《化学能与热能的相互转化》改进实验

青海省西宁市第四高级中学 星海花

人教版高中化学（高一年级）必修2第二章第一节《化学能与热能的相互转化》一节中，通过演示“铝与盐酸的反应”和“氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应”这两个实验，引出放热反应和吸热反应的概念，但按教材介绍的方法操作时存在以下不足：

（1）用温度计测量铝与盐酸反应的放热情况，由于温度计的红线比较细，实验的可见度不大，即使坐在前排的学生也难以观察清楚温度的变化。让学生触摸试管时间不允许。

（2）通过观察玻璃片上的水是否结冰使玻璃片与小烧杯粘在一起来判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热反应，由于在讲授该内容时，南方地区室内的温度还比较高，实验时玻璃片上的水不容易结冰，导致实验成功率不高；另外由于实验时药品用量较大，反应会放出大量有刺激性气味的氨气，污染环境；反应后生成的氯化钡属于可溶性的重金属盐，回收处理麻烦。

因此，我对这两个实验进行了改进，经使用取得了满意的实验效果，现介绍如下。

一、实验用品

盐酸（1:1），氢氧化钡晶体，氯化铵晶体，品红溶液，小烧杯，塑料盖，温度传感器（带数据显示器，2个）

15mmx150mm试管，大试管，橡胶塞，玻璃棒，自制气体平衡管，药匙，铝屑，T形管，玻璃珠，刻度板。

二、实验装置

实验装置如图1所示：

图1 实验装置图

三、实验原理

利用化学反应中的能量变化，使与气体平衡管相连接的小试管内的气体热胀冷缩，并使气体平衡管中品红溶液的液面发生变化，反映化学反应中的热量变化;利用温度传感器和温度传感数据显示仪反映化学反应中的热量变化。

四、实验步骤

1.铝和盐酸的反应

在左侧大试管中加入一定量的铝屑，气体平衡管中注入适量红色的品红溶液，按图1甲所示连接好装置并检查装置的气密性。通过挤捏乳胶管内的玻璃珠，使气体平衡管使管内两液面相平后，用胶头滴管向大试管中滴加适量盐酸。可以看到，温度传感器连接的数据显示器上的温度不断上升，最高温高达到五十度，气体平衡管中的液面左端液面下降、右端液面上升，如图2所示。这是由于大试管内反应放热，热量通过试管壁使小试管内温度升高，管内空气受热膨胀，造成气体平衡管内的液面差。由此可证明该反应为放热反应。

等品红溶液的液面差维持不变后，开始下一步骤的实验。

图2 实验过程现象

2.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应

在右侧大烧杯中加入称量好的4gBa(OH)2.8H2O和2gNH4Cl晶体,用量筒向烧杯中加入约1ml水,并用玻璃棒搅拌,将温度传感器插入烧杯中。可以看到，数据显示器上的温度迅速下降，最低温度达到零下十度，气体平衡管中的液面左端液面继续下降、右端液面继续上升，液面差继续加大，如图3所示。这是由于烧杯内反应吸热，使小试管内温度降低，管内空气遇冷收缩，造成气体平衡管内的液面差继续加大。由此可证明该反应为吸热反应。

图3 实验过程现象

五、实验效果评价

1.装置简洁，操作方便,一套装置可以完成两个实验。

2.现象明显，可见度大，对比性强。

3.实验快捷，药品用量大大减少，省时省药，少污染。

4.把温度传感器应用于教学中，准确、明了。

刘、实验创新要点

1.实验必须保证小试管内的气密性要好。

2.实验开始前，首先通过挤压乳胶管内的玻璃珠调节品红溶液的液面维持平衡，才能进行后续实验操作。

3.实验中，温度传感器必须充分接触到药品，才能真实、准确反映出两个反应中的温度。