基于实际教学条件的实验教学改进

邓福涛

摘   要：氯气的制取与性质实验是高中化学学习的重点和难点，为了提升课堂效率，采用微型化设计思路，尝试利用学校现有实验仪器创新使用，开发一系列微型化教具。实际教学中使用这些改进微型化教具效果良好，能提高课堂效率，提升学生的创新意识，落实新课标提出的“科学探究与创新意识”。

关键词：自制教具;微型实验;创新意识

1  问题的提出

Cl2实验室制取及其化合物性质实验是高中化学的重难点，一直备受高考试题命题者青睐。但人教版教材《化学1（必修）》P32介绍瑞典科学家舍勒制取氯气的方法，即二氧化锰和浓盐酸共热[ 1 ]：

MnO2+4HCl（浓）=MnCl2+ Cl2↑+2H2O

实际教学中，笔者发现此方法存在不足的地方如表1所示。

如何采用更加方便、快捷、环保的方法，同时发挥学生主体性来完成该实验室制法是本文将要探讨的问题。

2  实验教学改进

2.1  氯气的制取及性质实验原理

（1）氯气的制取实验原理

2KMnO4+16HCl=5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O

（2）氯气的性质实验原理

Cl2+H2O=HCl+HClO

Cl2+2KBr=2KCl+Br2

Cl2+2KI=2KCl+I2

2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

2.2  制取装置及改进装置

现行高中人教版《化学1（必修）》教材中，采用如图1所示的实验室装置制备氯气。现行课本中氯气的制取装置，存在着装置多、组装复杂、氯气易泄露的危险。之前有不少教师做了大量研究及相关实验改进，不过有些实验创新型装置可重复性操作成功率較低[ 2-3 ]。笔者在参考已有的研究基础上，基于所在学校实际实验室仪器条件，师生从环保简约角度出发，采用微型实验设计思路，共同开发多套自制实验教具。这些自制教具可重复操作强，大部分学校均具备实验仪器条件，下面以其中一套如图2所示自制教具予以阐述。这套自制教具曾经在2015年10月厦门第一中学举行第十五届化学年会暨第 12 届化学实验教学创新研讨会上获奖，李宏春等文章曾经有对该教具大致介绍，但没有具体课堂教学操作[ 3 ]。

2.3  实验仪器及药品

（1）仪器：250 ml广口瓶、小玻璃瓶、带注射针头的橡皮塞、长泡沫条、药匙、小刀，红纸、滤纸条、KI淀粉试纸、蓝色石蕊试纸。

（2）药品：0.1 mol/L KBr溶液、6 mol/L 盐酸（3-4 mL）、KMnO4固体（0.1-0.2 g）、Ca（OH）2固体（少许）、蒸馏水。

3  实验步骤

如图2所示组装好装置：

（1）用药匙取约3 g氢氧化钙粉末铺在250 ml广口瓶底部，随后向该粉末滴加少许蒸馏水并用玻璃棒轻轻搅拌至呈乳状。

（2）先用药匙取0.1-0.2 g KMnO4固体与小玻璃瓶中底部，然后用镊子取小玻璃管轻轻放入250 ml广口瓶底部，并固定好。

（3）准备一细长的梯形泡沫条，先用美工刀割成若干小缝，缝与缝大约间隔1.5 cm距离;同时用红色水笔标记位置1、2、3、4;随后轻轻将润湿的KI淀粉试纸镶嵌位置1、蓝色石蕊试纸镶嵌位置2、浸有0.1 mol/L KBr溶液的滤纸条镶嵌位置3、润湿的红纸镶嵌位置4。

（4）用镊子轻轻将准备好的泡沫条小心地放入250 ml广口瓶中并固定，与小玻璃瓶适当保持位置。

（5）先把注射器固定在橡皮塞中，随后用该注射器吸取6 mol/L盐酸大约3 mL，并小心地将橡皮塞固定在广口瓶（带橡胶手套）。

（6）轻轻推注射器活塞，慢慢把6 mol/L盐酸通过注射器针头逐滴滴入到小玻璃瓶中，随后反应开始，注意观察实验现象并做好记录。

4  实验结果

实验装置如图3所示。

（1）当盐酸滴加到KMnO4中时，立即产生黄绿色气体;

（2）四处出现的现象各不一样，具体如表2所示。

备注：多余的Cl2用Ca（OH）2固体吸收，此原理也应用于工业制漂白粉。

5  实验创新点

（1）实验装置器材少且常见，多数学校都可以制备完成，同时实验试剂用量少，达到微型环保目的;

（2）本装置操作步骤简单、现象明显，能同时解决多个教学难点和重点问题，提高课堂效率，尤其是适用于高三复习;

（3）该装置用到广泛且利于教学，中学化学教材中常见的不需要加热的气体制备与性质实验都可以完成，比如二氧化硫、氨气等重要的气体制备与性质实验。

参考文献：

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书《化学1（必修）》[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2] 李媛.高中化学实验改进的探究与实践[D].重庆：西南大学，2020.

[3] 李宏春.高中化学实验创新优化的策略[J].实验教学与仪器，2017（7），32-34.