞实验设计

◎ 周海龙

一、微型化学实验的特征和意义

在中学化学实验中，多数实验使用的仍为百年来的传统仪器，实验过程中容易发生仪器毁坏，无端损耗。其中的常规实验，药品消耗大、环境污染重等。还有，实验产生的废弃物处理困难等。

微型实验则是药品用量少、实验仪器微小，这不仅减少药品消耗，且提高物品利用率。因此，无论是课堂演示实验还是学生分组实验，开展微型实验都是绿色化学教学理念在教学实践中的体现。

二、微型化学实验的好处

1.替代常规实验，环保又节约

分子运动现象实验是人教版义务教育九年级化学上册第三单元课题一《分子和原子》的探究实验，本实验旨在证明微观粒子如分子总是在不断运动着的，所需药品用量大、用时长，氨气会逸散，造成环境污染，影响师生身体健康，装置临时组装，携带和移动不方便。

这些问题一直困扰笔者多年，在借鉴了其他同行对此实验的改进之后，笔者对以上问题进行了深入的分析、研究、创新、制作，并查阅大量文献资料，在遵循绿色、环保、现象明显、操作简单、便于推广等优点的基础上，设计了以下一款分子运动现象实验的创新仪器，在班级教学中取得了良好的效果。改进实验如下。

(1)实验装置：实验装置如图，该装置由4块有机玻璃板粘合而成，外尺寸：左右宽5cm，上下高3cm，前后厚0.8cm，该装置呈左右对称，左下、右下分别有一凹槽，盛放浓氨水或者酚酞溶液，左上、右上分别有一个0.2 厘米的通道，可用注射器添加浓氨水或者酚酞溶液。

(2)实验步骤：将装置正放，分别用注射器从左右两个通道同时注入0.2ml浓氨水和0.2ml稀酚酞溶液。

(3)实验现象：10秒之内清晰地观察到盛放酚酞溶液的凹槽内液体变红。

微型实验仪器小，携带方便，而且用时少，适用于学生分组实验，也适用于课堂演示实验。教师完全可以把实验室搬到课堂。

第二单元《我们周围的空气》，课题1《空气》，【实验2-1】测定空气中氧气含量。九年级教材介绍的方法是用广口瓶、烧杯、长导管等装置，燃烧红磷。消耗容器中的氧气瓶内压强减小，水进入，证明氧气的体积约占空气的1/5。我们在实验过程中发现：红磷燃烧熄灭后，氧气尚剩余约8%体积；原实验设计存在不易操作，污染环境，数据不准确等。我们对实验设计改进如下。

(1)实验用品：取一支大试管(18×180mm)，带短玻璃导管的单孔橡胶塞，玻璃导管上加一段乳胶管，把乳胶管用弹簧夹夹紧，烧杯里放500mL水、酒精灯、一定量白磷。

(2)实验步骤：①取一小块白磷，用滤纸擦干水，立即放入准备好的试管里，塞紧橡胶塞，给试管微热，白磷就燃烧，振荡试管，白磷充分燃烧。②一段时间后降到室温。③试管倒插水里，打开止水夹，水进入试管，夹紧乳胶管，把试管从水中取出，观察水约占试管体积1/5。

(3)本实验的优点：装置简单、轻巧；每次实验药品用量少、用时短。

该实验稍加改进，又可用于“燃烧条件的探究”实验

在试管里放入红磷，再将试管放入80℃热水的烧杯，烧杯底部放一小块白磷，水底白磷不能燃烧，用一支收集了氧气的试管罩上，白磷燃烧。此实验现象明显、数据准确、易于操作、污染少。

2.创新化学实验设计

微型实验教学还具有创新功能。从常规实验到微型实验，不只是简单地用小仪器替代大仪器，也可以是对实验创新设计，对实验原理重新选择，对实验操作过程进行创新。

(1)改变思路，凸现创新

例如，探究二氧化锰催化分解过氧化氢。在注射器中先放入适量的二氧化锰，再吸入适量过氧化氢溶液，氧气就收集在注射器中，不仅现象明显、集气率高、纯度好，而且取用方便。

(2)解决不合理更具真实性

开展微型实验，为学生开展课余实验或开展研究性学习提供载体。例如，在第三单元《物质构成的奥秘》课题1《分子和原子》中，比较不同状态下分子间隔大小不同，很多教师用注射器吸取等体积的水和等体积的空气，然后让学生推动注射器活塞进行加压，水被压缩变化不明显，空气被压缩变化明显，于是得出结论：气体分子间间隔大，易于被压缩。笔者认为这一结论不妥，因为水和空气是不同的物质。

笔者对该实验进行创新。用排水法收集打火机内丁烷气体，收集一集气瓶(125mL)，打火机内液体仅减少一点。实验材料易得，现象明显，说服力强。

实验设计能力是实验能力的重要组成部分，教材中的一般学生实验都已提出实验操作方案，学生缺乏实验设计的机会，只是“照方抓药”。

以化学微型实验为题材的问题，能够考查学生的实验能力。区分出真做实验、认真做好实验与只做“黑板实验”、乱做实验的学生相比较，能够训练学生思维能力，培养学生动手能力、类比想象的实验能力等。