中學化學實驗需要創新優化

【關鍵詞】 中學化學實驗改進創新

【文獻編碼】 doi:10.3969/j.issn.0450-

9889（B）.2011.07.028

新課程標準指出，中學化學教學要立足于學生適應現代生活和未來發展的需要，著眼于提高二十一世紀公民的科學素養，構建“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”相融合的中學化學基礎目標體系。在化學實驗教學中，教師既要重視學生化學基礎實驗知識的掌握，又要重視學生基本實驗技能的培養，更要重視學生探究能力和創新能力的培養。

由于初中化學是入門課程，學生必備的基礎知識相對薄弱，因此新課程教材中的實驗活動相對比較簡單，可以說不少實驗都淺嘗輒止，不夠深入和完整。于是，不少教師仍然按傳統的路子教學，而不是在新課程改革理論的指導下積極開展探究實驗教學，很少對化學實驗靈活地進行創新與拓展，這不利于學生創新能力和實踐能力的培養。

事實上，創新往往能使我們在教學中順利突破重、難點，提高教學效率。下面以一些金屬和金屬材料實驗設計的改進、創新作說明。

【實驗目的】

1. 讓學生初步了解常見金屬的物理性質，比較它們的合金的一些性質。

2. 了解常用幾種金屬的金屬活動性大小，認識保護金屬的重要性。

3. 了解CO的還原性，初步認識金屬的冶煉原理。

4. 初步掌握影響金屬生銹的主要因素及條件。

5. 培養學生實驗技能、探究能力、創新精神和實踐能力。

6．培養學生節約和保護金屬資源及環境的意識。

【實驗探究】

一、 合金和組成它們的純金屬的性質（光澤、顏色、硬度）比較

實驗設計如下圖。

現象：焊錫最先熔化，錫次之，鉛最后熔化；純銅留下較深的痕跡。

結論：合金一般比任一組成它的金屬熔點低；合金硬度大于組成它的純金屬。

應用：所以生產中所用的金屬材料一般采用合金材料而不是純金屬。

二、 金屬活動性順序

將Cu、Fe、Zn、Mg分別投入稀HCl和稀H2SO4中。

現象（見表1）：

表1

[實驗

序號\\實驗現象和化學反應方程式\\1\\紅色氧化鐵變成黑色粉末

高溫

Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2\\2\\錐形瓶內石灰水變混濁

Ca（OH）2+ CO2CaCO3↓ + H2O\\

3\\尾氣燃燒，火焰呈藍色

點燃

2CO + O22CO2\\]

結論：這幾種金屬的活動性大小順序為Mg > Al > Zn > Fe > Cu 。

三、 CO的還原性和鐵的冶煉原理

實驗設計如下圖，將圖1的實驗改進為圖2的實驗。

[圖2][圖1][Fe2O3][CO][HCOO][Fe2O3][水澄清石灰

][水澄清石灰

][濃硫酸][澄清

石灰水]

現象（見表2）：

表2

[金屬\\實驗現象和化學反應方程式\\Mg

\\產生大量氣泡，放熱，形成無色溶液

Mg + 2HCl=MgCl2 +H2↑

Mg + H2SO4=MgSO4 +H2↑\\Al\\反應速率由快到慢，產生大量氣泡，放熱，形成無色溶液

2Al +3 H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2↑

2Al +6 HCl = 2AlCl3 +3H2↑\\Zn\\產生較多氣泡，放熱，形成無色的溶液

Zn + 2HCl=ZnCl2 +H2↑

Zn + H2SO4=ZnSO4 +H2↑\\Fe\\產生少量氣泡，放熱，形成淺綠色的溶液

Fe + 2HCl=FeCl2 +H2↑

Fe + H2SO4=FeSO4 +H2↑\\Cu\\沒有明顯變化\\]

說明：

1. 制取CO的化學反應原理為

[HCOOH][△][濃H2SO4][CO↑+H2O。]

2. 廣口瓶中裝有一定量的石灰水，可阻止加熱Fe2O3時因CO不純可能引起發生器里的CO燃燒爆炸，起到安全保護作用。

3. 開始滴下甲酸的同時即點燃后一個酒精燈，待氣流平穩時再加熱氧化鐵。

4. 點燃尾氣的目的是防止尾氣污染，改進點燃方式可節約酒精。

改進的優點：

1．可控制反應速率，直觀效果好；

2．CO2和CO的性質形成對比；

3．現象明顯，節能環保；

4．甲酸用量少。

四、 鐵生銹的條件

操作：分別將鐵釘，A．置于干燥空氣中；B．浸沒水中；C．一半浸入水中；D．一半浸入鹽水中。

現象：

A. 鐵釘在干燥空氣中不生銹；

B. 鐵釘浸沒在水中不生銹；

C. 鐵釘在潮濕空氣中生銹；

D. 鐵釘在敞口放置的鹽水中快速生銹。

改進：如下圖。

[鐵絲][水][水][鐵絲][紗布袋中有干燥鐵屑][紗布袋中有鐵屑、水]

優點：本實驗除了可證明鐵生銹的條件外，還可以證明氧氣約占空氣體積的[15]。

結論：

1．鐵生銹的實質是鐵與空氣中的氧氣和水蒸氣等發生化學反應的過程。

2. 鐵生銹的基本條件:與O2 和 H2O 同時接觸。（鐵銹的成分很復雜，主要為氧化鐵:Fe2O3·xH2O）

五、 拓展探究

在教師的指導下學生進行分組實驗，探究銅生成銅綠的條件。

1．查閱資料。查閱資料可知銅綠的化學式是Cu2（OH）2CO3，它受熱易分解……

2．猜想與假設。據銅綠的組成和查閱的相關資料判斷，銅綠可能是銅與氧氣、水及二氧化碳共同作用而形成的。

3．設計與實驗。借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，設計“銅片銹蝕條件的探究”實驗，實驗如下圖所示 （所用銅片潔凈、光亮）。

4．實驗現象：經過較長時間的觀察，D試管中銅片最先生銹，A、B、C、E、F、G試管中銅片均無明顯現象。

5．實驗結論：猜想與假設正確。

墨守成規，以本為本，已不符合現代教學目標和要求，中學化學實驗教學必須創新。創新源于教學實踐的經驗總結，源于在失敗中不斷思考與探索，源于深入學習與靈感發揮……如何在安全的前提下對化學實驗進行拓展與創新仍需要我們不斷努力去探索。

（注：本資料獲2010 “國培計劃”中西部骨干教師培訓化學實驗創新設計一等獎）

（責編王學軍）

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