浅谈微型化实验在化学教学中的应用

王凯

【摘要】介绍微型化学实验的概念和现实意义，通过几则典型微型化实验应用的例子凸显了微型化实验的优势，提出了如何将微型化学实验更好地应用于教学中的建议。

【关键词】微型化实验 化学实验 实验改进

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）16-0158-01

一、背景分析

化学学科是一门以实验为基础的学科，高中階段化学科学习过程中涉及到大量的化学实验，对于帮助学生学习化学知识，培养学生化学素养有着重要的作用。随着各地经济不断发展和政府教育部门不断投入，中学化学实验的开设质量有了很大进步，但仍然存在投入不足，发展不平衡等问题，在这种现实情况下，发展微型化实验对促进中学化学教学有着积极作用。

二、微型化实验概念简介

微型化实验，在上世纪80年代初起源于美国，主张实验使用小型或者微型仪器和少量试剂或药物。试剂的用量为常规实验剂量的1/10～1/1000，仪器的体积约为常规仪器体积1/10，成套设备（药）组合在体积很小的实验盒中，学生可人手一套进行实验，便于携带、使用和管理。它是以“绿色化学”为核心的化学实验的新技术和新方法。它被称为化学教育的创新。

三、微型化学实验的意义

与常规化学实验相比，微型化学实验具有以下优点。

1.节约了大量空间。化学试剂用量少，实验器材也非常小，对实验室试验台储藏室要求要小很多。原来去实验室才能完成的试验现在在课室也可以完成。

2.节约实验成本。很多化学试剂都价格不菲，与传统实验相比，微型化学实验大大减少了药物的使用，有效地节约了实验成本，有助于开展更多的学生实验。对办学条件较差，缺少仪器药品和实验设备的农村学校更有意义。

3.减少环境污染。化学研究也会对环境和人类的利益造成危害。大量强酸强碱重金属有毒气体会污染环境，微型化学实验减少了药物和试剂的使用，减少了污染物的排放。它也更安全，不会产生安全事故。

4.有利于开展探究性实验和定量实验，有利于家庭小实验和课外实验等开展。培养了学生的化学素养，为进一步学习打下了基础。

四、具体案例改进分析

1.铜与稀硝酸反应微型化实验改进

常规反应缺陷在于铜和稀硝酸反应时，由于试管内存在的少量空气干扰，难于观察一氧化氮气体颜色，难于准确判断反应产物。且反应很缓慢，常量下实验所耗时间较长，实验完毕后管内有残留NOx气体，易污染环境。针对这些问题可以进行如下微型化改进。

（1）把1小片铜片放于10毫升注射器内，推动注射器活塞至底部（排净注射器内空气）。

（2）用注射器吸取1mL稀硝酸。

（3）快速将注射器针头插入塑料泡沫并倒置。可以观察到：注射器中的铜溶解了，表面有气泡，溶液上方的气体无色，溶液变成蓝色。

（4）当收集几毫升气体时，拔出注射器。

（5）向外拉活塞使之吸入少量空气，观察到注射器中有红棕色气体的形成。

（6）向前推动注射器的活塞将反应生成的废液排入盛有NaOH溶液的烧杯中，充分振荡烧杯，使尾气吸收。实验完成。

2.制备SO2并验证其性质实验

传统试验做法是通过分液漏斗向盛有Na2SO3固体的支管烧瓶中注入浓H2SO4制备出SO2，然后依次通过盛有石蕊品红，H2S，KMnO4溶液的洗气瓶反应并观察溶液变色情况，最后用盛有碱液水槽吸收尾气。装置比较繁琐，又用到了强酸强碱强氧化剂和有毒的H2S，很难开展学生实验。

步骤：

（1）把20.0克Na2SO3固体放入一个小烧杯里（100mL），把该小烧杯立在装有少量NaOH溶液的水槽中。

（2）另取一个250mL的干燥大烧杯，在其底部分别粘上一条湿润蓝色石蕊试纸，一条湿润的品红溶液的滤纸，一条浸过高锰酸钾溶液的滤纸，一条浸有硫化氢溶液的滤纸条（共4条滤纸条，平行粘在烧杯底部）。

（3）向小烧杯中加入浓硫酸使之与Na2SO3反应，迅速用250ml大烧杯扣住小烧杯（大烧杯下口应没入NaOH溶液中以便过量的二氧化硫被水槽中的NaOH溶液吸收。

（4）观察大烧杯底部滤纸条的变色情况：石蕊试纸变红，品红褪色，高锰酸钾紫色消失，H2S试纸上有淡黄色固体。实验完成。

3.Fe（OH）3胶体电泳实验的改进

电泳实验是高中化学实验中必不可缺的组成部分，目的在于让学生认识到电泳现象的本质，在实验中同学说可以看到胶体粒子对于自己吸附的电性离子具有选择性，带电的离子可以在电场的作用下发生移动，但是结果不明显，对实验需要进行改进：例如，改变原来的实验仪器与试剂的使用量，2B铅笔芯作为实验的电极，在实验的过程中用V型玻璃管代替U型管等等改进，这些改进的作用在于使用较少的化学用品，把实验的装置更加简单化；变实验操作较以往更加的简单方便，也让实验效果更加明显，让学生更加理解实验；使实验更加符含教学性。

五、微型化学实验需要完善的地方

与传统的化学实验相比，微型化实验药物用量少，仪器体积小，对实验人员的操作精确度和熟练程度要求较高。初学者往往不容易掌握，因此需要教师对实验方案进行不断优化和简化，使之适于操作。另外微型化实验适合反应快现象明显的实验，对于过程复杂现象缓慢的实验还是用常规试验更合适，只有在教学中将两者结合起来，才能达到最好效果。

参考文献：

[1]刘贵银.化学实验教学中创造能力的培养，化学教学，2003，8：8-10.

[2]吴俊明.刍议当前实验教学的改革和创新[J].化学教学，2004，（4）：1-4.

[3]赵卫华.微型化实验的功能和微型化实验设计的研究.文理导航·教育研究与实践，2017（4）.

[4]由新娟.刘民.实验教学与仪器.实验教学与仪器，2012（2）：27-27.

[5]杨晓昇.高中化学实验微型化及实验改进实践研究.吉林教育：综合，2016（24）.