微粒性質教學中實驗的改進與應用

吳玉芬

摘要：化學是一門以實驗為基礎的科學，對于較難理解的微觀概念，應結合學生熟悉的現象和已有的知識、經驗，創設生動直觀的情境，從分析身邊的一些現象和簡單實驗入手，開展教學活動。在課堂教學中，對教材中配套的實驗進行適當的改進，使實驗操作更簡單，為學生提供更多的親手做實驗的機會，可以對學生的化學學習起到很大的促進作用。

關鍵詞：微粒性質;實驗改進;操作簡單;節約環保;多種應用

文章編號：1008-0546（2018）12-0086-02中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.028

義務教育化學課程標準指出，化學是一門以實驗為基礎的科學，化學實驗對于化學課程目標的全面落實具有重要作用。在教學中應高度重視和加強實驗教學，充分發揮實驗的教育功能。有條件的學校盡可能多地為學生提供做實驗的機會;條件有限的學校，可采取教師演示實驗或利用替代品進行實驗，鼓勵開展微型實驗、家庭小實驗等 [1]。物質構成的奧秘這一章學習內容比較抽象，對于較難理解的微觀概念，應結合學生熟悉的現象和已有的知識、經驗，創設生動直觀的情境，從分析身邊的一些現象和簡單實驗入手，開展教學活動 [2]。因此，為了探究微粒的性質，教材中配套設置了兩組演示實驗，通過對實驗現象產生的原因進行假設、分析，從而得出構成物質微粒的性質。經過多次教學實踐，為了便于學生參與實驗，進一步促進學生的化學學習，本人對這兩組實驗分別做了一些改進。

一、探究微粒運動實驗的改進

1.創意來源

上教版九年級化學教材中探究微粒運動的實驗 [3]（如圖1所示），【實驗1】向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1～2滴濃氨水，觀察現象。【實驗2】在燒杯C中重新配制甲溶液。在燒杯B中加入3～5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察現象。同時可以在實驗2的大燒杯外增加一個裝有滴入酚酞的水的燒杯D，與大燒杯內的燒杯C進行對比。

上述實驗在具體操作時，儀器裝置需要擺放在固定的展臺上，不便于移動展示實驗現象。因此，為了使裝置便于移動展示，操作更簡單，讓學生更迅速地看到明顯現象，受微景觀生態瓶啟發，將該實驗做了如下改進。

2.實驗裝置

（1）實驗用品

實驗儀器（用具）：錐形瓶、鐵絲、橡皮塞、膠頭滴管、鑷子、表面皿、剪刀、脫脂棉花、濾紙。

實驗藥品：無色酚酞試液、濃氨水。

（2）裝置的制作：先用剪刀將濾紙剪成若干朵小花，再取三至四朵濾紙花固定在鐵絲上，將鐵絲的一端插入橡皮塞，制成一株鐵絲花，然后將橡皮塞旋進錐形瓶中。

（3）實驗裝置圖：（如圖2所示）

3.實驗原理

（1）氨氣溶于水形成氨水;濃氨水有揮發性，揮發出氨氣;無色酚酞試液沒有揮發性。

（2）氨氣由氨氣分子構成，揮發出的氨氣分子是不斷運動的。

（3）氨水顯堿性，能使無色酚酞試液變成紅色。

4.實驗步驟與現象

（1）取無色酚酞試液各1滴滴在每一朵濾紙花上。

（2）取一株鐵絲花放入錐形瓶中并旋緊橡皮塞倒置于桌面（如圖2中裝置A所示），過一段時間后，觀察到其中的濾紙花始終沒有變色。

（3）在表面皿上放一小團棉花，在棉花團上滴3～4滴濃氨水，用鑷子將棉花團放在另一株鐵絲花的橡皮塞上，然后放入錐形瓶并旋緊橡皮塞倒置于桌面（如圖2中裝置B所示），過不到半分鐘，很快就觀察到其中的濾紙花從下到上依次變成紅色。

5.設計特色

（1）改進實驗中裝置A的作用是與裝置B對比，排除錐形瓶中空氣對實驗產生的干擾。

（2）改進后的實驗操作簡單，使用的藥品量少，產生現象的速度較快，對比明顯。同時因為裝置相對小而密封，可以在教室中移動展示，同時減少了氨氣在教室中的揮發，更美觀環保。另外，將裝置中的錐形瓶替換成無色礦泉水瓶，可節約成本，也可以用于學生進行分組實驗。

（3）利用改進后的實驗裝置，結合微粒是運動的、酸溶液能使紫色石蕊試液變紅色等知識，將紫色石蕊試液滴在濾紙花上，將濃鹽酸滴在棉花團上，一段時間后觀察到鐵絲上的濾紙花從下到上依次由紫色變成紅色，可用于證明濃鹽酸具有揮發性。此外，若將濃鹽酸換成濃硫酸，可以通過實驗對比證明濃硫酸沒有揮發性。

二、探究微粒之間有空隙實驗的改進

1.創意來源

上教版九年級化學教材中探究微粒間有空隙的實驗 [3]（如圖3所示），【實驗1】取一根約30cm長一端封口的細玻璃管，先往玻璃管中加入滴有紅墨水的水，使其充滿玻璃管容積的1/2，再滴入無水酒精使其充滿玻璃管。用手指堵緊開口的一端，顛倒數次，觀察現象。【實驗2】取兩支大小相同的醫用注射器，將栓塞向外拉，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推入，觀察哪一支注射器內的物質容易被壓縮？

上述實驗請學生上臺演示，實驗1中購買的30cm長一端封口的玻璃管較細，由于管內外氣壓的關系，學生往玻璃管中滴入液體速度慢且容易產生空氣柱。實驗2中兩支注射器分別吸取等體積的空氣和水后，要用手指頂住注射器末端的小孔，再將栓塞慢慢推入，學生在做時容易出現手指堵小孔不嚴實，同時另一個手使不上力的情況。針對這些現象，將該實驗做了如下改進。

2.實驗裝置

（1）實驗用品

實驗儀器（用具）：玻璃導氣管、膠頭滴管、橡皮塞、醫用注射器、棉線、輕質粘土、粗鐵絲。

實驗藥品：水、無水酒精、紅墨水。

（2）裝置的制作：

①取一根20cm長的玻璃導氣管，再取一根與導管等長的棉線對折后找到導管的中點，在中點部位系上棉線，然后取一小團輕質粘土封住導管一端，待粘土干燥后備用。

②取兩個橡皮塞，分別用粗鐵絲在橡皮塞上各扎一個小孔備用。

3.實驗原理

（1）水由水分子構成，酒精由酒精分子構成，水分子和酒精分子都是不斷運動的。

（2）水分子之間有空隙，酒精分子之間也有空隙，水和酒精混合時兩種分子互相填補了彼此的空隙，所以水和酒精混合后得到液體總體積小于水與酒精的體積之和。

（3）在固體和液體中，微粒之間的空隙比較小，在氣體物質中，微粒之間的空隙比較大，所以氣體往往容易被壓縮，固體和液體物質不易被壓縮。

4.實驗步驟與現象

（1）取自制的一端封口的玻璃管，先用膠頭滴管將混有紅墨水的水滴入管中至棉線處，再將無水酒精滴入至充滿玻璃管，用手指堵住管口來回顛倒數次，觀察到液體總體積減小且液體全部變成了淡紅色。

（2）取兩支大小相同的醫用注射器，分別吸入等體積的空氣和水，將兩個橡皮塞放在桌面上，有小孔一面朝上，然后分別將吸有空氣和水的注射器末端插入橡皮塞的小孔中，同時將栓塞慢慢推入。觀察到受壓后吸入的空氣的體積明顯減小，而吸入的水的體積幾乎不變。

5.設計特色

（1）用玻璃導氣管和輕質粘土制作的儀器完成實驗1，不需要另外購買，節約成本，而且可以自己選擇比買的細玻璃管粗一點的玻璃管，可以直接將液體倒入，液體加入速度快且不會形成空氣柱，節約實驗的時間;用輕質粘土來封住玻璃管的一端，比用酒精噴燈熔封更簡單安全。此外，可以鼓勵學生使用塑料吸管和輕質粘土制作儀器做家庭小實驗，做到人人參與，大大調動了學生學習化學的積極性。

（2）將注射器末端插入橡皮塞中再推動栓塞，可以避免因手指沒有堵住而導致實驗失敗，而且有了著力點，學生在推動栓塞時也能更好地使力，實驗更方便、操作更簡單。

在平時的教學中注重和加強實驗教學，盡量多地設計一些操作簡單且學生易上手的實驗，將大儀器改成小儀器，將不可移改成可移，同時開發生活中一些廢棄資源的再利用，比如用眼藥水瓶代替滴管，塑料吸管代替玻璃導管，礦泉水瓶代替錐形瓶，注射器代替分液漏斗等等，達到節約環保的目的。

上述實驗的改進是本人在教學過程中產生的一些想法與做法，目的是為了讓實驗更好地服務于教學，為學生提供更多的親手做實驗的機會，讓學生有更多的機會主動地體驗科學探究的過程，從而促進學生的化學學習。

參考文獻

[1]? 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012：34-53

[2]? 王祖浩主編.義務教育教科書化學九年級上冊教師教學指導書（第1版）[M].上海：上海教育出版社，2013：62-65

[3]? 王祖浩，王磊主編.義務教育教科書化學九年級上冊（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：62-64