淺談微型化實驗在化學教學中的應用

王凱

【摘要】介紹微型化學實驗的概念和現實意義，通過幾則典型微型化實驗應用的例子凸顯了微型化實驗的優勢，提出了如何將微型化學實驗更好地應用于教學中的建議。

【關鍵詞】微型化實驗 化學實驗 實驗改進

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）16-0158-01

一、背景分析

化學學科是一門以實驗為基礎的學科，高中階段化學科學習過程中涉及到大量的化學實驗，對于幫助學生學習化學知識，培養學生化學素養有著重要的作用。隨著各地經濟不斷發展和政府教育部門不斷投入，中學化學實驗的開設質量有了很大進步，但仍然存在投入不足，發展不平衡等問題，在這種現實情況下，發展微型化實驗對促進中學化學教學有著積極作用。

二、微型化實驗概念簡介

微型化實驗，在上世紀80年代初起源于美國，主張實驗使用小型或者微型儀器和少量試劑或藥物。試劑的用量為常規實驗劑量的1/10～1/1000，儀器的體積約為常規儀器體積1/10，成套設備（藥）組合在體積很小的實驗盒中，學生可人手一套進行實驗，便于攜帶、使用和管理。它是以“綠色化學”為核心的化學實驗的新技術和新方法。它被稱為化學教育的創新。

三、微型化學實驗的意義

與常規化學實驗相比，微型化學實驗具有以下優點。

1.節約了大量空間?；瘜W試劑用量少，實驗器材也非常小，對實驗室試驗臺儲藏室要求要小很多。原來去實驗室才能完成的試驗現在在課室也可以完成。

2.節約實驗成本。很多化學試劑都價格不菲，與傳統實驗相比，微型化學實驗大大減少了藥物的使用，有效地節約了實驗成本，有助于開展更多的學生實驗。對辦學條件較差，缺少儀器藥品和實驗設備的農村學校更有意義。

3.減少環境污染。化學研究也會對環境和人類的利益造成危害。大量強酸強堿重金屬有毒氣體會污染環境，微型化學實驗減少了藥物和試劑的使用，減少了污染物的排放。它也更安全，不會產生安全事故。

4.有利于開展探究性實驗和定量實驗，有利于家庭小實驗和課外實驗等開展。培養了學生的化學素養，為進一步學習打下了基礎。

四、具體案例改進分析

1.銅與稀硝酸反應微型化實驗改進

常規反應缺陷在于銅和稀硝酸反應時，由于試管內存在的少量空氣干擾，難于觀察一氧化氮氣體顏色，難于準確判斷反應產物。且反應很緩慢，常量下實驗所耗時間較長，實驗完畢后管內有殘留NOx氣體，易污染環境。針對這些問題可以進行如下微型化改進。

（1）把1小片銅片放于10毫升注射器內，推動注射器活塞至底部（排凈注射器內空氣）。

（2）用注射器吸取1mL稀硝酸。

（3）快速將注射器針頭插入塑料泡沫并倒置?？梢杂^察到：注射器中的銅溶解了，表面有氣泡，溶液上方的氣體無色，溶液變成藍色。

（4）當收集幾毫升氣體時，拔出注射器。

（5）向外拉活塞使之吸入少量空氣，觀察到注射器中有紅棕色氣體的形成。

（6）向前推動注射器的活塞將反應生成的廢液排入盛有NaOH溶液的燒杯中，充分振蕩燒杯，使尾氣吸收。實驗完成。

2.制備SO2并驗證其性質實驗

傳統試驗做法是通過分液漏斗向盛有Na2SO3固體的支管燒瓶中注入濃H2SO4制備出SO2，然后依次通過盛有石蕊品紅，H2S，KMnO4溶液的洗氣瓶反應并觀察溶液變色情況，最后用盛有堿液水槽吸收尾氣。裝置比較繁瑣，又用到了強酸強堿強氧化劑和有毒的H2S，很難開展學生實驗。

步驟：

（1）把20.0克Na2SO3固體放入一個小燒杯里（100mL），把該小燒杯立在裝有少量NaOH溶液的水槽中。

（2）另取一個250mL的干燥大燒杯，在其底部分別粘上一條濕潤藍色石蕊試紙，一條濕潤的品紅溶液的濾紙，一條浸過高錳酸鉀溶液的濾紙，一條浸有硫化氫溶液的濾紙條（共4條濾紙條，平行粘在燒杯底部）。

（3）向小燒杯中加入濃硫酸使之與Na2SO3反應，迅速用250ml大燒杯扣住小燒杯（大燒杯下口應沒入NaOH溶液中以便過量的二氧化硫被水槽中的NaOH溶液吸收。

（4）觀察大燒杯底部濾紙條的變色情況：石蕊試紙變紅，品紅褪色，高錳酸鉀紫色消失，H2S試紙上有淡黃色固體。實驗完成。

3.Fe（OH）3膠體電泳實驗的改進

電泳實驗是高中化學實驗中必不可缺的組成部分，目的在于讓學生認識到電泳現象的本質，在實驗中同學說可以看到膠體粒子對于自己吸附的電性離子具有選擇性，帶電的離子可以在電場的作用下發生移動，但是結果不明顯，對實驗需要進行改進：例如，改變原來的實驗儀器與試劑的使用量，2B鉛筆芯作為實驗的電極，在實驗的過程中用V型玻璃管代替U型管等等改進，這些改進的作用在于使用較少的化學用品，把實驗的裝置更加簡單化；變實驗操作較以往更加的簡單方便，也讓實驗效果更加明顯，讓學生更加理解實驗；使實驗更加符含教學性。

五、微型化學實驗需要完善的地方

與傳統的化學實驗相比，微型化實驗藥物用量少，儀器體積小，對實驗人員的操作精確度和熟練程度要求較高。初學者往往不容易掌握，因此需要教師對實驗方案進行不斷優化和簡化，使之適于操作。另外微型化實驗適合反應快現象明顯的實驗，對于過程復雜現象緩慢的實驗還是用常規試驗更合適，只有在教學中將兩者結合起來，才能達到最好效果。

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