塑料矿泉水瓶在初中化学实验中的应用

摘要：把废旧塑料矿泉水瓶用于化学实验，设计了探究气体的溶解性、验证二氧化碳的性质、验证二氧化碳与碱的反应、探究分子的运动等实验。实验方案的设计增强了实验的趣味性、实用性和可操作性，拉近了化学与生活的距离，提高学生对身边物质有用性的认识，激发学生的学习兴趣和学习动力。

关键词：塑料矿泉水瓶；初中化学实验；探究实验；趣味实验；实验设计

文章编号：1005–6629（2017）7–0055–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

废旧塑料矿泉水瓶是大家司空见惯的一种生活废旧品，它具有密封、质软、透明等特点。将废旧塑料矿泉水瓶应用于化学实验，可以化抽象为直观，化枯燥为生动，帮助学生理解知识，提高学习效果，凸显变废为宝的教学理念，提高学生对身边物质有用性的认识[1]。现介绍几则塑料矿泉水瓶在初中化学实验中的应用案例，与同行分享交流。

例1 验证氧气的溶解性

氧气是初中化学中的一种重要气体。对于氧气的溶解性这一物理性质的学习，教材只是用语言文字告知学生“氧气不易溶于水”。教材只做语言描述，没有安排实验探究活动。教师口述实验结论，学生半信半疑，缺乏说服力。为消除学生的疑虑，我们设计如下实验方案，帮助学生理解氧气的溶解性这一性质。

取两个材质、大小、形状完全相同的软塑料矿泉水瓶，用排气法分别收集满二氧化碳和氧气，塞紧瓶塞，用注射器向瓶中分别注入等体积的水，针孔处用透明胶粘贴。振荡，一会儿发现盛有二氧化碳气体的矿泉水瓶变瘪，而盛有氧气的矿泉水瓶几乎没有变化，打开盛氧气的矿泉水瓶瓶塞，迅速向瓶内放入一条小鱼，小鱼能生活在水中（如图1所示）。

“盛二氧化碳气体的矿泉水瓶变瘪”说明二氧化碳能溶于水；“盛氧气的矿泉水瓶不变瘪、小鱼能生活在水中”则有力说明“氧气不易溶于水而不是不溶于水”[2]。

设计对比实验，化抽象为直观，由感性到理性。化解了学生心中的疑团，激发了学生的学习兴趣，巧妙地突破了学习难点，帮助学生较好地理解了“氧气不易溶于水”这一物理性质。

例2 验证二氧化碳的性质

二氧化碳也是初中化学学习的一种重要气体。对于二氧化碳的密度及二氧化碳与水反应等性质，我们设计了实验方案2进行验证。

透明塑料矿泉水瓶内装有一根固定的细铜丝，铜丝的上段和下段等距离系有8朵用紫色石蕊试液浸泡过的小纸花，1号和3号纸花均是湿润的，2号和4号纸花均是干燥的，用注射器穿过瓶子中间部位的瓶壁向瓶内缓慢注入二氧化碳气体（如图2所示）。

通过实验可以看到：铜丝中间部位以下的4朵小纸花中1号和3号纸花均由紫色变为红色，2号和4号纸花不变色；铜丝中间部位以上的4朵纸花中只有1号小纸花由紫色变为红色，但颜色相对下部的变色纸花较浅一些，其他纸花没有变色。铜丝下部湿润的小纸花颜色变得较深，上部湿润的小纸花颜色多数不变色，瓶内干燥的小纸花均不变色。这有力证明二氧化碳能与水反应生成碳酸且二氧化碳的密度比空气密度大。

本实验将二氧化碳的物理性质与化学性质融为一体。借助矿泉水瓶的透明、密封、质软等特点，设计实验，构思巧妙，化平淡为有趣，学生兴趣盎然。透过实验现象引发学生思考，有利于帮助学生理解知识，用实验说话，培养学生的实证意识。

例3 验证二氧化碳与碱的反应

二氧化碳与碱溶液的反应，是初中化学中碱的重要性质之一。对该知识的学习教材中没有安排实验探究活动，只是进行了简单的语言描述，学生理解起来十分困难。为此，我们设计了实验方案3，让学生通过观察实验现象，增强对知识的理解和学习。

取三个同材质、大小、形状相同的软塑料瓶，将三者均充满二氧化碳气体，分别向其中倒入等温等体积的饱和氢氧化钠溶液、饱和石灰水及水，振荡，比较三者变瘪的程度（如图3所示）。

通过实验可以观察到A瓶变瘪程度最大，B瓶次之，C瓶变瘪程度最小。该实验不仅排除了水的干扰，还能证明二氧化碳与氢氧化钙、氢氧化钠溶液发生反应，并能比较出二者与二氧化碳反应的不同程度。根据矿泉水瓶变瘪的程度还可推断出氢氧化钠、氢氧化钙的溶解性不同；“澄清石灰水与二氧化碳作用能产生白色沉淀、氢氧化钠与二氧化碳反应软塑料瓶变瘪程度较大”等现象提醒我们：检验二氧化碳气体时可选用澄清石灰水，除去二氧化碳时可选择氢氧化钠溶液。

若用盛有盐酸的注射器分别向反应后的A、B两矿泉水瓶中注入盐酸，则会看到瓶内有气泡产生，变瘪的矿泉水瓶逐渐鼓起来（如图4、图5所示）。这从产物角度再次证明了二氧化碳与碱溶液发生了化学反应。

利用矿泉水瓶的形变设计对比实验，借助产生的可视化现象，化无形为有形，来证实二氧化碳与碱溶液之间发生了化学反应。由于碱溶液中含有水，而且二氧化碳气体能溶于水，所以设计实验时，也考虑到水的存在对实验造成的干扰，并排除了这一干扰。

例4 探究分子的运动

分子是构成物质的一种基本粒子，分子是不断运动的。为了探究分子具有不断运动的特性，我們一改教材中实验具有的装置密封性差、氨水用量大等弊端，设计了如下实验探究活动。

取两个材质、大小、形状完全相同的软矿泉水瓶。在用滤纸折叠成的花朵上喷上酚酞，用细线系好，分别固定在两个矿泉水瓶中（具体操作可参照例2），再分别用注射器同时注入3滴浓氨水，针孔处用透明胶粘贴。同时将两个瓶子分别放入等体积的冷水和40℃的热水中（如图6所示）。（提示：热水的温度不能太高，否则瓶中会形成水雾影响观察。）

两个瓶子中的滤纸花由下而上逐渐变红，“节节开花”，最后全部由无色变为红色，犹如一株盛开的鲜花，但放入热水中的纸花变色的速度较快。从而得出结论：分子是不断运动的，温度越高分子运动速度越快。

借助塑料矿泉水瓶的透明、密封特点，设计对比实验，既节约了实验药品又增强了实验的可视性，同时还避免了对环境的污染。体现了实验过程的绿色化、实验药品的节简化、实验现象的直观化。

例5 探究铁的燃烧

学习氧气的化学性质时，教师演示了铁丝在氧气中燃烧的实验：

首先在空气中加热铁丝，铁丝只是保持红热状态。迅速将其插入盛有氧气的集气瓶中（瓶中预先加少量水或铺一层细沙），观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体（如图7所示）。

不少学生在认真观察教师演示实验中铁丝的燃烧过程后，错误地认为铁在空气中不燃烧，在氧气中才能燃烧。

为纠正学生的错误认识，我们增补了铁粉在空气中燃烧的对比实验。

把少量铁粉装入一个瓶盖扎有小孔的小塑料矿泉水瓶中，点燃酒精灯，轻拍塑料瓶，铁粉纷纷洒落在火焰上，铁粉剧烈燃烧起来。

使用矿泉水瓶盛装铁粉，操作简便、节约药品、并能保持实验持续进行，现象十分明显。通过对比實验，学生认识到铁的状态不同、氧气的浓度不同、燃烧时的剧烈程度也不同。块状的铁丝在空气中不燃烧而在氧气中剧烈燃烧，粉末状的铁粉在空气中也能剧烈燃烧。因此，学生明白了“铁在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧”的说法是不准确和不严谨的。

实验是提高学生学习兴趣的催化剂。利用矿泉水瓶进行实验，材料易得，设计新颖，操作简便，趣味性强，装置可重复使用。使实验化无形为有形，化平淡为有趣，化抽象为直观。废旧矿泉水瓶在实验中应用，既可降低成本，又能拉近学生与化学之间的距离，体现了变废为宝理念，提高了学生对身边物质有用性的认识，培养了学生节约资源、珍惜资源的好习惯。

参考文献：

[1]王荣桥.气球在初中化学实验中的应用案例[J].化学教学，2013，（7）：39～16.

[2]严春建.基于降低学习难度的初中化学新授课教学策略研究[J].化学教与学，2016，（12）：31～33.