變、換實驗零件 優化化學實驗

陳海燕

[內容摘要]：現行的高中化學新教材（人教版）中，某些實驗的設計不太合理，有的現象不容易觀察，有的時間太長，有的反應速率過快，有的使用的儀器、藥品太多，過于繁瑣，還有些不符合“綠色化學實驗”的要求。實驗藥品和實驗儀器是實驗的零件，本文從變、換實驗零件入手改進、優化教材中的某些實驗。所謂“變”是變大為小，“換”則是換成更優的零件（藥品或儀器）。

[關鍵詞]：變換 零件 優化

中圖分類號：G633.8

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗形象、直觀、有趣，有利于激發學生的學習興趣，有利于提高學生學習的積極性。因此，化學實驗在高中化學教學中有著很重要的地位。然而，現行的高中化學新教材（人教版）中，某些實驗的設計不太合理，有的現象不容易觀察，有的時間太長，有的反應速率過快，有的使用的儀器、藥品太多，過于繁瑣，還有些不符合“綠色化學實驗”的要求。用較少的藥品、簡單的裝置、較短的時間實驗，并且達到最佳的實驗效果，而且產生的污染最小，這是我們化學教學中的實驗努力的方向。

一輛汽車由很多的零件組成，實驗藥品和實驗儀器便是實驗的零件，這兩者的合理、正確的選擇是實驗成功的關鍵。改進、優化實驗我從下列幾方面考慮：

變換零件一：實驗藥品。

1、變。在保證達到實驗目的的情況下，我們將盡量使用少的藥品進行實驗。這樣有助于培養學生養成節約藥品的良好習慣，更有利于環保。

在化學第一冊第三章學生實驗四中配制一定物質的量濃度的溶液，第一是配制100 mL 2.0mol/L NaCl溶液，第二是用100 mL 2.0 mol/L NaCl溶液配制100 mL 0.5mol/L NaCl溶液，這樣的實驗安排具有一定的合理性：先用固體配制一定物質的量濃度的溶液，再用濃溶液配制稀溶液，讓學生對一定物質的量濃度的溶液的配制有個全面的理解。但是也有一些不合理的地方：配制100 mL 0.5mol/L NaCl溶液只需要25 mL 2.0mol/L NaCl溶液，其余的70多mL 2.0mol/L NaCl溶液是很大的浪費。象我們學校有16個班級，一個班級就算50個人，兩人一組進行實驗，所用鹽的質量m=400×0.1L×2mol/L×58.5g/mol=4680g，浪費掉的鹽的質量將會達到4680g×0.75=3510g。僅僅一個學校就浪費了這么多，全國有多少高一學生用鹽來配制一定物質的量濃度的溶液呢？那么此時我們將采取“變大為小”的措施，把配制100 mL 2.0mol/L NaCl溶液改成配制100 mL 1.0mol/L NaCl溶液。這樣可以節約很多藥品且節省開支，同時也不會改變其實驗目的和要求，一箭雙雕，何樂而不為呢！

2、換。教材上的實驗藥品不一定是最佳的，我們可以根據實際情況替換成能夠達到實驗目的的、還有可能收到意想不到效果的藥品。

化學第二冊第五章第四節制乙炔的實驗是用水和電石進行的。電石中因含有少量鈣的硫化物和磷化物，致使生成的乙炔中因混有硫化氫、磷化氫等而呈難聞的氣味。采取怎樣的措施既能減少H2S的逸出，又能控制反應速率。基于這兩點目的：檢查裝置的氣密性良好后，我們將用CuSO4溶液代替水進行實驗，產生的H2S、PH3氣體就可以與CuSO4溶液反應而被吸收，從而減少了污染，保護了環境，同時生成的硫化銅覆蓋在電石表面，使反應比較緩和，從而獲得平穩的乙炔氣流。這種做法可謂一箭多雕：既達到了實驗要求，又鍛煉了學生的思維，而且還提高了學生的環保意識。

變換零件二：實驗儀器。

1、在不影響實驗效果的基礎上，把大零件（如大試管）“變”成小零件（小量儀器）。

化學第一冊第一章第二節中有個演示實驗：在一支試管中加入5 mL CuSO4溶液，再加入5 mL BaCl2溶液，過濾，觀察沉淀和濾液顏色。我們初中就已經知道CuSO4溶液和BaCl2溶液反應的現象是很明顯的，但這個實驗中卻需要5 mL CuSO4溶液和5 mL BaCl2溶液進行實驗。此時我們可以乘機向學生亮牌：我們若使用5 mL CuSO4溶液和5 mL BaCl2溶液進行這樣現象明顯的實驗，實驗過程中產生的Cu2+還有可能過量的Ba2+屬于重金屬離子，都是有毒的，便會對水質產生一定的污染（積少成多），為了減少對水的污染，我們可以在保證實驗現象明顯的前提下，可以在小試管加入2 mL CuSO4溶液和2 mL BaCl2溶液進行實驗即可。采用常規的小量實驗儀器和設備，用較少的藥品達到同樣的實驗效果。這樣可以節省試劑和時間，操作簡單，污染少、安全性高。

2、“換”上更加合理的、耐用的、能使現象更明顯的實驗儀器。

化學第一冊第二章堿金屬中鈉與氧氣的燃燒反應的演示實驗，教材上的方法：將一小塊鈉放在石棉網上加熱，觀察發生的現象。當鈉熔成小球后不久開始燃燒，發出黃色火焰，現象很明顯，但是產物的情況卻很難觀察，實際情況則是在石棉網上加熱看不到明顯的淡黃色固體，這是因為得到的過氧化鈉固體往往被未擦凈的煤油燃燒所產生的產物所覆蓋。但是若將石棉網這個零件換成蒸發皿進行實驗，可以很明顯地看到淡黃色固體，而且使用后的蒸發皿容易清理，可以重復使用，而石棉網卻很難清理，不能重復使用。

變換零件三：實驗藥品與儀器。

制NH3：教材的方法是將銨鹽跟消石灰混合，用酒精燈加熱使之反應制取氨氣。如此，試管很容易破裂（在學生分組實驗時每個班至少有8支大試管破裂），且反應速率慢，收集到的氣體不多，如要通過此方法收集氨氣做噴泉實驗，則效果更差。改進、優化此實驗：采用圓底燒瓶和分液漏斗組合；圓底燒瓶內裝NaOH固體，分液漏斗內裝濃氨水；原理：通過NaOH固體吸收濃氨水中少量的水，同時放出熱量，使大量的氨氣揮發出來。優點：不要加熱，操作簡單，反應速率快，產生氨氣多，噴泉實驗極易成功。

我經過反復實驗，對不合理之處進行改進、優化，在課堂教學中取得了一定的效果。這些實驗的改進、優化可以激發學生學習化學的興趣，端正嚴謹的科學態度，培養學生的實驗能力，提高節約能源、藥品原料的意識，還能增強學生的環保觀念。為此，我們在教學過程中積極改進、優化實驗教學，使其達到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1] 呂世明，中學化學實驗改進應遵循的原則，《教學月刊》1994年

[2] 高級中學課本《化學》第一冊、第二冊，人民教育出版社

[3] 舒繼青，實驗設計教學中應注意的幾個問題，《教學月刊》1992年

[4] 強美鳳，學生實驗應強化四種意識，《中學化學教學參考》2005年