微型實驗在高中化學教學中的應用

鐘天麗 廣西壯族自治區南寧市邕寧高級中學

化學是一門與實驗密切相關的自然學科。高中化學涉及很多實驗，既能很好地激發學習者的學習興趣，又能深化其對所學知識的理解，因此，實驗不僅是教學的重要內容，而且是各類測試的必考知識點。但傳統的實驗具有準備時間長、操作復雜、使用儀器多、使用試劑量大等缺點。為更好地克服傳統實驗的弊端，教育工作者將微型實驗應用于教學活動中，獲得了良好的實驗效果。高中化學教學中應認識到微型實驗的優點，提高微型試驗應用意識，結合具體教學內容積極查閱相關資料，做好微型實驗的設計與展示，更好地提升學生的學習體驗，提高課堂教學效率。

一、微型實驗用于SO2性質教學中

二氧化硫是硫的重要氧化物，是高中化學學習的重要知識點，其性質主要有：漂白性、弱酸性、強還原性等。教學中為使學習者更好地理解與掌握二氧化硫的性質，并能夠根據具體的反應現象準確地判斷對應的性質，既要求學生牢固記憶二氧化硫性質以及對應的反應方程式，又要注重借助微型實驗增加教學趣味性，給學習者留下深刻印象。

例如，在課堂上做微型實驗，如圖1所示，使用棉球分別蘸取品紅溶液、NaOH酚酞溶液以及淀粉I2溶液，按照圖示塞到硬質玻璃管中。

圖1

為更好地激活高中化學課堂，驅使學生主動地思考，做上述實驗之前要求學習者根據自己對SO2性質的理解，思考如下問題：（1）實驗中制取二氧化硫的原理是什么？（2）棉球a、b、c分別有什么變化，分別反映了SO2的哪些性質？（3）使用什么化學試劑吸收尾氣？

運用微型實驗很好地吸引了學習者的注意力，并及時拋出問題引發學習者思考，能更好地激發其學習熱情。認真觀察不難發現，實驗中通過擠壓右側的膠頭，使濃硫酸滴加到亞硫酸鈉固體上產生二氧化硫氣體，對應的實驗原理為該反應沒有化合價變化，因此屬于復分解反應。二氧化硫能夠使品紅溶液褪色，因此棉球a的顏色逐漸變淡，驗證了二氧化硫的漂白性；SO2為酸性氧化物能夠與NaOH溶液反應生成Na2SO3，使得棉球b中的堿性變弱，棉球逐漸褪色；I2遇到淀粉呈現藍色，SO2具有還原性，和I2發生反應SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI，因I2不斷被消耗，棉球c的藍色逐漸變淡。尾氣中主要是未反應的SO2，因此，可使用堿性溶液進行吸收。

該微型實驗使用的試劑量較少，操作方便，能研究SO2的很多性質。課堂上運用該微型實驗不僅達到了傳統實驗的目的，而且通過對實驗現象的深入分析，使學生理解了棉球褪色的不同原因，啟發其在以后分析化學現象時透過現象看本質，多分析引起實驗現象的內在原因，如此才能更好地把握化學知識精髓。

二、微型實驗用于Cl2性質教學中

氯及其化合物是高中化學中非常重要的內容，而氯氣的物理、化學性質以及制取方法更需要學習者深入理解，牢固掌握。在進行Cl2性質教學中考慮到氯氣具有毒性，為確保安全，更好地激發學習者的學習熱情，應認真分析課本中實驗存在的弊端，結合自身授課經驗做好相關微型實驗的設計，運用微型實驗與學習者一起探究氯氣的化學性質。

例如，課堂上按照圖2設計微型實驗。將溴化鉀溶液、含淀粉的KI溶液以及FeCl2溶液分別滴加到點滴板中a、b、c凹槽中。同時，取少量KMnO4晶體放到表面皿中，向KMnO4晶體上滴加濃鹽酸后迅速使用燒杯蓋住。課堂上為使學習者更好地理解該實驗，圍繞以下問題與學習者進行互動：（1）實驗中是怎樣制取氯氣的？請寫出化學反應方程式并判斷化學反應類型。（2）點滴板a、b、c凹槽中的實驗現象是什么？從中能夠說明哪些問題？（3）實驗中能否使用MnO2代替KMnO4，為什么？

圖2

認真分析不能發現實驗中通過KMnO和濃鹽酸反應制取氯氣，對應的化學反應方程式為反應中Cl元素化合價發生變化，因此屬于氧化還原反應。在a、b、c三個凹槽中分別發生反應結合氧化還原反應知識可得Cl2的氧化性強于Br2、I2、Fe3+。KMnO4和濃鹽酸反應在常溫下就能進行，但如果使用MnO2代替KMnO4則需要加熱，因此，為確保實驗的正常進行不能替換。

上述微型實驗不僅制取了Cl2，而且驗證了氯氣與其他物質氧化性的強弱關系，實驗雖小，但學習者從中學習到的內容并不少。課堂上為學生展示微型實驗并與學生一起分析實驗現象、實驗原理，進一步提高其對氯氣性質的認識。課堂上學習者表現非常積極，不僅認真觀察實驗過程、實驗現象，而且積極討論，共同探討發生的化學反應，得出了正確的實驗結論，順利地完成了課堂教學目標。

三、微型實驗用于電化學教學中

電化學是高中化學的重要知識點，是高考的必考內容。電化學主要分為原電池以及電解池兩個重要部分，需要學習者深入理解原電池與電解池原理，并能靈活應用于相關問題的分析中。因原電池與電解池原理較為接近，相關知識點容易混淆，教學實踐中應注重應用微型實驗增加教學內容的趣味性，幫助學習者在頭腦中形成清晰模型，遇到相關問題能夠迅速地找到切入點。

例如，在講解電化學知識時，在課堂上展示圖3所示的微型實驗，準備好兩個試紙將其密切接觸，使用鉛筆芯當做電極，分別和表面皿上的試紙接觸，接通電源后，觀察實驗現象。課堂上為加深學習者的理解，鍛煉其學以致用能力，圍繞微型實驗提出以下問題，并提問學生代表，了解其回答問題的正誤，檢驗學習者是否真正地掌握電解池知識：（1）與浸潤飽和實驗水的KI-淀粉試紙接觸的鉛筆芯對應的電極名稱是什么？（2）兩個試紙出現什么現象，原理是什么？（3）兩個試紙中的離子是怎樣運動的？

圖3

該微型實驗構成簡單，實驗過程不難理解，因其外加電源，因此，屬于電解池。分析時需要正確、深入理解電解池原理，尤其不能死記硬背相關結論。課堂上與學習者一起回顧電解池原理，而后進行提問。聯系所學的電解池知識可知，與電源正極相連的是陽極，與電池負機相連的是陰極。由電解池原理可知，陰極離子得到電子，即H+得到電子生成H2，導致試紙中OH-濃度變大，則pH試紙變藍。陽極離子失去電子，Cl-失去電子生成Cl2，Cl2可將I-氧化成I2，而I2遇淀粉呈藍色，KI-淀粉試紙呈藍色。試紙中陰離子向左側移動，陽離子向右側移動。

上述微型實驗使用的器材非常簡單，而且使用的實驗試劑非常少，實驗現象非常明顯，能很好地鞏固學生所學。同時，通過提問學生代表驅使其進行深層次地思考，分析兩極發生的電極反應以及反應中生成的物質，很好地鍛煉了其分析問題的能力。不僅如此，學習者通過觀察、思考微型實驗，獲得了良好的學習啟發，在分析電化學相關問題時不僅要正確分析對應的電極名稱，而且需要分析各電極中的離子種類，對比各離子的放電順序。

四、微型實驗用于濃硫酸性質教學中

濃硫酸是高中化學中較為重要的一類酸，其與稀硫酸的性質有所不同。教學實踐中為使學習者更好地掌握濃硫酸的性質，包括強氧化性、酸性、催化性、脫水性等，搞清楚其與稀硫酸性質的區別，應提高實驗在教學中的應用意識，增加教學趣味性的同時幫助學習者更好地記憶，尤其通過對課本中實驗的改進，積極應用微型實驗開展教學活動，更好地提高課堂教學效率。

例如，在進行蔗糖與濃硫酸反應教學中，使用分液漏斗、試管、導管等實驗器材，按照如圖4所示裝置進行實驗器材的組裝。課堂上展示實驗過程，通過旋轉分液漏斗的旋塞使濃硫酸與蔗糖接觸，要求學習者認真觀察，填寫如下空格：

圖4

（1）該實驗體現了濃硫酸的_____性與______性。

（2）反應的實驗現象有：____、____、____、____。

（3）該實驗能證明SO2具有_____性、_____性。

（4）處理尾氣時可使用_______（填寫一種堿），也可以使用______（填寫一種鹽）。

要想正確地填寫上述空格，需要明確該微型實驗依據的原理。根據所學可知，濃硫酸與蔗糖反應，蔗糖先變黑后膨脹，變黑是因為濃硫酸具有強氧化性，而體積膨脹表現濃硫酸的脫水性。產生的二氧化硫氣體具有漂白性，可使品紅溶液褪色，而且SO2因具有還原性可使高錳酸鉀溶液褪色，且能和Na2S反應生成淡黃色的單質硫沉淀。因二氧化硫污染空氣，不能直接排放，因此可使用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，當然也可使用高錳酸鉀溶液對尾氣進行處理。

實踐中借助微型實驗為學生展示濃硫酸與蔗糖反應的實驗，吸引學習者的注意力，不僅能夠使學習者清晰地看到實驗現象，而且能驗證反應產物的相關性質，尤其考慮了尾氣的處理，避免了空氣污染，一舉多得，達到了常規實驗無法取得的實驗效果。課堂上學生認真觀察實驗過程，積極思考，嘗試著填寫空格中的內容，加深了印象，圓滿地完成了課堂教學目標。

五、微型實驗用于濃硝酸性質教學中

稀硝酸與濃硝酸是高中化學較為重要的酸，其中當硝酸的濃度超過69%時為濃硝酸。濃硝酸涉及的知識點較多，包括濃硝酸的保存、濃硝酸與金屬的反應以及濃硝酸的強氧化性等。其與稀硝酸的性質較為接近，因此，很多學習者容易混淆相關知識點。講解該部分知識時既要注重引導學習者嘗試將濃硝酸與稀硝酸的性質進行對比記憶，又要注重運用微型實驗開展教學活動，加深其對濃硝酸的印象。

例如，在進行濃硝酸和Cu反應的教學中，課堂上使用塑料瓶盛放適量濃硝酸并在干燥管中盛放適量銅片，將其按照圖5所示裝置連接起來。同時，在干燥管口塞上蘸有堿液的棉花，開展微型實驗。實驗過程中為使學習者更好地掌握所學內容，設計如下問題要求其思考、討論：（1）該微型實驗有哪些優點？怎么控制反應的進行與停止？（2）寫出該實驗涉及的化學反應方程式。（3）在干燥管口塞蘸堿液棉花的目的是什么？（4）使用該微型實驗裝置是否能夠做木炭與濃硝酸反應的實驗，為什么？

圖5

通過擠壓塑料瓶，濃硝酸進入到干燥管便可發生反應，當傾斜塑料瓶濃硝酸回流至塑料瓶中反應便停止，因此，該實驗的優點是操作簡單，容易控制反應過程，而且避免了產物NO2氣體的逸出，較為環保。該實驗的反應原理為Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+NO2↑+2H2O。因反應的產物中有NO2，會對空氣造成污染，因此，運用堿液進行吸收。因濃硝酸和碳的反應需要加熱，因此，使用該微型實驗裝置無法實現。

教學中鼓勵學習者積極思考，相互討論上述問題，不僅激活了化學課堂，而且使其更加透徹地理解與掌握了實驗內容，尤其當學習者正確地回答出問題時，在課堂上及時進行表揚，使其嘗到學習的成就感。從整個實驗效果來看，達到了預期效果，學習者學習熱情非常高漲。不僅如此，通過該微型實驗的展示，給學習者帶來一定啟發，使其在以后的學習中善于思考，能夠發現課本中實驗的不足，并積極嘗試設計相關微型實驗進行改進。

眾所周知，高中化學實驗內容較多，如何提高實驗教學質量與效率，激發學習者的學習熱情與潛力，一直是教育工作者關注的重點。微型實驗不僅能達到傳統實驗的效果，而且在實驗器材、實驗試劑的選擇與應用上更為節省，在實踐中的應用效果顯著，深受廣大師生的喜愛。借助微型實驗開展教學活動，能獲得良好的教學效果，教學中應做到：其一，積極主動地查閱相關資料，結合具體教學進度，在課堂上做微型實驗，給學生帶來不一樣的視覺感受以及學習體驗，增強化學課堂的新鮮感。其二，圍繞微型實驗設計問題，要么與學習者互動，要么要求學習者思考、作答，使其參與到實驗過程中來，更好地掌握相關實驗內容。其三，結合學習者的表現及時給予針對性的指引與點撥，糾正其理解上的誤區，使其體會到學習的樂趣以及成就感，更加自覺地開展學習活動。