初中化学教学中微型化学实验的应用探析

钱江霞 李学强

摘要：化学实验的微型化成为化学实验改革的大亮点，针对教材中的典型实验进行“微型化”设计，并作了有益探索和尝试。

关键词：初中化学；微型化学；应用

一、探究微观粒子的特性

世界万物都是由极其微小的粒子构成的，构成物质的这些微观粒子不是静止不动的，总在不断运动。为了探究分子具有不断运动的特性，初中化学教材的实验装置探究氨分子具有不断运动的特性，但由于浓氨水具有挥发性，该装置密封性差，氨气逸出到空气中，大家闻到了刺激性的氨味，造成了对环境的污染。为此，我们对教材实验装置进行了重新设计，利用实验装置重新进行实验：固体氢氧化钠吸收浓氨水中的水分，放出热量，加快氨分子的运动速率，支管口连接气球，整个体系处于密封状态，不仅再闻不到刺激性的氨味，而且很快观察到湿润的酚酞滤纸条变红等实验现象，由此得出分子不断运动的结论。改进后的实验装置浓氨水用量大大减少且在密封体系中进行，既做到了现象明显、可视性强，又避免了对环境的污染，体现了实验过程的绿色化、实验装置的微型化、实验药品的节约化、实验现象的直观化、实验改进的高效化。如果没有现成的管壁有口的试管，我们也可以用U型管对实验进行改进，改进后的装置如图所示，能够得到相同的实验效果。

二、改进气体发生装置

初中化学教材中分别介绍了氧气、氢气、二氧 化碳三种气体的实验室制法，氧气的制备选用二氧化锰和过氧化氢。上述实验中的气体发生装置，不能控制反应的发生或停止，当收集到所需气体之后，反应仍在进行，容易造成药品的不必要浪费。为此我们用注射器代替长颈漏斗，通过注射器向广口瓶内添加液体药品，实现化学实验的微型化，改进后的装置在注射器内盛有液体反应物（如稀盐酸、稀硫酸、过氧化氢溶液等），广口瓶底部放有固体反应物 （如石灰石、锌粒、二氧化锰等，通过注射器向瓶内注射液体，随着液体与固体的接触，它们之间的化学反应不断进行，我们就会得到需要的气体。

使用改进后的实验发生装置，通过推拉注射器，能随时控制反应的进行，根据需要收集气体，减少实验药品的用量，避免了药品的不必要浪费，培养了学生的“节约”意识。

三、 进行综合实验

初中化学教材气体的制备与性质实验一般是分开的，即先制备气体，再利用制備的气体进行实验，这样的设计方案缺乏连贯性和综合性，实验操作不方便、气体的利用率较低，在环保、节能等方面也同样会产生一些弊端。若将气体的制备与性质实验融为一体同时进行，既节约药品，又方便操作，还避免对环境的污染。

二氧化碳气体的制备及性质实验我们可用微型化实验装置对教材中的实验进行改进。实验前确保该装置的气密性良好，通过挤压胶头，滴入稀盐酸。石灰石便与盐酸反应，产生二氧化碳气体，1处的紫色石蕊试液变红色、2处的澄清石灰水变浑浊，验证了二氧化碳能与水反应、二氧化 碳能与石灰水反应的化学性质，用燃着的木条放在微型集气瓶口，木条火焰熄灭，说明二氧化碳已收集满。该装置集二氧化碳的制备、收集、验满、性质实验于一体，实验装置简单、便于操作，实验药品用量少、实验现象明显，能控制反应的发生或停止。

四、增补教材实验

初中化学课本在介绍一些理论知识时，并没安排具体的演示实验，如学习二氧化碳与氢氧化钠的反应时，教材只是进行了简单的事实陈述，并没有设计具体的实验方案。此时教师可以设计实验装置，弥补教材的不足。将注射器1中的溶液推入充有CO2的瓶中，可以看到瓶内气球变大，这是因为瓶内气体减少，压强变小，在大气压的作用下，瓶内气球鼓起来；此时向外拉注射器3，注射器中的澄清石灰水不变浑浊， 说明瓶内的CO2气体已被氢氧化钠溶液吸收完全， 将注射器2中的溶液推入瓶内，看到瓶内有气泡产生，气球变瘪，向外拉注射器3，注射器内的澄清石灰水变浑浊，说明产生了二氧化碳与氢氧化钠反应有新物质产生。

该实验通过验证反应物是否减少（或是否存在和从是否有新物质产生来探究CO2与NaOH溶液发生反应。利用验证有新物质生成来探究物质之间能够发生反应的思路，也可以验证二氧化碳的其他性质。二氧化碳密度比空气大，且与水反应产生碳酸，二氧化碳与水反应没有明显的实验现象，为此，我们设计实验装置，验证二氧化碳的密度比空气大、二氧化碳能与水反应等性质。将Y形导管平放于桌面，湿润的紫色石蕊试纸变红色，干燥的紫色石蕊试纸无明显变化，说明二氧化碳与水能够发生化学反应；把Y形导管固定在铁架台上，a管位于上方，b管位于下方，缓缓通入二氧化碳气体，观察到两湿润的石蕊试纸均变红色， 但b管中试纸变色比a管明显变快，从而证实二氧化碳的密度比空气大，主要从b管中通过。上述实验设计将二氧化碳的物理性质与化学性质融为一体，对教材中的实验进行了优化设计， 化抽象为直观，增进了学生对知识的理解，培养了学生的实证意识。

微型实验具有简化装置、节约试剂、减少污染、节省空间、降低成本、缩短时间等特点，对于培养学生的创新精神、实践能力，激发学生的学习兴趣，发挥着极其重要的作用，已经成为化学实验改革的一道亮丽风景。

参考文献：

[1]卢巍.义务教育课程标准实验教科书化学（八年级全一册）教师教学用书.济南.山东教育出版社，007.

[2]薛金星.2013年全国各省市中考试题全解（化学）.北京：北京教育出版社.

作者简介：

钱江霞，女，汉族，宁夏固原人，就职于宁夏固原市原州区张易中学，宁夏大学化学化工学院在职研究生，研究方向：化学学科教育；

李学强，男，汉族，宁夏银川人，宁夏大学化学化工学院，教授，研究生导师。