化学实验创新教学之套管实验探究

陈劲

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教学过程中培养学生能力、发展学生智力的一种重要手段。套管实验是一种更好的实验创新，它综合地体现了当前化学实验创新的发展需要，可有效地提高实验教学效率。

所谓套管实验，是将一种较小的玻璃仪器套装入另一种较大的玻璃仪器中，经组装来完成原来需要两个或更多个普通玻璃仪器才能进行的实验。套管实验是近年出现的一种实验创新，应用套管原理可以改进和创新一批原旧的实验，我们主要研究和改进了以下两类实验。

一、固体加热的对照性实验

1.碳酸钠和碳酸氢钠稳定性比较

新教材化学必修一课本第三章[科学探究]：把少量Na₂CO₃粉末放在大试管里，往小试管里例入澄清的石灰水，然后加热，观察澄清石灰水是否起变化。换上一支放入同样体积的NaHCO₃粉末的大试管，加热，观察澄清石灰水的变化。

现改用套管进行实验：在大试管里放入Na₂CO₃粉末，小试管里放入NaHCO₃粉末，并在小试管中部塞入沾有无水硫酸铜粉末的棉花团。加热，观察澄清石灰水和硫酸铜粉末的颜色变化。

通过观察实验可以得出结论：Na₂CO₃稳定性高，受热不易分解;而NaHCO₃不稳定，受热容易分解出CO₂和H₂O。原实验对比套管实验，仪器看似简单，但需要两套，加热完一支试管后再加热第二支，实验时间长，前后现象对照性差。用套管改进实验后，现象对照非常明显，实验时间大为节约。

2.二氧化锰催化作用的验证

在九年级化学课本《氧气的制法》一节，二氧化锰的催化作用通过过氧化氢的催化分解实验进行，也可以通过加热氯酸钾分解的方法进行，旧的实验方法如下：

（1）把少量氯酸钾放在试管里加热几分钟，可以看到，氯酸钾熔化后，才开始缓慢地放出气泡，这时用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。

（2）把少量二氧化锰放在试管里加热，用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。

（3）把少量氯酸钾放在试管里稍稍加热片刻，即用带火星的木条插入管口，木条不着火。把试管移离火焰，迅速撒入少量二氧化锰，再用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。

在旧的实验方法中，需做三次实验，操作三次才能得出结论。现在，根据套管实验原理， 加入相应试剂，加热，一次实验即可看到现象：加了MnO₂的试管产生气泡很快，相同时间内时得到的气体更多。从而得出结论：MnO₂能使氯酸钾更快分解，MnO₂对KClO₃具有催化作用。

二、气体的制取与性质实验

在九年级化学中，氧气的制取和性质知识点非常重要。为综合地体现这些知识，我们设计了套管实验。在大试管中装入氯酸钾和二氧化锰（质量比约1∶1），向小试管中注入少量澄清石灰水。加热大试管，并用带火星的木条伸入小试管检验氧气的生成。将红热的木炭伸入套管侧孔边，可以看到红热的木炭剧烈燃烧，当木炭继续伸入到侧孔下边时，木炭熄火，重复操作数次。取出木炭，拿出小试管小心振荡，可看到有白色沉淀生成。实验证明，氧气能支持燃烧，木炭与氧气反应生成物是二氧化碳，二氧化碳不能支持燃烧。对照原课本实验，本实验将原课本中的几个分实验综合起来，加强了知识的关联性，实验的思考和探究内涵较大，且操作简单，现象明显，节约时间。

在以上实验中，可以看到套管实验综合地体现了当前化学实验创新的生机和活力，它具有许多优点。它带有微型实验的性质，如儀器简单，操作方便，实验安全，药品用量少，污染物少，基本不造成环境污染等;也带有简约性实验性质，如反应易于控制，可连续多次进行等;套管实验的出现还增强了学生的学习兴趣，培养了学生的实验创新思维能力。

责任编辑 龙建刚