借助微型化學實驗 助力學生科學探究

廈門雙十中學(36100) 闕錦南

廈門實驗中學(36100) 鄒 標

在中學化學教學中，化學教師指導學生開展微型實驗，既可以是課堂教學，也可以是指導學生在課外或家庭開展實驗探究，可以用現成的材料，如玻璃管、滴管、注射器、濾紙等，也可以利用生活中的物品，如吸管、眼藥水瓶、醫用輸液管、藥瓶等，還可以自制微型實驗儀器開展探究活動。微型實驗具有以下優點：試劑的用量少、廢物少、反應時間短、環保、操作方便、耗時短等。教師可以在新授課、習題課、課外等多課型指導學生開展微型實驗探究。

1 借助微型實驗，激發學生學習興趣

1.1 借助濾紙，設計微型實驗裝置，探究氣體制取與性質實驗

利用H型玻璃管、膠頭滴管、尖嘴管、濾紙組裝成如圖1所示的裝置，可以進行氣體的制取與性質實驗的探究，如Cl2、HCl、SO2、CO2、NH3等[1]。

如圖1所示，以氯氣制取與性質實驗為例，左邊為氣體制取裝置，利用濃鹽酸與氯酸鉀反應，產生氯氣。右邊為氣體性質實驗裝置，玻璃管外壁貼有浸泡了實驗試劑的濾紙，如品紅溶液、淀粉KI溶液、NaBr溶液等。玻璃管中塞有浸有NaOH溶液的脫脂棉，吸收多余的有毒尾氣，防止污染空氣。

圖1 氯氣的綜合性質探究裝置

1.2 利用滴管探究物質的制取與性質實驗

利用塑料滴管，探究氣體的制取與性質實驗。利用微型塑料滴管和玻璃W管，可以快速、環保地探究氣體的制取與性質，如H2、O2、Cl2、SO2、NO、NO2、NH3、HCl等。圖2為氫氣還原氧化銅實驗裝置，將氫氣的制取與性質整合起來了，實驗方便、快捷、環保。教師可以在普通教室中指導學生利用該裝置做隨堂實驗。教師需要提醒學生注意操作安全，加熱前應先通氫氣，將整個裝置中的空氣排出，防止氫氣中混有空氣，混合氣加熱時發生爆炸。

圖2 氫氣還原氧化銅

1.3 利用直角導管開展微型實驗探究[2]

直角導管用作化學反應容器，所需試劑量少，可以達到節約藥品的效果。將導管兩端分別連接好乳膠管，再用彈簧夾夾住，就組裝為密閉的微型實驗裝置，通過注射器插進乳膠管添加藥品。如圖3所示，將3個直角導管通過橡膠管連起來，兩端直角導管內分別裝入相同濃度濃氨水，中間直角導管內放入蘸有酚酞的棉花，將兩端的直角導管分別放入冷水和熱水中，觀察實驗現象，哪邊酚酞溶液先變紅，說明哪邊氨氣分子運動速率快，學生能深入體會分子運動與溫度的關系。

圖3 探究分子的運動

1.4 利用注射器進行化學探究

注射器有刻度，密閉性好，可以借助注射器進行中學化學探究活動，中學階段的許多實驗都可以借助注射器開展，既可以做性質實驗，也可做制取實驗，還可以將制取與性質實驗結合起來；既可以做定性實驗，還可以做定量實驗。教師示范引導學生利用注射器開展實驗探究，進行方法指導，激發學生的學習興趣，提升學生實驗設計與探究能力。如圖4所示，用注射器同時向玻璃管中棉花注入濃氨水和濃鹽酸，可以觀察到白煙，根據白煙的位置，可以推測NH3分子和HCl分子運動速率的差異，除了課本實驗的效果外，還能觀察到課本實驗之外的趣味現象。實驗操作簡捷、環保，可以隨堂實驗，極大豐富了化學課堂教學。

圖4 濃氨水與濃鹽酸反應

1.5 制作長柄V形玻璃管，培養學生的動手實驗能力[3]

將玻璃管進行創新加工，加工為如圖5所示的長柄V形玻璃管。圖6為加熱碳酸氫銨的改進實驗裝置，檢驗分解產物，浸有酚酞試液的棉球檢驗產物中的氨氣，V形玻璃管中的澄清石灰水檢驗產物CO2。除了此實驗外，還可以用其探究其他氣體的制取與性質實驗，如Cl2、SO2、CO2等，使用試劑用量少，操作簡單，現象明顯。該實驗裝置的運用有效激發了學生的創新意識，培養了學生的動手實驗能力。

圖5 長柄V形玻璃管

圖6 “加熱碳酸氫銨”改進實驗裝置

2 借助微型實驗，突破試題難點

習題中涉及到一些微型實驗，如果單憑所學的知識去分析、解答，對所解答的問題缺乏實踐檢驗，如果提供實驗，在實驗的基礎上去分析，學生對知識的理解更深入，學習興趣也更濃。如圖7所示，利用濾紙探究電化學實驗。

圖7 電化學微型實驗

試題：如圖7中的A為直流電源，B為浸透飽和NaCl溶液和酚酞溶液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發現B上的c點顯紅色。請回答下列問題：

(1)電源A的a為______極。

(2)濾紙B上發生的總反應方程式為______。

(3)在電鍍槽中實現鐵上鍍鋅，接通K點，使c、d兩點短路，則電極e上發生的反應為______。

分析：學生解答此試題時，如果沒有實驗體驗，只是根據理論分析，答題效果不好，如果動手實驗，通過直觀實驗現象，可以深入理解電化學反應原理，掌握電化學反應本質，將知識與能力結合起來。

3 借助微型實驗，進行課外趣味探究，學以致用

3.1 檢測指紋

如圖8所示，試管里加入幾粒碘，橡皮塞夾住印有指紋的濾紙，加熱試管，可以觀察到印在濾紙上的指紋。

圖8 檢驗指標

3.2 利用家庭中常見的生活物品，開展化學小制作活動

圖9 消毒液發生器

4 結語

學習化學離不開化學實驗，微型實驗快捷、環保，材料易得、操作方便，可以在課堂中廣泛開展，還可以在課外開展。開展化學實驗活動，使化學的教與學回到化學學科的本質，體驗化學是建立在實驗基礎上的科學，化學來源于生活，也服務于生活。指導學生開展形式多樣的微型化學實驗，可以有效激發學生的學習興趣、鞏固所學知識、提升學生動手能力、培養學生的化學學科核心素養，進而提高學生的綜合素養。