變“廢”為寶　改進化學微實驗

王帥

摘要：化學實驗教學是培養學生學習興趣和探究能力的不可缺少的教學環節，作者結合教學實際情況，巧用生活中的常見小物品，改進化學微型實驗，變廢為寶，提高學生的化學核心素養，同時提高化學教學質量。

關鍵詞：生活物品;高中化學;改進;微型實驗

文章編號：1008-0546（2019）01-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.029

2018年1月16日，教育部頒布的《普通高中化學課程標準》（2017年版）中指出：“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，鼓勵實驗的綠色化設計，開展微型實驗[1]。”本著綠色環保和為一些條件有限的學校提供更多實驗機會的理念，我們課題組成員利用醫用注射器、輸液器、膠囊的塑料藥板、輸液瓶的鹽水塞、青霉素藥瓶（帶橡膠塞）、食品保鮮膜、小號礦泉水瓶、鐵絲、棉花等生活中常見物品，組裝和改進了幾例課本微型化實驗裝置，操作更加便捷和安全、藥品用量更少、環境污染更小、實驗現象更加直觀明顯。通過師生的操作和實踐，取得了良好的效果，現予以說明。

一、巧用醫用注射器，形成密封體系

醫用注射器具有廉價易得、透明度高、體積小、氣密性好、刻度清晰、可調節容積、使用簡便靈活等特點，在化學實驗中可以用來量取、轉移、作反應容器。利用注射器的這些優點，可以對部分中學化學實驗進行改進，使反應在密閉體系中進行，產生的有毒有害氣體量少可控，實驗藥品用量少、液體藥品可測量。

將注射器1的針頭向上，氣體集中在針頭端，液體集中在活塞端。推進活塞，將氣體全部注入注射器2，即注射器1為氣體發生裝置，注射器2為氣體收集裝置。

當注射器2收集約10mL氣體時，關閉調節夾，細管、調節夾和注射器連在一起與注射器1分離。注射器1中的溶液注入燒杯中，銅片與稀HNO3不再接觸，反應停止，再吸取少量氫氧化鈉溶液，中和殘留的酸。另取一支20mL注射器標注為注射器3，往外拉注射器3的活塞，充滿約8mL空氣。將注射器2和3用細管、調節夾連接起來，觀察現象（兩支注射器中均為無色氣體），打開調節夾，將注射器3的活塞推進，將空氣緩慢注入到注射器2中，觀察現象（注射器2中氣體變為紅棕色）。取下注射器2，插上針頭，吸取約5mL水，將針頭插在橡膠塞上密封，充分振蕩注射器，觀察現象（氣體體積變小，紅棕色變為無色），化學反應方程式：2NO+O2■2NO2。

2.利用NO2演示壓強、溫度對化學平衡的影響

將上述實驗中的稀HNO3改為濃HNO3，與Cu反應制NO2，用注射器收集20mL NO2氣體，收集完成后將針頭扎在橡皮塞上密封。推拉活塞，觀察隨著注射器中氣體體積的變化，氣體顏色的變化規律，進而得出壓強對其他參加反應的化學平衡的影響規律。

另取兩支20mL注射器收集上述實驗產生的NO2氣體，為了保證兩支注射器中的氣體是等量的，先用一根透明的管子將兩支注射器連接，再關閉調節夾。如圖1所示。將一支注射器放入盛有熱水的燒杯中，另一支注射器放入盛有冰水的燒杯中，比較兩支注射器中氣體顏色的不同，同時與常溫下的注射器中氣體顏色進行比較，得到溫度對化學平衡影響的規律。

二、巧用膠囊塑料藥板，減少藥品用量

在準備必修一中氯氣的課堂實驗時，筆者想設計一個實驗能同時檢驗氯氣的酸性、氧化性、漂白性。氯氣是一種有毒有刺激性氣味的氣體，課堂實驗最好是藥品用量少，且能在密閉環境中進行，但實驗室現有的器材很難同時完成這幾個實驗，要么是盛試劑的儀器太大導致藥品用量大，要么是無法形成密閉環境。聯想到生活中常被我們廢棄的膠囊塑料藥板，它體積小，排列整齊，是很好的微型對照實驗的容器，因此用它設計了一個實驗裝置，能夠同時檢驗氯氣的漂白性、酸性、氧化性、與水反應等性質，如圖3所示。

取一個透明的餅干盒子、一個礦泉水瓶蓋和一個膠囊塑料藥板作反應容器，往礦泉水瓶蓋中加入少量高錳酸鉀固體，將膠囊塑料藥板編號，依次裝入碘化鉀溶液、硝酸鉀溶液、滴有酚酞的氫氧化鈉溶液、干燥有色紙條、濕潤有色紙條、紅色花瓣。將裝好藥品的瓶蓋和膠囊藥板放入透明餅干盒里，用食品保鮮膜密封好。用5mL注射器抽取約4mL濃鹽酸，扎過保鮮膜，緩慢滴加進高錳酸鉀固體中。觀察生成氣體的顏色以及膠囊藥板中的實驗現象。反應結束后，用另一支5mL注射器抽取氫氧化鈉溶液注入到礦泉水瓶蓋中，吸收多余的氯氣。

三、巧用生活小物品，改進實驗效果

1.鐵樹開花

在改進氣體性質檢驗的實驗時，可以嘗試鐵樹開花實驗。以二氧化硫為例，取一根試管以及和它匹配的橡皮塞，另取一根細鐵絲，一端插入橡皮塞，另一端分開成樹形，將浸有品紅溶液、高錳酸鉀溶液、紫色石蕊溶液等的棉花團分別綁在樹枝上做成“花樹”，還可以在樹枝上綁上干燥有色布條和濕潤有色布條。往試管中加入亞硫酸鈉固體和濃硫酸，插入做好的“花樹”，塞上橡皮塞，將試管直立，觀察實驗現象。為了吸收多余的二氧化硫，最靠近橡皮塞的花樹上要綁上蘸有濃氫氧化鈉的棉花。該實驗裝置現象明顯，對比強烈，趣味性十足，還可以用于氯氣、氨氣等的性質實驗。

2.小噴瓶的妙用

盛化妝水、驅蚊水等的小噴瓶往往用完就丟棄，但是在化學實驗中除了可以用小噴瓶來充當洗瓶，還在焰色反應的改進實驗中發揮大大的功效。焰色反應是人教版高中必修一第三章金屬及其化合物第二節幾種重要的金屬化合物的內容，教材是用光潔的鉑絲或鐵絲蘸取鹽溶液，在酒精燈的外焰上灼燒，觀察火焰顏色。但是在實際操作中很難得到明顯現象，原因有二：一是由于酒精燈火焰本身是黃色，會給實驗現象帶來干擾;二是蘸取的金屬鹽溶液量很少，金屬火焰出現的時間較短。因此我們對焰色反應進行了改進，由于甲醇在燃燒時火焰接近無色，是較乙醇更理想的焰色反應燃料。因此我們將各種金屬鹽溶于甲醇，盛裝在噴瓶中，當噴向酒精燈火焰時，產生了壯觀的彩色火球。這種極具表演性的改進大大增強了實驗的趣味性，也強烈吸引了學生的注意，有很好的展示效果。但是需注意的是，噴射時，噴口不要對著有人的方向，以免發生危險。

四、結語

巧用生活小物品，改進化學微實驗，有利于培養學生的遷移意識和創新能力，也更能有效落實“化學源于生活，化學用于生活”學科理念，學生課余在家也可以嘗試利用生活的物品來設計實驗，能夠有效培養學生的動手能力，增強學習化學的興趣。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M]，北京：人民教育出版社，2018