挖掘化学实验内涵 发展学生核心素养

田琪 徐光静

摘 要：化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是学生建立化学感性认识、积累化学概念体系的主要途径，是提高化学教学质量的重要环节。笔者在化学实验教学中，引导学生改进实验装置，并有意识地引导学生学会学习，亲历创新，从被动发现到自主发展，使学生经历了从理论到实践，再从实践回到理论的成长过程。

关键词：化学实验;实验装置;原理;实践

中图分类号：G633.7文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2018）24-019-2

一、改进实验装置引发创新意识

1.引导学生通过实验（有部分同学不成功或效果较差）发现传统喷泉实验装置存在不足之处

（1）滴管挤入液体量较少，瓶中产生的负压不足，导致液体喷不出。

（2）因橡皮塞上插有长导管，滴管直接吸水不方便，需将滴管吸水后再插入橡皮塞，太紧操作困难，太松又易漏气。

（3）因盛水的胶头滴管直接与瓶中气体接触，收集好气体，不宜直接插入带导管和滴管的橡皮塞，需先塞上橡皮塞，而演示时再换塞会使部分气体逸出。

2.从胶头滴管的作用引导学生改进盛水的容器

（1）改进要点

省略原装置中的胶头滴管，将烧杯换成“肩部”留有小孔的塑料瓶，收集好气体，直接组装，止水夹夹紧橡胶管，阻止气体与水的接触。

（2）形成喷泉

打开止水夹，用手指堵住盛水塑料瓶上的小孔，轻轻挤压塑料瓶，使少量水進入烧瓶，松开手，水就立刻喷入烧瓶形成喷泉。

（3）改进后的优点

装置气密性好，不漏气。实验时，不需换塞，保证气体不逸出。挤入的水量可任意调节，保证实验成功率100%。

二、明辨实验原理深化创新思维

引导学生明辨喷泉实验中带孔塑料瓶的实验原理，师生共同总结：堵孔挤瓶水上升，气溶水中负压生，开孔瓶中通大气，吸水涌出喷泉成。

为了延伸、拓展带孔塑料瓶的实验功能，深化创新思维，启发学生讨论：若将图2喷泉实验装置的圆底烧瓶改成可控制气体（或液体）进出的密封仪器（如装置图3），可方便地进行哪些实验（方法越多越好）？学生的思维火炬被瞬间点燃，经过热烈讨论，提出若干巧妙方案，所释放的创新能量令人振奋，师生共鸣，共同享受了成功的乐趣。

老师适时点评，归纳要点：堵孔压瓶液欲升，开夹液进（空）气难存，液面到塞气排净，关夹开孔液留存，固液相遇生气体，气压液下瓶中盛，堵孔再压瓶中液，夹开气出性质验。

老师挑选形成的若干方案，整改后（如下）由各小组课后完成。

三、形成系列实验成果提升创新能力

1.金属与溶液反应（以钠与水反应为例）

（1）装置（如图3）：

（2）操作步骤：

①检查气密性：组装好装置，止水夹夹住乳胶管，用手指赌住小孔并挤压塑料瓶，若水不能进入玻璃管，证明不漏气。

②反应：打开止水夹，手指压紧小孔并挤压塑料瓶，使水（滴几滴酚酞）沿玻管上升至全充满（排尽空气，确保安全），立即夹上止水夹，再松开捏塑料瓶的手（恢复原状），插在橡皮塞大头针上的钠同时落入水中与水反应，溶液变红色，产生的氢气迅速充满玻璃管的中上部（钠颗粒的大小可控制氢气的体积）。

③检验气体：手指赌住塑料瓶小孔，打开止水夹，轻轻挤压塑料瓶使气体从尖嘴放出，并点燃验证氢气（挤压力度的大小可控制火焰的大小）。

本装置还可用于Al条与NaOH溶液或稀H2SO4反应、Mg条与稀H2SO4反应、Cu丝与稀HNO3反应（保证生成无色气体，挤出部分气体在管口变红棕色，再吸入空气管内呈红棕色）、Cu丝与浓HNO3反应等。绕成螺旋状的金属条可插在橡皮塞上或卡在玻璃管中，金属螺旋条的长度应约为生成气体在玻璃管中的高度（液面与金属脱离，反应停止）。

（3）优点：操作简便，气体纯净，方便检验气体和测量气体体积（可用滴定管）。

2.电解、燃料电池实验（以电解水为例）

（1）装置如图4

（2）操作步骤：检查气密性及压入NaOH溶液排空气的方法同上（使两支滴定管内充满NaOH溶液），接通电源约1～2分钟，可观察到两支滴定管中气体体积比约为2∶1。分别检验氢气和氧气的操作方法同上（用带火星的木条检验O2）。

实验后，撤掉电源，并将连接石墨电极的两根导线接上音乐贺卡或电流表，就可验证氢、氧燃料电池。操作非常方便，现象也很有趣。

本装置还可用于电解饱和食盐水、CuCl2溶液等。

说明：如实验中产生Cl2、NO、NO2等气体，要验证它们的存在，且要保证无污染，可将尖嘴部分换成带活塞的一小截酸式滴

定管（如装置图5），上部塞一团蘸浓烧碱的棉花。挤出NO气体在此“漏斗管”内可看到红棕色，即可检验NO并吸收;在此“漏斗管”内放一条潮湿的淀粉KI试纸，挤出气体即可检验Cl2并吸收。

3.制备Fe（OH）2

Fe（OH）2极易被氧化，用课本上的操作方法难以观察到白色沉淀。采用图5装置，用上述操作方法，首先在玻璃管中压满稀硫酸溶液，制得FeSO4溶液和H2（作保护气）。再向“分液漏斗”（从废酸式滴定管上截下带活塞的一小截代替）中加入足量NaOH浓溶液，慢慢打开“分液漏斗”活塞，NaOH溶液慢慢流入玻管中，可清楚地看到玻管中产生大量的白色沉淀。放完NaOH溶液再挤出氢气，继续吸入适量空气（以上操作都用开关活塞和小孔控制），可看到白色沉淀逐渐变灰绿色、红褐色。

一个发现、一则改进，已是难能可贵。而敏锐地捕捉迸发的灵感火花，升华为璀璨夺目的创新光华，更加令人神往。有意识地引导学生学会学习，亲历创新，从被动发现到自主发展，既是教师必须具备的新的教学理念，也是培养创新人才具备科学精神的重要职责。一朵花开一点红，满园花开才是春。愿实践创新之花，开满整个校园。