Y型試管在初中化學改進實驗中的妙用

劉佩

摘要：利用Y型試管的兩個支管相通、易于對比的特點，分別對初中化學教學中加熱銅綠的實驗、二氧化碳氣體的制備和性質一體化實驗、探究微粒運動、檢驗二氧化硫的實驗進行改進。改進后的實驗能體現化學現象之美，裝置微型簡便，實驗易成功，符合綠色環保理念，利于培養學生的實驗和創新能力，促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：Y型試管;初中化學;實驗改進

文章編號：1008-0546（2022）02x-0091-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.024

Y型試管在中學化學實驗中主要是用于微型對比實驗[1]，也有一些教師利用它兩個支管相通的特點進行了改進實驗，如空氣中氧氣含量的測定[2]、研究炭與濃硝酸的反應[3]。Y型試管耐熱性好，裝置微型，可反復使用，而且造型容易吸引學生興趣，增加了實驗的趣味性，提高了學生的實驗能力。

結合一線課堂教學實際，現對上海教育出版社（以下稱滬教版）九年級化學教科書[4]中一些實驗用Y型試管進行改進，改進后效果非常好，學生也能在后期的復習中很快回憶起這些實驗及其現象。對實驗的這些改進一定程度上實現了以學生為本，從學生的認知角度出發，幫助學生更好地觀察與實驗，知道如何從化學的角度實現綠色環保，有利于學生科學素養的發展，達到學科育人的目的。接下來將介紹用Y型試管對初中化學四個實驗進行改進的具體案例。

一、加熱“銅綠”的實驗

在滬教版教材中，安排加熱銅綠的實驗目的是讓學生初步學會基本的實驗技能操作。教學過程中教師希望學生熟悉實驗操作的同時能夠學會觀察實驗現象，根據現象進行證據推理，推斷簡單的反應產物，從而寫出相關的化學反應方程式。反應產物的判斷需要借助實驗現象，在實際課堂演示時，教師通常是用導管把產生的氣體通入澄清石灰水中以檢驗二氧化碳的生成，也有用直角導管裝置進行改進[5]，這樣是可以觀察到澄清石灰水渾濁，但學生后期寫化學方程式時不明白為什么變渾濁是沉淀引起的。如果能在在剛開始學習化學時，把澄清石灰水變渾濁的同時即形成沉淀的實時現象在課堂展現出來，更有利于發展學生的宏觀辨識能力。

1.新改進的實驗裝置（圖1）

2.主要實驗用品

用Y型試管改進的加熱銅綠實驗

銅綠、澄清石灰水;

帶單孔塞的Y型試管、酒精燈、帶鐵夾的鐵架臺、藥匙、V型紙槽、塑料吸管等。

3.實驗操作和實驗現象

（1）組裝好裝置后，用V型紙槽向Y型試管的一側支管內加入銅綠，另一側支管中通過可彎曲的塑料吸管加入澄清石灰水。

（2）點燃酒精燈加熱銅綠，觀察到裝有銅綠的支管里出現小水珠，固體開始慢慢變黑，由于試管內部氣流流通，很快石灰水上面先出現一層白膜，慢慢地會看到白色渾濁物由上而下如飄絮般線形下降至試管底部，至澄清石灰水全部變渾濁。

4.改進實驗的優點

（1）最大的優點是體現了化學的現象之美。澄清石灰水變渾濁的全過程，是用導管直接通入石灰水中所無法替代的，大大增強了化學實驗的趣味性，學生也能認識到沉淀的形成。

（2）節約藥品，即使產生少量的二氧化碳也能觀察到完美的現象。

（3）這個裝置也可用來完成碳酸氫銨的加熱實驗。

二、二氧化碳氣體的制備與某些性質實驗教材上驗證二氧化碳氣體的密度比空氣大，使用了傾倒二氧化碳氣體的方法（圖2），有文獻上分析過這個實驗的成功率不高，還受到煙囪效應的干擾，對此進行了很多改進[6-7]。

1.新改進的實驗裝置（圖3）

2.實驗用品

稀鹽酸、大理石、紫色石蕊棉球4個、無水氯化鈣干燥劑;帶單孔塞的Y型試管3支、T型導管、橡皮和玻璃導管、帶鐵夾的鐵架臺、鑷子、塑料吸管等。

3.實驗操作和實驗現象

（1）T型導管直線方向上的兩端分別連通兩個Y型試管，同時這兩支Y型試管的底部事先用銼刀分別挫了小洞，方便氣體排出，底部還分別放有紫色石蕊棉球，A、C兩處是干燥的，B、D兩處是濕潤的。

（2）T型導管剩下的一端通過導管再連接一支Y型試管，以用來制備二氧化碳氣體。先在Y型試管一側加入幾粒石灰石，另一側加入適量稀鹽酸。Y型試管口放一團包裹無水氯化鈣干燥劑的棉團，用來吸收二氧化碳氣體中的水蒸氣。

（3）傾倒稀鹽酸，與石灰石接觸，產生二氧化碳氣體。很快會看到D處濕潤的紫色石蕊棉球變紅，其它三處均不變色。

可以得出的結論是：對比C、D兩處，說明二氧化碳與水反應生成了碳酸，才使得石蕊棉球變色;對比B、D兩處，說明二氧化碳氣體的密度比空氣大得多。

4.改進實驗的優點

（1）實驗成功率高，易重復，充分利用了Y型試管對比的優勢，較好地培養了學生控制變量的思維能力。

（2）實驗微型化，稀鹽酸和石灰石的用量都很少。紫色石蕊棉球可循環使用。

（3）觀察完現象后，可以把Y型試管慢慢傾斜一定角度，把液體緩緩流入它原來的位置，使固體分離，反應停止，所以用Y型試管制備二氧化碳氣體也可以控制反應的發生與停止。

（4）實驗裝置設計巧妙，三支Y型試管就可以達到實驗目的，有利于激發學生的創新精神和實踐能力。

三、探究微粒的運動實驗

教材中利用圖4裝置驗證微粒的運動，在課堂上很容易操作，但這種裝置有三點缺陷，一方面藥品用量多，另一方面掀開大燒杯后會有大量氨氣逸散到空氣中，而且觀察現象時只能將裝置固定于某一處，不方便移動，會導致教室里后排和角落的學生無法觀察到現象。

1.新改進的實驗裝置（圖5）

2.實驗用品

無色酚酞、濃氨水;

兩支塑料吸管、Y型試管、透明膠帶、帶鐵夾的鐵架臺等。

3.實驗操作和實驗現象

（1）通過塑料吸管向Y型試管右側支管加入無色酚酞試液，通過另一支塑料吸管向Y型試管左側支管加入濃氨水。注意塑料吸管不要取出，防止試液沾到試管壁上。加完后迅速用透明膠帶把試管口和塑料吸管封上。

（2）根據教學要求，可以通過剪裁塑料吸管下端的長度，從而改變酚酞由無色變成紅色所需要的時間。

（3）過一段時間后會看到無色酚酞試液變紅，說明微粒在不斷運動。

4.改進實驗的優點

（1）相對于教材實驗，改進實驗的藥品用量少，裝置密閉無污染，而且便攜，便于走到學生中間使學生近距離地觀察實驗現象，實現了以學生為本的新課程理念。

（2）通過塑料吸管加液體的操作非常生活化，讓學生在熟悉的生活情境中，激發了學生利用生活用品進行化學實驗的創新意識。

（3）用這個裝置還可以完成溫度對微粒運動速率的影響實驗。具體方法是做一個相同的實驗裝置，將氨水所在的支管分別放在冷水和熱水中，對比酚酞變紅的現象所需要的時間。

（4）這個裝置也可以用來完成氯化氫氣體和氨氣的反應實驗。分別在兩個支管中加入少量的濃鹽酸和濃氨水。

四、檢驗二氧化硫的實驗

教材上檢驗二氧化硫的實驗操作起來很方便（圖6），但是實際課堂演示時一線教師會發現有以下幾個問題，一是從火柴點燃到伸入燒杯的過程中，火柴上沾取的硫粉容易灑落，產生的二氧化硫會逸散到空氣中，二是實驗者聞了逸散出來的二氧化硫導致喉嚨難受，不利于健康，三是留在燒杯中的二氧化硫氣體比較少，可能不會使高錳酸鉀溶液完全褪色，從而會使演示實驗失敗。

1.新改進的實驗裝置（圖7）

2.實驗用品

高錳酸鉀溶液、火柴、濕潤的紫色石蕊棉球、沾有氫氧化鈉溶液的棉球;

Y型試管、酒精燈、帶鐵夾的鐵架臺、塑料吸管等。

3.實驗操作和實驗現象

（1）先在Y型試管的右側支管中放1根火柴，火柴頭朝下，然后加入適量高錳酸鉀溶液于另一側。依照圖7固定好Y型試管后，在試管中上部塞一團濕潤的紫色石蕊棉球，再在試管口處塞一團沾有氫氧化鈉溶液的棉球，用來吸收多余的二氧化硫，防止逸散到空氣中。

（2）點燃酒精燈，加熱火柴頭，很快就會聽到火柴頭“砰”的一聲，伴有大量白煙。由于火柴燃燒會產生二氧化硫氣體，取下Y型試管輕輕振蕩，可以看到高錳酸鉀溶液完全褪為無色。同時紫色石蕊棉球由下而上慢慢變紅，說明二氧化硫溶于水使得溶液顯酸性。

4.改進實驗的優點

（1）不需要沾取硫粉，一根火柴加熱之后產生的二氧化硫氣體足以使所加入的高錳酸鉀溶液褪色。

（2）裝置密閉相對無污染，教師在演示實驗時不用擔心會吸入二氧化硫氣體。

（3）高錳酸鉀褪色現象非常明顯，有利于提高學生的實驗觀察能力。

改進實驗的教學效果非常顯著。在化學復習時會發現很多學生對有些實驗現象已經沒有印象了，只能依靠記憶，學生慢慢地就會認為現象就是靠死記硬背，這不符合化學核心素養培育的初衷。初三學生課業緊、任務重，難以做到每個化學實驗都能讓學生自己完成，所以如果都是用試管這些普通的儀器來完成實驗，實驗種類多了之后，學生對實驗現象的記憶會混淆。如果教師偶爾改進幾個實驗或者用不同的創意實驗，學生自然印象深刻，這種教學效果是任何講解和記憶都無法代替的。

基于以上幾個案例，用Y型試管改進后的實驗總體有以下幾個優點：（1）多樣化，它可以完成生成物的檢驗、氣體的制備和性質實驗、微觀性質實驗等;（2）微型化，所用的藥品用量少，不會造成原料的過度浪費，裝置便攜，方便走入學生中間進行演示;（3）綠色化，生成的污染性氣體在試管內就可以被處理掉，不會逸散到空氣中引起空氣污染或者對人體造成傷害;

（4）顯性化，實驗現象明顯，有利于提高學生的實驗觀察能力，使每一位學生都能看到現象，從而實現素養為本的課堂;（5）操作簡單，便于開展學生實驗，具有推廣價值。

參考文獻

[1]向直三.利用Y型管或Y型試管的微型實驗[J].中小學實驗與裝備，2016（1）：61-62.

[2]林旺金，張惠嬌.對“空氣中氧氣體積分數的測定”實驗分析與改進[J].化學教學，2018（3）：62-64.

[3]賈同全.利用“Y試管”改進炭與濃硝酸的反應[J].中學化學，2016（1）：29.

[4]中學化學國家課程標準研制組.義務教育課程標準實驗教科書（化學九年級上、下冊）[M].上海：上海教育出版社，2017.

[5]宋廣良，李德前，凌一洲.直角玻璃管和廣口瓶組合構建的多功能實驗裝置[J].化學教學，2020（3）：68-71.

[6]周文榮，陳玲.二氧化碳制備與性質實驗的一體化設計[J].化學教學，2020（10）：65-67.

[7]李德前，周梅華，張羿“.傾倒氧氣助燃”與“傾倒二氧化碳滅火”實驗的組合設計[J].化學教學，2021（3）：67-69.

1192500520308