氣球在高中化學實驗教學中的妙用

林麗紅

摘 要：在實際的教學當中，當氣球應用于化學實驗時，它將是一個很好的選擇，可在課堂上利用氣球進行集氣，存氣;觀察反應的進行情況;對實驗進行改進與創新;稀有氣體教學;進行趣味實驗的教學等等。

關鍵詞：實驗教學;氣球;作用

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。在實際的教學當中，尤其是在難度相對來說比較大的高中化學里，筆者發現，學生們普遍存在記化學方程式時像背英語單詞一樣，背了又忘，忘了又背的情況，面對實驗原理的時候，只知其一，不知其二。普遍反映不做化學實驗根本記不住現象等問題。因此讓學生們參與到化學實驗來，這有利于學生的理解和記憶。

氣球在我們日常生活中隨處可見，它具有優異的減阻性能，經濟性和美觀性，可以增添節日氣氛。當應用于化學實驗時，它將是一個很好的選擇，使得化學實驗簡單直觀、安全有序、有效、美觀和創新。氣球在化學實驗中的作用非常普遍，教師可以放手讓學生去嘗試此類的實驗，寓教于樂，同時培養學生的創新能力和綠色化學的意識。

下面筆者將介紹幾個經典的氣球在高中化學實驗中的應用。

一、進行集氣存氣和尾氣收集

氣球具有體積變量，有一定的存儲功能。如果我們將其用作氣體處理裝置，那么就可以使用氣球收集多余的氣體，以避免有刺激性和有毒氣體泄漏。高中化學實驗中涉及的有毒的氣體有CO，SO2，Cl2，NO，NO2等。如果將尾氣直接排放將污染空氣，為了保護環境防止空氣污染和保護師生的人身安全，產生的廢氣必須正確處理，可以用溶液吸收或在裝置的排氣管末端放置酒精燈（如CO），還可以在管道上連接一個氣球來收集尾氣。

用氣球收集多余的氣體和廢物的時候，如果產物比較純凈而且可以在氣球里面穩定存在，那么就可以用氣球收集并且儲存。例如：在制HCl氣體時，可以用氣球來收集殘余氣體，不僅減少有毒氣體對環境的污染，而且還可以將收集到的HCl直接儲存在氣球里面，待到下一次需要使用HCl氣體的時候隨用隨取，快捷方便。

二、驗證反應的發生

（一）例：驗證氫氧化鈉和二氧化碳反應

如以上圖1圖2膠頭滴管中放NaOH濃溶液中，錐形瓶中充滿CO2，把膠頭滴管中的NaOH濃溶液滴入錐形瓶之后，如果C02和濃NaOH溶液能發生反應，那么反應后，C02一定會在錐形瓶中消耗，錐球中的壓力會降低，此時圖1的氣球在大氣壓的作用下會變大，而圖2的氣球在大氣壓的作用下會變癟。

（二）例：驗證鹽酸分別與碳酸氫鈉和碳酸鈉反應的快慢

如上圖3中兩支試管分別放入等體積等濃度的鹽酸，把等量的碳酸氫鈉和碳酸氫鈉固體分別裝入氣球當中，把氣球套在試管上，同時把兩種固體倒入試管中，觀察兩個氣球變大的速度快慢可以驗證反應的快慢。

（三）例：在反應原理教學中講到鹽類水解時，可以模擬泡沫滅火器原理利用氣球做個簡單裝置（如上圖4）進行驗證硫酸鋁與碳酸氫鈉溶液發生了反應，把氣球中的硫酸鋁粉末倒入裝著飽和碳酸氫鈉溶液的試管，觀察到氣球迅速膨脹，說明發生了反應還生成氣體。本實驗貼近生活，加深了學生的印象，極大地激發了學生的學習熱情。

三、實驗的改進與創新

新課標對于高中化學實驗做了新的要求，根據新課標的相關要求，對化學實驗進行改進，主要是要讓實踐在化學中起到更大的作用，最終達到學好化學的目的，對學生科學素養的提高起到促進作用。因此高中化學實驗非常有必要進行改進，而氣球用在實驗的改進與創新上有一定的科學性，安全性，直觀性及趣味性等。

（一）氯氣和鐵（銅）反應演示實驗的改進（圖5）

優點：1.從實驗的安全性著手，利用氣球讓氯氣與鐵（銅）絲的反應在密閉的集氣瓶中反應，反應結束后用注射器往集氣瓶內注入氫氧化鈉溶液除去多余的氯氣。2.以實驗的創新性為突破，先讓鐵（銅）絲保持紅熱狀態，再與集氣瓶內生成的氯氣反應。實驗的科學性、簡約性、直觀性也得到加強。

（二）H2和Cl2混合見光爆炸實驗的創新設計（圖6）

優點：1.利用氣球使整個實驗裝置從開始到完成都處于封閉狀態，避免了有毒、具有刺激性氣味的氯氣和生成的氯化氫氣體造成環境污染。2.實驗裝置操作簡便，過程簡單，用時少，可提高教學的時效性。3.利用毛毛條、氣球等低成本物品，原料易得。4.提高了課堂演示實驗的安全性、可操作性和成功率。

四、驗證氣體的溶解性（圖7）

將10ml品紅溶液注入試管之后通入二氧化硫至溶液顏色消失并且達到飽和。然后，把一個氣球套在管口上，用酒精燈加熱管的底部，管內溶液再次變紅，同時可以觀察到氣球逐漸變膨脹。教師拿掉酒精燈并且冷卻試劑管，用雙手按住球，溶液的顏色在這時慢慢消失。在教師的演示實驗之后，教師可以讓學生重復如上的實驗。揭示溫度和壓力對氣體溶解度的影響。

五、氣體密度實驗

在高中化學進行摩爾質量的內容的教學時，教師可以引導學生們由摩爾質量的大小關系推測出密度的大小關系。教師準備好分別填充氫氣、二氧化碳和氧氣的三個氣球，拋開這三個氣球，讓它們自由升降，球的高度可以用H2、CO2和O2的相對密度來解釋。

在稀有氣體的教學中，由于稀有氣體特殊的性質，不太可能拿到稀有氣體，但是筆者可以拿氫氣球來類比。學生們都知道氫氣球能飄浮在天上是因為氫氣球的密度小于空氣。筆者可以拿氫氣球，告訴學生們，在節日里大多數使用的是氦氣球，而不是氫氣球，進而引發出對稀有氣體性質上面的教學。這種通過例子來闡述發現往往比教師照本宣科來的效果好。

六、電子模型的搭建

在學習到高中化學的電子云和電子軌道，雜化軌道，晶體的不同堆積方式的時候，由于本章節的內容過于抽象，會顯得極為枯燥乏味，難以理解和記憶。所以教師可以設計模型實驗。根據電子云的形狀和晶體中原子或者離子的排列特性，相應地選擇帶有顏色和編號的氣球。把氣球充氣后，氣球可以連接和堆疊，教師也可以指導學生利用棉線將氣球變形成s、p、dxy、dxy、dyz、dz2、dx2-y2等電子云，Sp3、Sp2、Sp等雜化軌道模型和各種晶體疊加模型。該模型比較輕，便于教師攜帶，模型比較貼合實際，但是體積較大而且非常的直觀，便于學生對這一章的理解。

七、化學實驗的延伸——趣味實驗

這種實驗主要針對的是學有余力，或者準備參加化學奧林匹克競賽，或者有興趣利用化學實驗驗證其他學科知識點的學生。下面介紹兩個利用氣球進行的實驗。

（一）利用三碘化氮，氣球擾動之后產生煙花

倘若三碘化氮這種物質遇到任何的擾動，就會在爆炸的同時產生極其美麗的煙花，造成一種夢幻如童話一般的效果，這是一種號稱“一蠅不能落而且一羽不能加”的物質。因為氣球的外壁較薄較輕盈，而且價格低廉，所以成了操作本實驗的最佳物體。為了表現效果，通常用氣球輕輕接觸，因為存在著爆炸的因素，本實驗中也要最好由教師親自演示，否則容易出現極大的安全隱患。

（二）利用氣球的爆裂驗證海陸熱力差異

在地理學里面有一個很重要的知識點是海陸的熱力差。在高中化學的教學里面，教師可以利用氣球來設計一個趣味實驗，實現各學科的融會貫通。

首先教師可以先準備一個鐵架臺，上面安裝一個橫桿，取兩只氣球，一只里面裝入5克水，另一只放入5克的細沙。充滿空氣后扎口，并且分別懸掛于上面的橫桿的兩邊，然后用兩只一樣的蠟燭，分別在遠處烘烤，觀察到裝入細沙的氣球比水氣球更容易爆炸。

注釋：水的比熱容較大，升溫慢，沙子的比熱容小，升溫更快。所以里面是細沙的氣球比里面充滿水的氣球更容易爆炸，海陸熱力差異同理，正是因為這種差異，所以才導致了海上和陸地的氣溫不同，于是產生了不同的氣壓場。

結束語

化學學習的基礎毫無疑問是實驗，沒有實驗學習化學一如紙上談兵，難以記憶，而且對不同的反應，不同的原理，不同的現象等容易出現混淆，降低學生們的學習熱情。所以教師一定要保證化學實驗的頻率，避免紙上談兵。但是因為地區發展的不平衡的因素，并不能保證每個地區的每所學校都能配備設備齊全，數量足夠的化學實驗室供每個學生使用，所以如果教師合理利用氣球這種安全又經濟適用的隨處可見的材料，不僅可以幫助學生理解化學反應記憶復雜的現象和原理，還可以讓本來枯燥無味的化學課堂上增添不少樂趣。

參考文獻

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