微型化學實驗在化學課堂教學中的應用

◎ 周海龍

一、微型化學實驗的特征和意義

在中學化學實驗中，多數實驗使用的仍為百年來的傳統儀器，實驗過程中容易發生儀器毀壞，無端損耗。其中的常規實驗，藥品消耗大、環境污染重等。還有，實驗產生的廢棄物處理困難等。

微型實驗則是藥品用量少、實驗儀器微小，這不僅減少藥品消耗，且提高物品利用率。因此，無論是課堂演示實驗還是學生分組實驗，開展微型實驗都是綠色化學教學理念在教學實踐中的體現。

二、微型化學實驗的好處

1.替代常規實驗，環保又節約

分子運動現象實驗是人教版義務教育九年級化學上冊第三單元課題一《分子和原子》的探究實驗，本實驗旨在證明微觀粒子如分子總是在不斷運動著的，所需藥品用量大、用時長，氨氣會逸散，造成環境污染，影響師生身體健康，裝置臨時組裝，攜帶和移動不方便。

這些問題一直困擾筆者多年，在借鑒了其他同行對此實驗的改進之后，筆者對以上問題進行了深入的分析、研究、創新、制作，并查閱大量文獻資料，在遵循綠色、環保、現象明顯、操作簡單、便于推廣等優點的基礎上，設計了以下一款分子運動現象實驗的創新儀器，在班級教學中取得了良好的效果。改進實驗如下。

(1)實驗裝置：實驗裝置如圖，該裝置由4塊有機玻璃板粘合而成，外尺寸：左右寬5cm，上下高3cm，前后厚0.8cm，該裝置呈左右對稱，左下、右下分別有一凹槽，盛放濃氨水或者酚酞溶液，左上、右上分別有一個0.2 厘米的通道，可用注射器添加濃氨水或者酚酞溶液。

(2)實驗步驟：將裝置正放，分別用注射器從左右兩個通道同時注入0.2ml濃氨水和0.2ml稀酚酞溶液。

(3)實驗現象：10秒之內清晰地觀察到盛放酚酞溶液的凹槽內液體變紅。

微型實驗儀器小，攜帶方便，而且用時少，適用于學生分組實驗，也適用于課堂演示實驗。教師完全可以把實驗室搬到課堂。

第二單元《我們周圍的空氣》，課題1《空氣》，【實驗2-1】測定空氣中氧氣含量。九年級教材介紹的方法是用廣口瓶、燒杯、長導管等裝置，燃燒紅磷。消耗容器中的氧氣瓶內壓強減小，水進入，證明氧氣的體積約占空氣的1/5。我們在實驗過程中發現：紅磷燃燒熄滅后，氧氣尚剩余約8%體積；原實驗設計存在不易操作，污染環境，數據不準確等。我們對實驗設計改進如下。

(1)實驗用品：取一支大試管(18×180mm)，帶短玻璃導管的單孔橡膠塞，玻璃導管上加一段乳膠管，把乳膠管用彈簧夾夾緊，燒杯里放500mL水、酒精燈、一定量白磷。

(2)實驗步驟：①取一小塊白磷，用濾紙擦干水，立即放入準備好的試管里，塞緊橡膠塞，給試管微熱，白磷就燃燒，振蕩試管，白磷充分燃燒。②一段時間后降到室溫。③試管倒插水里，打開止水夾，水進入試管，夾緊乳膠管，把試管從水中取出，觀察水約占試管體積1/5。

(3)本實驗的優點：裝置簡單、輕巧；每次實驗藥品用量少、用時短。

該實驗稍加改進，又可用于“燃燒條件的探究”實驗

在試管里放入紅磷，再將試管放入80℃熱水的燒杯，燒杯底部放一小塊白磷，水底白磷不能燃燒，用一支收集了氧氣的試管罩上，白磷燃燒。此實驗現象明顯、數據準確、易于操作、污染少。

2.創新化學實驗設計

微型實驗教學還具有創新功能。從常規實驗到微型實驗，不只是簡單地用小儀器替代大儀器，也可以是對實驗創新設計，對實驗原理重新選擇，對實驗操作過程進行創新。

(1)改變思路，凸現創新

例如，探究二氧化錳催化分解過氧化氫。在注射器中先放入適量的二氧化錳，再吸入適量過氧化氫溶液，氧氣就收集在注射器中，不僅現象明顯、集氣率高、純度好，而且取用方便。

(2)解決不合理更具真實性

開展微型實驗，為學生開展課余實驗或開展研究性學習提供載體。例如，在第三單元《物質構成的奧秘》課題1《分子和原子》中，比較不同狀態下分子間隔大小不同，很多教師用注射器吸取等體積的水和等體積的空氣，然后讓學生推動注射器活塞進行加壓，水被壓縮變化不明顯，空氣被壓縮變化明顯，于是得出結論：氣體分子間間隔大，易于被壓縮。筆者認為這一結論不妥，因為水和空氣是不同的物質。

筆者對該實驗進行創新。用排水法收集打火機內丁烷氣體，收集一集氣瓶(125mL)，打火機內液體僅減少一點。實驗材料易得，現象明顯，說服力強。

實驗設計能力是實驗能力的重要組成部分，教材中的一般學生實驗都已提出實驗操作方案，學生缺乏實驗設計的機會，只是“照方抓藥”。

以化學微型實驗為題材的問題，能夠考查學生的實驗能力。區分出真做實驗、認真做好實驗與只做“黑板實驗”、亂做實驗的學生相比較，能夠訓練學生思維能力，培養學生動手能力、類比想象的實驗能力等。

三、值得探究的問題

作為一項新事物的微型化學實驗尚不完善，還有待發展，存在一定的局限性。所以對微型實驗還有待商討。

1.微型實驗產率低，有時學生缺少實驗技巧，影響實驗成功。

2.影響學生對傳統儀器的操作使用。

3.微型化學實驗普及還不高，缺少配套書籍。