人教版九年級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

◆李和東

作者：李和東，東平縣接山鎮(zhèn)第一中學(xué)。

在人教版新教材使用過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)素材有些欠缺和不足。教材是教師開展教學(xué)活動(dòng)的藍(lán)本，是學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí)的源泉。因此，實(shí)驗(yàn)素材的選擇上就應(yīng)該考慮實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可操作性。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)對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們形成化學(xué)概念、鞏固化學(xué)知識(shí)、獲得化學(xué)技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有非常重要的作用。筆者在教學(xué)過程中將部分實(shí)驗(yàn)的操作加以改進(jìn)和創(chuàng)新，收到良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1 對(duì)蠟燭及其燃燒的探究

教材第12頁(yè)：

（2）……分別取一個(gè)干燥的燒杯和一個(gè)用澄清的石灰水潤(rùn)濕內(nèi)壁的燒杯，先后罩在蠟燭火焰的上方，仔細(xì)觀察燒杯壁上分別有什么現(xiàn)象發(fā)生……

（3）熄滅蠟燭，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生？用火柴去點(diǎn)蠟燭剛熄滅時(shí)的白煙，如圖1-12（略）所示，蠟燭能否重新燃燒？

1.1 實(shí)驗(yàn)分析

1）澄清的石灰水的有效成分為Ca(OH)2，Ca(OH)2在水中的溶解度是很小的（在20 ℃時(shí)的溶解度為0.17克），并且隨著溫度的升高而減少[從人教版九年級(jí)《化學(xué)》下冊(cè)37頁(yè)圖9-13（略）可以看出]。經(jīng)過實(shí)際測(cè)量，用手拿著燒杯罩在火焰的上方感覺到燙手時(shí)，燒杯內(nèi)的平均溫度為37 ℃，此時(shí)的溶解度為0.14克。而這0.14克Ca(OH)2是溶解在100克水中，所以，用來潤(rùn)濕燒杯內(nèi)壁的Ca(OH)2就很少了。

2）燒杯內(nèi)的溫度逐漸升高，水分很快就蒸發(fā)了，Ca(OH)2就會(huì)析出來。Ca(OH)2和CO2反應(yīng)生成CaCO3白色沉淀，最后得到的白色沉淀是Ca(OH)2和CaCO3固體的混合物，并不是全部是CaCO3固體。

3）筆者經(jīng)過多次實(shí)際實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)壁的水分蒸發(fā)以后，根本觀察不到白色的粘附物，所以很難得出有CO2氣體生成的結(jié)論。

4）在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，要把蠟燭熄滅后產(chǎn)生的白煙點(diǎn)燃的操作難度較大，很多教師和學(xué)生很難做成功。其原因在于：①吹滅或扇滅時(shí)很多的白煙擴(kuò)散開，火柴不容易點(diǎn)燃；②焰芯周圍的溫度低，達(dá)不到著火點(diǎn)，所以用火柴很難點(diǎn)燃。

1.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1）取一個(gè)干燥的燒杯罩在火焰的上方，可以觀察到燒杯內(nèi)壁有細(xì)小的水珠產(chǎn)生，由此證明蠟燭燃燒的產(chǎn)物中有水生成。

2）用一個(gè)集氣瓶罩在火焰的上方大約幾分鐘的時(shí)間（裝置見圖1），迅速用一塊干燥的玻璃片蓋在燒杯口上，將燒杯放在桌面上，將少量的澄清的石灰水倒在燒杯中，振蕩，可以觀察到澄清的石灰水變渾濁，由此可以證明蠟燭燃燒的產(chǎn)物中有CO2生成。

3）用一個(gè)酒精燈的燈帽蓋滅，迅速移開，用點(diǎn)燃的火柴接近白煙就可以把白煙點(diǎn)燃（裝置見圖2）。

圖1

圖2

2 探究吸入的空氣和呼出氣體中的水蒸氣的實(shí)驗(yàn)

教材第16頁(yè)：

取兩塊干燥的玻璃片，對(duì)著其中的一塊呼氣，觀察玻璃片上水蒸氣的情況，并與另一塊放在空氣中的玻璃片作比較。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺陷

1）實(shí)驗(yàn)操作在開放體系中完成。

2）人體呼出的氣體接近于人的體溫，而按教學(xué)進(jìn)度，開展本實(shí)驗(yàn)的時(shí)間是9月份，9月份的氣溫低，玻璃片上的水珠是由于呼出的氣體中的水蒸氣發(fā)生液化現(xiàn)象所致。另外，冷而干燥的燒杯放在空氣中也可以產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象。所以，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論缺少說服力。在廣東、浙江、海南等9月份溫度高的地區(qū)做此實(shí)驗(yàn)，效果不明顯，甚至觀察不到這個(gè)現(xiàn)象。因此，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論缺少說服力。

圖3

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

青霉素瓶（帶瓶塞）；少量冰渣；吸管。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作步驟

1）將青霉素瓶的瓶塞打開，其中的一只在空氣中靜置2分鐘，塞緊瓶塞。

2）用吸管對(duì)另外的一只瓶子內(nèi)吹氣約2分鐘，迅速塞緊瓶塞。

3）將兩只瓶子浸沒在冰渣中約2分鐘，裝置見圖3。

4）取出瓶子，用吸水紙將瓶子的外壁擦干凈，可以觀察到對(duì)著吹氣的瓶子內(nèi)壁附著的水珠比盛空氣的瓶子多。由此可以證明：人體呼出氣體中的水蒸氣比吸入的空氣中的水蒸氣多。

2.4 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

1）實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，材料易得，實(shí)驗(yàn)室僅需要提供少量的冰渣即可完成一個(gè)班的分組實(shí)驗(yàn)。

2）空氣和呼出氣體分別被密封在兩只瓶子中，不受外界影響。

3）設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更具有說服力。

3 空氣中氧氣含量的測(cè)定

3.1 測(cè)定方法的缺陷

1）實(shí)驗(yàn)時(shí)都要在瓶外點(diǎn)燃紅磷，再伸入瓶中，燃著的紅磷放出的熱量使瓶?jī)?nèi)的空氣膨脹，有一部分空氣被排除了，增大了實(shí)驗(yàn)的誤差。

2）瓶子上部的氧氣沒有反應(yīng)完，進(jìn)一步增大了實(shí)驗(yàn)的誤差。

圖4

圖5

3）在點(diǎn)燃紅磷時(shí)產(chǎn)生的白煙污染了教室里的空氣，不利于師生的健康。

3.2 測(cè)定方法的改進(jìn)

【方法1】裝置如圖4所示。取一只大的試管，將一只注射器的針頭倒穿過橡皮塞，針尖又插入橡皮塞中，然后塞緊橡皮塞，用紅色水性筆將試管平均分成五等分；實(shí)驗(yàn)時(shí)取足量的白磷放入試管底部，塞緊橡皮塞；用試管夾夾住具支試管在熱水中加熱片刻，白磷即可燃燒，產(chǎn)生濃濃的白煙；待白磷熄滅并冷卻后，將試管倒置在水槽中，打開針尖上的橡皮塞，水在大氣壓強(qiáng)的作用下就會(huì)進(jìn)入試管中，流進(jìn)試管的水量十分接近試管容積的1/5。

【方法2】裝置如圖5所示。在一個(gè)廣口瓶中放入一塊銅片，并將瓶子平均分成五等分，在銅片上放一塊吸干的白磷，塞好橡皮塞，用止水夾將乳膠管夾緊；將瓶子放在熱水中加熱，可以觀察到白磷在瓶子中燃燒，產(chǎn)生濃濃的白煙；待瓶子完全冷卻后，打開止水夾，可以觀察到燒杯中的水進(jìn)入到瓶子中。測(cè)得氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)接近1/5。

【方法3】定量測(cè)定空氣中氧氣的含量。

1）器材：集氣瓶、燃燒匙、60毫升注射器、水、紅磷。

2）實(shí)驗(yàn)步驟（實(shí)驗(yàn)裝置見圖6）：

圖6

①事先量出集氣瓶的實(shí)際體積V1；

②先在注射器中抽取60毫升水，將針頭穿過橡皮塞；

③在燃燒匙中加入適量的紅磷，迅速插入集氣瓶中；

④將燃燒匙放在酒精燈上，將紅磷點(diǎn)燃，迅速伸入集氣瓶?jī)?nèi)，可以看到注射器中活塞慢慢往下移；

表1

⑤活塞停止時(shí)，記下此時(shí)的體積為V2，用V2/V1，就可以算出氧氣在空氣中的體積。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理見表1。

3）實(shí)驗(yàn)說明。

①燃燒匙接觸的面積小，有一小部分的氧氣是不能參加反應(yīng)的。陜西師范大學(xué)的張貞、楊承印采用KY-2B型指針式控氧儀測(cè)得集氣瓶?jī)?nèi)剩余氧氣的平均含量為2.45%。也就是說，不管采用過量的白磷或紅磷，瓶?jī)?nèi)的氧氣始終無法反應(yīng)完，最后得到的結(jié)論都是一個(gè)約數(shù)——21%。

②采用教材上的裝置，冷卻集氣瓶所需要的時(shí)間大約為20分鐘，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的影響。用改進(jìn)裝置則可以觀察注射器的活塞“動(dòng)態(tài)”的慢慢的下降的過程。通過注射器的示數(shù)變化來測(cè)定氧氣的含量。

【方法4】實(shí)驗(yàn)裝置見圖7。

圖7

1）器材：鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、U形管、橡皮塞、酒精燈、銅絲、火柴、水、白磷、鑷子。

2）實(shí)驗(yàn)步驟。

①將銅絲錘扁成“勺”狀，穿過橡皮塞，在“勺”中放一粒白磷。

②在U形管中加適量的水，在一端留一段空氣柱，將橡皮塞塞入U(xiǎn)形管，將空氣柱平均分成5等分，用紅色膠圈作標(biāo)記。

③點(diǎn)燃酒精燈，加熱銅絲，可以觀察到白磷燃燒起來，產(chǎn)生大量的白煙，空氣柱中的水位逐漸上升，到達(dá)大約1/5處。

3.3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

1）具有科學(xué)性和可操作性，測(cè)得的氧氣的體積十分接近瓶子容積的1/5。

2）減少了在酒精燈上點(diǎn)燃和伸入瓶中等步驟，不會(huì)污染室內(nèi)的空氣，有利于保護(hù)師生的健康，符合環(huán)保理念。

3）裝置的氣密更好，操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象直觀明顯，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中值得推廣。

圖8

圖9

4 硫在氧氣中燃燒

教材第34頁(yè)：

在燃燒匙里放少量的硫，加熱，直到發(fā)生燃燒，觀察硫在空氣中燃燒時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。然后把盛有燃著硫的燃燒匙伸進(jìn)充滿氧氣的集氣瓶里，再觀察硫在氧氣里燃燒時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。比較硫在空氣里和在氧氣里燃燒有什么不同。（裝置見圖8）

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺陷

1）取用的硫粉質(zhì)量大，產(chǎn)生的SO2多。

2）燃燒匙要遮擋部分火焰，影響實(shí)驗(yàn)觀察的效果。

4.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法（裝置見圖9）

1）用玻璃棒代替燃燒匙。

2）先在集氣瓶中加入適量的氫氧化鈉溶液用來吸收產(chǎn)生的SO2氣體。用玻璃棒在酒精燈上加熱至發(fā)燙，蘸上少許的硫粉，可以觀察到硫粉在空氣中燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰；然后迅速伸入氧氣瓶中，可以觀察到產(chǎn)生藍(lán)紫色的火焰。

3）產(chǎn)生的SO2氣體用氫氧化鈉溶液吸收，避免污染室內(nèi)空氣，保護(hù)師生的健康。

人民教育出版社出版的教材，是國(guó)家出版的主流教材，是很多地區(qū)高考和中考命題的主要依據(jù)。因此，更應(yīng)該以一種開放的心態(tài)吸收當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)秀成果。