設計創新實驗突破教學難點

　　摘要：介紹了為突破氣體摩爾體積教學難點而設計的幾個創新實驗，簡述了創新實驗在概念教學中的重要作用。
　　關鍵詞：氣體摩爾體積；創新實驗；概念教學
　　文章編號： 1005–6629(2012)4–0054–02 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B
　　氣體摩爾體積教學具有涉及概念多、原理抽象、難懂等特點，同時又是學習有關氣態反應物和生成物的相關化學計算及學習化學反應速率和化學平衡的基礎，故是高一化學教學的重點和難點。然而，剛剛步入高中的學生形象思維占有相對的優勢，抽象思維能力比較薄弱，教學時需要教師把抽象的問題具體化、形象化，幫助學生理解概念，掌握概念的內涵和外延。所以，宜采用實驗教學方法，現將筆者設計的幾個創新實驗介紹給大家，以期拋磚引玉。
　　 1 實驗設計
　　1.1 探究“等物質的量的氣體的體積近似相等”實驗
　　（1）計算：在相同情況下，0.212 g Na2CO3、0.13 g Zn分別與等體積足量鹽酸反應，產生氣體的物質的量分別為多少？
　　（2）預測：相同條件下，等物質的量的 CO2和 H2所占體積大小的關系？
　　（3）實驗：安裝好如圖1所示裝置，檢查裝置的氣密性后，向錐形瓶加入0.13 g Zn，安裝好儀器，將分液漏斗中足量鹽酸（已知體積）一次全部注入錐形瓶，當反應停止后，溫度降至室溫，觀察注射器的讀數約為49 mL，做好記錄。將錐形瓶中的鋅粒換成0.212 g Na2CO3，安裝好儀器，向錐形瓶加入足量的鹽酸（與前面實驗所加的鹽酸體積相同），如前面實驗操作，產生氣體體積約48.5 mL。根據理想氣體狀態方程進行計算，25 ℃時0.2 mol氣體的體積為48.9 mL，與實驗結果相吻合。
　　（4）結論：在相同條件下，等物質的量CO2和H2體積大致相同，所以1 mol不同氣體體積大致相同。
　　（5）注意事項：①必須用恒壓分液漏斗，否則測出氣體的體積要比實際體積偏大；②注射器活塞松緊合適，即盡量減小摩擦力，同時保證密閉。若摩擦力大，可適當加一些潤滑油。
　　設計意圖：本實驗為創新實驗，在課前經過多次驗證，裝置具有可靠性，碳酸鈉和鋅的質量用分析天平稱量，保證了稱量的準確46893110864c14acb3328bdcc8120a50性，在實驗過程中學生能直觀、定量了解到相同物質的量氣體在相同條件下體積基本相同，與氣體的種類無關。
　　1.2 溫度對氣體體積的影響
　　按照圖2的裝置安裝好儀器，打開彈簧夾，使U形管兩側的液面相平，關閉U形管，如圖2-a。雙手握住燒瓶，出現圖2-b的現象。
　　設計意圖：通過實驗學生看到了升高溫度，氣體的體積增大。
　　1.3 氣體的物質的量對氣體體積的影響
　　按圖3-a安裝好實驗儀器，檢查裝置的氣密性后，將注射器的活塞由刻度3移動到刻度2，可觀察到的圖3-b裝置的實驗現象。
　　實驗注意事項安裝膠塞時要拔掉注射器活塞，否則U形管兩邊的液面不等。實驗時再安裝活塞。
　　注意事項：①選擇壓強計的度數要準確，打開膠帽時，壓強正好為1.1×105 Pa；②壓縮活塞使其體積變為原來的一半，立即將活塞固定，再讀壓強計的讀數。
　　設計意圖：通過實驗，使學生體會到增大壓強，氣體的體積縮小；減小壓強，氣體的體積增大，并且壓強與氣體的體積成反比。本實驗也證實了氣體分子間存在著較大的距離。
　　上述2、3、4三個實驗表明，其他條件不變時，溫度升高，氣體體積增大；壓強變大，氣體體積減小，且壓強與氣體體積成反比。氣體分子數目越多，氣體體積越大。當溫度、壓強一定時，氣體的摩爾體積為一定值。
　　1.5 等量的固體和氣體的體積比較
　　圖5為碘升華球，加熱碘升華球中固體碘的部位，立即看到紫紅色的氣體充滿了容器。
　　注意事項：加熱碘升華球時要使其均勻受熱，然后再集中加熱固體碘部位，否則會引起儀器破裂。
　　設計意圖：使學生體驗到等質量的固體和氣體比較，氣體的體積遠大于固體的體積，說明氣體分子之間的距離遠遠地大于固體分子間的距離。
　　 2 教學反思
　　我國著名化學教育家傅鷹教授曾說過：“實驗是最高法庭”。課堂教學的實踐證明，概念教學設計相應的恰當的實驗，會起到事半功倍的效果。在氣體摩爾體積的教學中，通過做好上述幾個實驗，可使學生深刻理解1 mol固、液體體積各不相同，且體積遠小于1 mol氣體的體積，從理論與實驗相結合的角度說明無論相同還是不同物質，不同狀態時體積不同，為學生學習影響固體、液體、氣體體積大小的因素提供了直觀依據。并且還使學生能夠從微觀角度解釋相關的問題。
　　利用創新實驗，將抽象的微觀問題轉化為宏觀的實驗現象，通過對實驗現象的分析、歸納整理等思維過程，使學生體驗由具體到抽象，再由抽象到具體的思維過程。這是在概念教學中的一個非常重要的教學策略。
　　參考文獻：
　　[1]徐建春.化學創意實驗的設計與教學應用[J].化學教學，2008，（8）：32~34.