巧用微型化學實驗，提高科學實驗有效性

徐靜

[摘要]微型化學實驗正以其獨特的有效性和節能性逐漸廣泛應用于課堂教學中。文章以玻璃w管為例，講述其在不同實驗中的應用和對實驗的改進，充分說明微型實驗器材在科學實驗教學中的優點，并從某些應用的局限性分析了微型化學實驗需要關注的一些注意點。

[關鍵詞]微型化學實驗;玻璃w管;科學實驗;有效性

[中圖分類號]G633.98[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0095-02

科學是一門以觀察、實驗為基礎的學科，許多科學知識都是在觀察和實驗的基礎上，通過認真總結和思考得來的。微型實驗教學是一種新的教學方法，是實驗教學的一種變革。如何走進“微型”世界，將探究性實驗與微型實驗相結合，提高科學實驗的有效性，是科學教學研究的主要方向。目前，微型化學實驗正以其獨特的優勢逐漸廣泛應用于科學課堂教學中。本文主要探討微型化學實驗的具體應用。

一、微型化學實驗分析

微型化學實驗指用少量的化學藥品就可達到相同甚至更好的效果的實驗方法與技術。微型化學實驗，在長期的反復實踐和廣泛的醞釀過程中，越來越受到教育工作者的關注和青睞。微型化學實驗的特點是體積小、時間短、反應速率快、現象明顯、操作簡單、安全性高、操作機會多、趣味性高、用藥少、污染低。微型化學實驗無論是對于演示實驗還是學生分組實驗，都有獨特的作用。微型化學實驗以“實驗”為基礎，以培養學生探究能力為目的，能使學生的學習具有更強的探究性，可以使學生更有自主性，養成良好的學習品質。微型化學實驗可利用廢棄物或身邊廉價的物品來自制教具，改進實驗器材，使實驗現象更明顯?，F以玻璃W管在微型化學實驗中的應用實例來進行具體展示。

二、微型化學實驗的具體應用

[案例一]檢驗蠟燭燃燒后的產物

實驗原型：

如圖1在蠟燭火焰上方罩一個干燥的燒杯，如圖2在蠟燭火焰上方罩一個內壁蘸有石灰水的燒杯。

預期現象：干燥的燒杯內壁有小水珠出現，蘸有石灰水的燒杯內壁出現石灰水變渾濁的現象。

實驗不足之處：（1）圖1用燒杯收集水蒸氣時不易操作：若是燒杯位置太高，水蒸氣會“逃”走，不易在燒杯內壁液化，從而收集困難;若是燒杯位置太低，則會使燒杯溫度過高，不易用手拿，而且即使燒杯內壁出現了水珠，若是加熱時間過長，水又會被蒸發走了。（2）圖2檢驗二氧化碳時，雖然涂抹了一層石灰水，但是石灰水量過少，使得石灰水變渾濁的現象不明顯，又因為Ca（OH）₂的溶解度隨溫度的升高而下降，所以即使有時會出現白色固體，也有可能是因為加熱過程溫度升高，或者水分蒸干后Ca（OH）₂固體析出導致，因此對實驗結論有干擾。

微型實驗驗證：

利用頸部斷裂且廢棄的長頸漏斗，將其頸部在酒精噴燈上彎曲成如圖3中3的直角形狀，再用一根玻璃導管也在酒精噴燈上吹捏成w的形狀，再按圖3進行連接。

實驗時，在彎曲處2中放入少量澄清石灰水，適當調整高度后點燃蠟燭，注意本實驗蠟燭不宜過長。隨著反應的進行，可以看到彎曲處1中有少量水蒸氣冷凝，彎曲處2中的澄清石灰水變渾濁。

微型實驗優點：（1）操作簡便，用鐵架臺固定后安全系數高;（2）用廢棄的長頸漏斗做實驗器材可達到廢物利用的目的;（3）彎曲處2中的石灰水量比燒杯內壁涂的石灰水更多，收集的燃燒產物更充分，因此實驗現象更明顯。

結合實驗中的“玻璃W管”再思考：實驗室制取二氧化碳是否也可微型化？

[案例二]實驗室制取二氧化碳

實驗原型：

如圖4連接實驗裝置，等到產生氣泡一段時間后再收集二氧化碳。

實驗不足之處：（1）裝置易漏氣。長頸漏斗無活塞關閉，所以在加藥品初期，由于長頸漏斗頸部未伸入液面下，就會使裝置漏氣，因此用該裝置制取二氧化碳，所需藥品量較多，浪費較大。（2）不易判斷裝氣時間。錐形瓶容積較大，裝置內原有空氣量多，收集二氧化碳只能等氣泡產生一段時間后進行，但并無明顯現象說明空氣已經排盡。

微型實驗制?。?/p>

如圖5的裝置所示，微型塑料滴管中加稀鹽酸，“玻璃W管”內分別加石灰石和澄清石灰水，實驗時可以先看到澄清石灰水變渾濁后，再收集二氧化碳。

微型實驗優點：（1）微型塑料滴管可使用生活中的眼藥水瓶，其作用與圖3中的長頸漏斗相同，同樣可達到廢物利用的目的。（2）當彎曲處的澄清石灰水變渾濁且現象明顯時，預示著可開始收集二氧化碳，收集信號明確。（3）鹽酸、石灰石、澄清石灰水的用量都很少，經濟省時。

注意：本實驗中由于玻璃W管比較細，所以石灰石的顆粒應盡量細小，且本裝置只適合制取少量二氧化碳。

[案例三]高錳酸鉀制取氧氣

實驗原型（如圖6）：

預期現象：高錳酸鉀受熱分解產生氧氣。

實驗不足之處：（1）實驗所需藥品量大。（2）實驗中試管口得塞一團棉花以防止高錳酸鉀固體顆粒進入到導管口，使導管堵塞。

微型實驗改進：

圖7中玻璃w管左側可以事先用塑料紙封住，1位置裝上高錳酸鉀，2位置裝少量水，實驗時可以在玻璃w管右側用衛生香檢驗產生的氧氣，并收集。

微型實驗優點：（1）實驗器材簡單，w形狀的彎管可以防止高錳酸鉀固體顆料進入到導管中，故不需要塞棉花。（2）實驗藥品用量少，起到節約的作用。（3）圖中2位置加水類似于將原來大試管的試管口略向下傾斜，可防止管內原有的水蒸氣遇冷液化成小水滴后使玻璃管破裂。（4）氧氣檢驗的簡單、方便，用衛生香直接在玻璃w管右側檢驗即可。

“玻璃W管”的進一步改進：

[案例四]氫氣還原氧化銅實驗

實驗原型（如圖8）：

預期現象：黑色的氧化銅粉末變成紫紅色，試管口有小水珠出現，說明氫氣能把氧化銅還原成銅，并生成水。

實驗不足之處：（1）實驗器材復雜，實驗藥品用量多。（2）連接裝置時若不小心未把試管口略向下傾斜，會使小水珠倒流，使試管破裂。

微型實驗改進：

圖9中微型滴管（眼藥水瓶）中加稀鹽酸或稀硫酸，彎曲處1中加鋅粒小顆粒，彎曲處2中加氧化銅粉末;擠壓微型滴管使稀鹽酸或稀硫酸進入彎曲處1，與鋅粒反應;一段時間后，點燃彎曲處2的酒精燈，加熱一段時間后發現黑色的氧化銅變成紫紅色，彎曲處3會有小水珠滑落。

微型實驗優點：（1）實驗器材少而簡單，實驗藥品用量大大減少。（2）操作簡單，減少實驗的危險性。

從以上實驗案例可以發現，玻璃W管不管是對于一般的固體分解反應、固液反應，還是對于液液反應來制取少量氣體及氣體性質的驗證，加熱或不加熱都適用，其優點顯而易見，尤其適用于某些邊講邊做和一些有毒有害氣體的制取或驗證實驗。

但是，在使用玻璃w管時應注意：（1）玻璃w管并不是所有化學實驗都適用，建議玻璃w管與常規實驗儀器互相補充使用。（2）由于玻璃W管較小，所以只適用于氣體檢驗或制取少量氣體。（3）在班級人數較多的情況下，教師使用玻璃w管做演示實驗得有選擇性，對于某些需要加熱的實驗，當不易移動裝置時，盡量不選擇它做演示。

微型化學實驗正逐步走進常規的課堂教學，玻璃w管的使用也被教師不斷探索著，如果我們能發揮它的優點，彌補它的不足，相信它在初中科學教學中會有更廣闊的應用前景。