改進(jìn)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的幾種方法

李飛雁

（江蘇省運(yùn)河中學(xué)初中部 江蘇 邳州 221300）

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，幫助學(xué)生形成概念，獲得知識和技能，培養(yǎng)觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ€有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。

演示實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，但教材中的一些演示實(shí)驗(yàn)有時不能達(dá)到理想的效果。因此對演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)很有必要，通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。［1］

下面是我在實(shí)踐中總結(jié)的改進(jìn)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的幾種方法。

一、將實(shí)驗(yàn)化繁為簡

演示實(shí)驗(yàn)在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，要直觀、顯明、省時、準(zhǔn)確、安全。對教材中演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化繁為簡，往往會產(chǎn)生很好的實(shí)驗(yàn)效果，并且能節(jié)約時間。

例如：鋅和硫酸反應(yīng)時，需要觀察產(chǎn)物ZnSO4的結(jié)晶。教材設(shè)計的是用蒸發(fā)皿蒸發(fā)反應(yīng)后的溶液得到結(jié)晶，復(fù)雜費(fèi)時。我對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，用玻璃棒沾取ZnSO4溶液，將其在酒精燈上加熱，很快有一層白色固體析出在玻璃棒上，現(xiàn)象十分明顯，時間只用了不到一分鐘。

再比如：H2還原CuO的實(shí)驗(yàn)。用圖1裝置進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。方法為：用向下排空法收集一試管H2，把燒紅的銅絲在空氣中稍待片刻變?yōu)楹谏螅⒓瓷烊朐嚬苤校R上可看到黑色銅絲變?yōu)榧t色，同時管壁有水珠出現(xiàn)。此實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，快而明顯，可重復(fù)操作；還可證明氫氣的密度比空氣小，更能引起學(xué)生的興趣；也能用于分組實(shí)驗(yàn)。在分組實(shí)驗(yàn)時，用教材中設(shè)計的實(shí)驗(yàn)，試管壁常常會沾染紅色銅很難清除，造成試管報廢，影響學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的正常開展。［2］

二、將實(shí)驗(yàn)多步組合

1．多個實(shí)驗(yàn)并行演示

例如：MnO2對KClO3分解的催化作用組合實(shí)驗(yàn)。取三支試管分別加入KClO3、MnO2、KClO3和 MnO2的 混 合物（圖2），并排固定在同一鐵夾上，用酒精排燈對三支試管同時加熱，將三根帶火星的衛(wèi)生香，同時伸入三支試管中，通過衛(wèi)生香復(fù)燃快慢的現(xiàn)象讓學(xué)生觀察放出O2的時間，思考MnO2的作用，引出催化劑的概念。本實(shí)驗(yàn)5分鐘便可完成，省時、對比性強(qiáng)，效果好。

再如：酸溶液使石蕊和酚酞的變色、堿溶液使石蕊和酚酞的變色，這些實(shí)驗(yàn)同時做，易使學(xué)生記住這些顏色的變化和區(qū)別，從而比較出酸和堿的性質(zhì)的不同；用多種金屬和一種酸同時反應(yīng)，易比較反應(yīng)速率的快慢；NaOH和FeCl3、NaOH和CuSO4的實(shí)驗(yàn)同時演示，四種不同顏色變化能引起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣和注意；同時制備懸濁液、乳濁液和溶液，易比較它們的區(qū)別；在較高溫度下將NaCl飽和溶液和KNO3飽和溶液同時降溫，KNO3大量析出而NaCl則幾乎不析出，易讓學(xué)生理解結(jié)晶的兩種不同原理和方法……

2．多步實(shí)驗(yàn)組合在一起同時進(jìn)行

例如：圖3的裝置可將H2的制法、H2還原CuO和H2的燃燒三個實(shí)驗(yàn)組合在一起。點(diǎn)燃管口a做H2可燃性實(shí)驗(yàn)；b處盛CuO可作H2還原CuO的實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)裝置用在復(fù)習(xí)時效果更好。［3］

再如，用H2O2制取O2和O2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置可以組合為圖4裝置進(jìn)行。這個裝置多步組合、化繁為簡，還可隨時添加H2O2使其持續(xù)反應(yīng)。特別是在做鐵絲燃燒的實(shí)驗(yàn)時，由于氧氣源源不斷地提供，更容易成功。

圖2

三、對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)

對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)具有積極的意義，有時能起到意想不到的效果。

例1：加熱試管中的火柴頭的爆燃實(shí)驗(yàn)（滬教版）。

此實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)是：

1．試管的大小、及火柴多少需精密控制，試管稍大或火柴少都容易失敗。

2．塞子松緊也不好把握。緊了，試管容易爆炸；松了，塞子彈不出去。

3．塞子即便彈出，學(xué)生往往認(rèn)是由試管中空氣受熱膨脹造成。

4．可能會造成試管爆裂和產(chǎn)生較大的響聲，使學(xué)生極度緊張。

由于存在以上缺點(diǎn)，一些老師干脆不做該實(shí)驗(yàn)。我把該實(shí)驗(yàn)改為微型實(shí)驗(yàn) （圖5）：用直徑3毫米，長5厘米的玻璃管，在酒精噴燈上將一端加熱熔化封堵制成“微型試管”。實(shí)驗(yàn)時將一根火柴插入“微型試管”的底部，用鑷子夾住試管對其底部加熱，火柴燃燒，立即被彈出。改進(jìn)后十分安全、操作簡單、成功率極高。

例2：測定空氣中氧氣體積（滬教版）的實(shí)驗(yàn)。將紅磷換為白磷，廣口瓶換為大試管（圖6）。實(shí)驗(yàn)時把放有白磷的試管，放入熱水中，白磷自燃，冷卻后打開止水夾，實(shí)驗(yàn)完成。由于試管較長，進(jìn)入試管的水的體積變化更接近1／5，結(jié)果準(zhǔn)確，現(xiàn)象明顯。

四、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化知識

對一些實(shí)驗(yàn)可以在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上補(bǔ)充，以增強(qiáng)學(xué)生對這方面知識的理解和深化。

例1：在學(xué)習(xí)“燃燒的條件”時，可補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)：

1．當(dāng)銅片上的白磷燃燒時，用小燒杯罩住白磷，火焰熄滅，拿開燒杯白磷又燃燒（圖7），能更好的說明燃燒必須和氧氣接觸；

2．把熱水中的白磷用漏斗罩住再通入氧氣，熱水中的白磷即燃燒起來，火光閃爍（注意是在水底），煙霧彌漫并發(fā)出“撲撲”的響聲，出現(xiàn)“水火相溶”的美妙奇觀（圖8）。

學(xué)生驚呼：“水底也能燃燒！真的太驚奇了！”

此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，直觀性強(qiáng)，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更使學(xué)生對物質(zhì)燃燒的條件有特別深刻的認(rèn)識。

例2：在講濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)時，盡管反復(fù)強(qiáng)調(diào)：一定要把濃硫酸倒入水中，邊倒邊攪拌，不可把水倒入濃硫酸中，可仍有不少學(xué)生半信半疑。為此我補(bǔ)充了如下實(shí)驗(yàn)：在一小燒杯中先倒入濃硫酸，再用一個帶橡皮塞的玻璃鐘罩罩住，橡皮塞上裝吸滿水的大號膠頭滴管。擠壓膠頭，將水滴入小燒杯中，瞬間就可以看到燒杯中酸液四濺、霧氣騰騰 （圖9）。學(xué)生們驚呼：“太危險了！”此時學(xué)生對教師的話真是太信服了！幾分鐘的實(shí)驗(yàn)勝過千言萬語。［4］

五、增設(shè)必需的實(shí)驗(yàn)，

有些實(shí)驗(yàn)教材雖未安排，但對于重要的知識，增加是必要的。

例如：用石灰石和濃硫酸反應(yīng)制取CO2是不可行的。如何讓學(xué)生相信和領(lǐng)會？可增做石灰石和硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生會看到只有剛開始冒出一點(diǎn)點(diǎn)氣泡反應(yīng)便停止了。對此結(jié)果，學(xué)生會產(chǎn)生疑問，教師再引導(dǎo)學(xué)生分析，就很容易弄明白了。

再如：NaOH和CO2反應(yīng)是沒有現(xiàn)象的。能否反應(yīng)？教材是直接給出能反應(yīng)的答案，并寫出反應(yīng)方程式，這難以使學(xué)生信服，因此很有必要增設(shè)此實(shí)驗(yàn)。我采用“噴泉實(shí)驗(yàn)”，來證明它們確實(shí)發(fā)生反應(yīng)了 （圖 10）。在250mL圓底燒瓶中先加入約3gNa2CO3粉末，然后緩緩倒入約20%的鹽酸溶液，晃動燒瓶，直至不冒氣泡時為止，此時燒瓶中充滿了CO2，再往燒瓶中倒入約8mL40%的濃NaOH溶液，迅速塞上連有導(dǎo)管、止水夾的橡皮塞，晃動燒瓶，使其充分反應(yīng)，然后將它倒置在鐵圈上，打開止水夾，可觀察到水很快進(jìn)入燒瓶且變?yōu)榧t色，形成美麗的噴泉！學(xué)生會立即得出這是CO2被反應(yīng)完的緣故。此時再分析CO2和NaOH的反應(yīng)及方程式的書寫便水到渠成。

六、電腦模擬實(shí)驗(yàn)

對一些危險的、有毒的、復(fù)雜的、多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)或微觀粒子運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)可用計算機(jī)進(jìn)行模擬。

例如：CO還原CuO的實(shí)驗(yàn)，可用Authorware課件或flash課件進(jìn)行模擬錯誤操作的步驟。如：先加熱再通CO會出現(xiàn)什么情況？“砰”的一聲，試管炸得粉碎，好像真的一樣，但有驚無險。這種交互模擬實(shí)驗(yàn)會留給學(xué)生更深的感受。

［1］ 范子清．淺談指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計 ［J］．化學(xué)教學(xué)，2004，（6）

［2］ 李德前，趙紅．指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置［J］．化學(xué)教學(xué)，2006，（5）

［3］ 王金龍，唐玉露．組合式氣體試驗(yàn)裝置的特點(diǎn)及設(shè)計策略［J］．化學(xué)教學(xué)，2007，（3）

［4］ 趙紅，谷麗．例談中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新［J］．中國教育技術(shù)裝備，2005，（5）