分子運動實驗的再改進與思考

龔虎

摘要：作者在已有改進實驗的基礎上，經過實踐總結，采用實驗室常用儀器如表面皿、漏斗、導管、具支試管和試管等，對分子運動實驗進行再改進，取得了非常好的實驗效果。

關鍵詞：分子運動;實驗改進

文章編號：1008-0546（2020）06-0096-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.026

一、問題的提出

人教版九年級化學上冊49頁“探究”中提出，在小燒杯A中盛放酚酞溶液，在小燒杯B中加入約5mL濃氨水，用一個大燒杯罩住A、B兩個小燒杯，然后觀察現象。希望通過此實驗探究，讓學生觀察到燒杯A中酚酞溶液變紅，得到“分子總是在不斷運動的”的結論。然而筆者在教學中卻發現了一些問題，例如（1）藥品用量大，濃氨水實際使用時都是隨手倒，多數時候多于5mL;（2）污染有點嚴重，在使用濃氨水過程中，由于藥品用量大、裝置不密閉，揮發出大量氨氣，演示老師和前排同學實在受不了;（3）時間有點長，1.5min溶液表面才有微微的紅色，5min只有前面3、4排的同學能看到現象，即使10min也不能保證班級最后一排同學能看到紅色;（4）移動不方便，一個大燒杯罩著兩個小燒杯，不方便將裝置移動到教室后面，從而影響后排同學觀察想象;（5）實驗功能單一，該實驗只能探究“分子是在不斷運動的”，而不能探究分子運動與溫度的關系。為此筆者對該實驗產生了興趣，取得了一些成果，希望與各位讀者分享。

二、相關的研究

發現問題后，筆者立即通過百度學術和中國知網等數據庫，進行相關文獻的查詢，發現很多教師對分子運動實驗進行了新的設計和改進。通過分析比較，發現大致分為下列三類：

1.用新藥品改進實驗

杜玉芬等在大試管中加入1/2體積的酒精，再取一個大小合適的單孔橡膠塞，在橡膠塞上固定一個自制的酒精測試試紙;馬逸群等選用水和變色硅膠、汽油和高錳酸鉀溶液等藥品設計出7種新的實驗方案，以期提供更好的范例。

2.用生活用品改進買驗

周廣等將蘸有酚酞溶液的物品放人塑料瓶（如5L塑料油瓶等）中，密封，然后用注射器吸取0.1mL濃氨水注入到塑料瓶中，觀察現象;潘國榮等在小藥瓶的膠蓋凹心處塞一團吸有酚酞的脫脂棉，再在小藥瓶瓶底滴一滴濃氨水，蓋好膠蓋，觀察現象，或在小藥瓶中放置高低棉簽進行實驗。

3.用實驗室常見儀器改進實驗

姚亮發等提出，將濕潤過酚酞的棉花分別放到具支試管和試管中，打開止水夾，用注射器注入濃氨水，觀察現象，實驗結束后，再注入稀硫酸消除污染;張亭等提出，將一支試管中加入2mL濃氨水，在另一支試管中加人滴有酚酞的蒸餾水2mL，用導管將兩支試管連接，其中一端伸入酚酞溶液中，另一端則不需要。

縱觀上述改進方案，無不給予筆者啟迪，給人以靈感。這些研究者在對裝置小型化、綠色化、直觀化等方面做出了可喜的改進。但筆者還是發現了一些問題：（1）有些藥品在初中化學實驗室很難找到，例如變色硅膠、汽油、氯化鈷試紙等等，同時現階段化學藥品采購還比較困難;（2）有些改進實驗中人為地使用生活用品替代玻璃儀器，淡化了化學味;（3）有些改進方案中某些用品需要特殊制作，例如酒精檢測試紙等;（4）有些方案中裝置復雜，操作不便等等;（5）有些改進實驗再現現象時間有點長，例如張亭老師的改進實驗。為此筆者吸取這些文獻中改進實驗的優缺點，經過多次實踐總結，最終形成如下實驗改進方案。

三、實驗再改進

1.實驗改進1

（1）實驗用品

表面皿、250mL燒杯、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

（2）實驗裝置，如圖1所示。

（3）實驗步驟

①取干凈的表面皿，放兩小團脫脂棉;

②先在一個脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液，然后在另一個脫脂棉上滴兩滴濃氨水;

③迅速蓋上燒杯，觀察現象。

2.實驗改進2

（1）實驗用品

漏斗、單孔塞、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

（2）實驗裝置，如圖2所示。

（3）實驗步驟

①在脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液，將有酚酞部位的脫脂棉朝下放人漏斗中;

②快速將帶有漏斗的橡膠塞塞在有濃氨水的試劑瓶上，塞緊;

③觀察現象。

3.實驗改進3

（1）實驗用品

玻璃導管、棉簽、濃氨水、酚酞溶液

（2）實驗裝置，如圖3所示。

（3）實驗步驟

①取一截玻璃導管放在桌面上;

②將一支棉簽浸濕酚酞溶液，從玻璃導管一端伸人，將另一支棉簽浸濕濃氨水，從導管另一端伸入;

③觀察現象。

4.實驗改進4

（1）實驗用品

兩支具支試管、脫脂棉、橡膠塞、彈簧夾、膠皮管、濃氨水、酚酞溶液

（2）實驗裝置，如圖4所示。

（3）實驗步驟

①將兩支具支試管用膠皮管連接，并用彈簧夾夾緊;

②將兩小團脫脂棉分別放人具支試管中，分別滴加兩滴濃氨水、酚酞，塞緊橡膠塞;

③打開彈簧夾，觀察現象。

5.實驗改進5

（1）實驗用品

試管、脫脂棉、橡膠塞、濃氨水、酚酞溶液

（2）實驗裝置，如圖5所示。

（3）實驗步驟

①在試管中滴兩滴濃氨水，用橡膠塞夾緊;

②在脫脂棉上滴兩滴酚酞，將脫脂棉（有酚酞溶液部位朝向試管底）塞進試管內，塞緊橡膠塞;

③觀察現象

四、實驗改進后的總結

1.相比于教科書上的實驗，筆者的改進實驗具有以下優點：藥品用量少、儀器易得、環保、現象明顯、時間短、操作方便、可移動、可探究分子運動與溫度關系。

2.借助于實驗室常用的儀器和藥品，就能很好地探究分子運動，實在沒有必要使用初中化學永遠不會用到的藥品，更沒有必要組裝復雜的裝置或用生活用品來替代，“化繁為簡”應該成為大家改進實驗時的追求之一。

3.改進后的實驗操作肯定還會聞到少量的刺激性氣味，但它的刺激程度遠遠低于一般的爆竹污染，完全沒有必要過于緊張，況且這本身也是師生親近化學、體驗化學的機會。

4.筆者將這些改進實驗用于教學實踐，其中改進實驗1、2和3收到了老師和同學們的更多好評，他們認為操作更簡單、更方便，現象也明顯。筆者建議演示實驗用改進實驗2，學生分組實驗采用改進實驗3。

五、實驗改進后的思考

“分子是不斷運動的”是普遍規律，濃氨水分子能運動到酚酞那里而使酚酞變紅，那酚酞分子能否也能運動到濃氨水那里而變紅嗎？引起了筆者的好奇心，為此筆者分別按照課本實驗方案和筆者的改進實驗進行實驗，發現即使放置三天也沒有看到濃氨水變紅。那升高溫度是否可以呢？筆者取1mL酚酞溶液于試管中，再在試管中部塞入浸有濃氨水的脫脂棉，試管口用氣球套上密封，分別用熱水加熱和酒精燈加熱，都沒有發現浸有濃氨水的脫脂棉變紅。那有其它方法嗎？筆者通過中國知網查詢文獻，只發現了張花等在“探究分子運動實驗的改進”中有所闡述，她們提出，在外套試管底部放人浸有酚酞酒精溶液的脫脂棉，在內套試管底部放人浸有濃氨水的脫脂棉，在外套試管口套上橡膠指套，加熱浸有酚酞的脫脂棉部位，筆者嚴格按照他們的實驗步驟和注意事項進行多次實驗，可惜也沒能再現想要看的結果。筆者研究了一個月，也沒有成功，實屬遺憾。如果有讀者對此問題也感興趣，希望在不久的將來能看到您的成果。