無機化學實驗中準備與教學的改革與探索

陳海林

摘要：

通過總結教師在無機化學實驗的準備和教學的新問題，實驗包括酒精噴燈實驗，摩爾氣體常數測定，氯化鈉提純、酸堿滴定實驗。并提出改革方案，使實驗前的準備更加完善，教學效果良好和安全，提高學生獨立掌握實驗理論知識和獨立操作實驗的能力，并提高教師的準備工作和教學的效率。

關鍵詞：

無機化學實驗;酒精噴燈;摩爾氣體常數;氯化鈉提純;酸堿滴定

中圖分類號：

G642.423

文獻標識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0197-01

本學院的無機化學實驗室有一個實驗室供應用化學、化學、環境工程專業學生的無機化學實驗教學用。應用化學72學時、化學專業88學時為兩個學期上課。環境工程專業學生為24學時一個學期上。實驗室只有24個座位，化學類專業人數超過50個，分為三組每組約18人，環境工程專業分兩組每組約23人。在實驗材料的準備和實驗課程的教學中，發現了一些隱藏的問題或者一般情況不會注意到細節，關乎整個實驗的安全和順利進行。現把問題及解決措施總結如下。

1酒精噴燈的使用和玻璃管（棒）的加工

課堂選用掛式酒精噴燈比較方便，裝的酒精量很多，一次可以用兩個小時，實驗期間不用加酒精。實驗室用的掛式酒精噴燈從下到上有（1）酒精噴火桿;（2）擋風片;（3）活力調節閥;（4）酒精預熱盤;（5）酒精注入閥;（6）酒精輸送管;（7）鑄鐵底座;（8）酒精壺。每個人發一根1.2m的玻璃管進行截管、圓光、彎管、拉滴管等操作。為了節省資源，玻璃棒教師只演示一下。我們認為會拉玻璃管就會拉玻璃棒。每臺噴燈都要求學生自己點火，自己加酒精，結束后把酒精倒出來回收酒精。實驗過程中的噴燈很危險，火焰高溫，酒精易燃。教師在示范操作一臺燈后一旁指導學生點燈和添加酒精，這樣學生的動手能力才會提高，變得膽大心細。

（1）為了讓底部的酒精壓力變大，我們會把酒精壺掛高，比底座高1.3m。上課時我們允許掛三分之二的酒精。輸送管原本有一些氣泡，或者隨著酒精噴燈的工作，輸送管下端里面產生一些氣泡。當壺里的酒精快完的時候，液面下降到接近輸送管。底部酒精的壓力變小了，這時候氣泡會突然從管里往上沖到壺里，然后從壺口噴出，帶很多酒精飛濺，這些可燃的酒精可能會飛到桌上、學生身上、或者噴燈上，安全隱患很大。解決措施：①裝酒精時抖動輸液管，打開注入閥，讓氣泡跑掉，然后關上閥門。②有一種原因可能是酒精沸騰產生的氣泡，要換底座的濕毛巾降溫。③酒精壺的通氣口要小，不能過大，否則液體很容易噴出。④作為教師，要在旁邊注意情況，一發現產生大量氣泡和氣泡冒出，就要關閉酒精噴燈，重新加酒精和排除氣泡。

（2）每年實驗中心采購的玻璃管直徑和厚度都不一樣。有時候去年用的切割方法，今年就用不了了。解決措施：①直徑小的玻璃管割一刀就行了，厚的要反復沿著一個方向割幾次直至容易掰斷為止，能容易掰斷且平整證明割好了。②教會學生分辨銼刀的好壞，用手指觸摸銼刀，感覺粗糙的是鋒利的銼刀，感覺光滑的是鈍的銼刀，拿到鈍的銼刀要及時更換。

2摩爾氣體常數的測定

氫氣是用砂紙磨干凈的鎂條與過量的6mol/L的鹽酸反應生成的。實驗通過測定氫氣的體積來確定R的數值。實驗裝置有量氣管、膠塞，止血膠管、漏斗、試管，軟管，蝴蝶夾和鐵架臺。通過測量量氣管液面的前后讀數得到氣體的體積[1]。

（1）原本實驗用量氣管，量氣管的上端的口比較大，可以用1號膠塞打孔使用。學生由于經驗不足，容易塞裂量氣管口。此時量氣管的數量變少了，被迫用堿式滴定管代替。可是堿式滴定管口小很難配膠塞。0號膠塞太小難鉆孔，1號膠塞放不進去。解決措施：①用規格6*9mm的止血膠帶、內徑8mm的玻璃管可以匹配內徑大約10mm的堿式滴定管，實驗證明可以替代膠塞。②教會學生塞管的時候都要旋轉塞進去，不能直接按進去，否則容易折斷玻璃弄傷手。

（2）為了節省止血膠帶的用量，使用25mL堿式滴定管或者量氣管，此時學生經常稱多鎂條的質量，超過量程后實驗無法讀數，需要重做實驗浪費時間藥品。解決措施：上課前在黑板標注稱量小于20mg的鎂條，并且要求學生接近20mg，這樣氣體體積約為20mL。規定后，這樣計算時有效數字比較多，減少相對誤差。

3氯化鈉提純

氯化鈉的提純是大學無機化學實驗中的一個經典實驗，可以讓學生學習溶解、沉淀、常壓過濾、減壓過濾、蒸發濃縮、結晶和烘干等基本操作。并對鈣、鎂、硫酸根等離子進行定性鑒定[2]。

實驗中的原料粗鹽需要有鈣、鎂、鉀、硫酸根等可溶性雜質和泥沙等不可溶性雜質。但是現在市場上很難買到帶這些雜質的粗鹽，只能買到不含這些雜質的食用粗鹽。如果除雜質時看不到沉淀，性質檢驗時反應前后樣品都檢測不出鈣、鎂、硫酸根離子，沒有形成鮮明的對比，這堂課的實驗效果會很差，學生也沒有成就感。解決措施：把一定量的氯化鈣和硫酸鎂配成溶液，然后用噴霧瓶子裝好。把市場上買到可食用的粗鹽平攤到大托盤上形成薄薄一層，噴霧在上面。然后撒上泥沙。最后烘干即可作為實驗材料，供上課使用。其中溶液的濃度要精確計算，與教科書的試劑使用量匹配。關鍵點在于噴均勻。

4溶液的配置和滴定操作練習―酸堿滴定

實驗準備的時候一般用堿式滴定管。有的滴定的玻璃頭破裂有缺損要及時換掉，因為它無法進行半滴的操作。如果缺了這個小配件，整根堿式滴定管就不能使用了。解決辦法：用酒精噴燈拉制。取直徑一致的玻璃管，用類似拉滴管的方法拉。不同點是滴管頭也是用銼刀切割的，這樣切口才平整。滴管頭半徑縮小的部分比正常的滴管短且粗。圓光的時候久一點使其收口，收口的內徑與正品一致。然后根據長度截斷玻璃，然后進行擴口。熟練后一次拉數十根，供日后使用。

參考文獻：

[1]蔣毅民.無機化學實驗.廣西師范大學出版社.2013：67～69.

[2]周旭光，許金霞，于洺.無機化學實驗與學習指導.清華大學出版社.2013：36～37.