王永臻 时颖 李德前
摘要:利用浓氨水与酚酞溶液的组合,在物理连通器里进行探究微粒运动的实验。该实验设计具有新颖有趣、绿色环保等优点,能够提高化学实验教学的有效性。
关键词:微粒运动;实验改进;浓氨水与酚酞溶液;物理连通器
文章编号:1008-0546(2019)01-0096-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.031
在现行各种版本的九年级化学教科书中,都编排了利用浓氨水和酚酞溶液探究氨分子运动的实验(装置见图1),碱性的氨水使酚酞溶液变红的实验现象非常明显 [1-2]。但是,由于该实验是在3个烧杯组合的体系中进行的,这在一定程度上造成了实验操作繁琐(每次实验都要组合仪器、回收药品)、药品用量偏大、对环境不够友好等不足 [3]。
我们在化学实验教学中借助于物理连通器,对上述实验进行了巧妙改进,并取得显著的教学效果。
一、对实验的改进
1.改进思路
尽量使用较少的药品,在相对密闭的实验体系内进行操作,使两种药品没有直接接触就产生明显的实验现象。
2.改进装置
新设计的实验装置如图2所示。
3.实验用品
主要有物理连通器 [4]、胶头滴管、脱脂棉、酚酞溶液、浓氨水等。
4.实验操作
(1)取一个物理实验使用的连通器,将其放置在平稳的地方。
(2)截取3根长度合适、粗细适中的金属丝,将其表面挫毛;剪取3根长、宽适宜的纱布条,用酚酞溶液将其浸湿;然后分别将3根酚酞纱布条缠绕在铁丝上,并做出形状各异的花木造型,再小心翼翼地将它们分别插入连通器的粗直管、细曲管、双球管内(见图2)。
(3)使用胶头滴管,通过连通器的细直管口,向连通器内注入3~4mL的浓氨水;然后将4团大小适宜的湿润的脱脂棉球,分别塞到连通器的4个管口上。
(4)很快观察到,双球管、细曲管、粗直管中的酚酞纱布条,均自下而上逐渐变红,宛如春天的花园里“百花齐放”。
(5)如果用电吹风对着浓氨水吹热风,那么酚酞纱布条变红的速率就会明显加快。
(6)实验结束后,师生整理实验药品,指导学生完成实验报告。
5.实验结论
(1)虽然连通器底部水平管中的氨水没有跟上方的酚酞直接接触,但浸有酚酞的纱布条却纷纷变红,充分说明“氨分子在不断运动”。
(2)加热浓氨水后,酚酞纱布条会快速变红,说明温度升高时氨分子运动的速率会加快。
(3)本實验中的“红色现象”没有出现在氨水中,而是发生在酚酞溶液中,说明浓氨水易挥发出氨气、氨气分子运动速率大于酚酞分子的运动速率等,也进一步说明不同分子其性质不同。
6.注意事项
(1)实验过程中不要使用橡皮塞封闭玻璃管口,因为制作连通器的玻璃管其强度不大,塞入橡皮塞极易胀破玻璃管。另外,如果使用橡皮塞封闭玻璃管口,实验体系会过于严密,这不利于氨分子的无规则运动,从而造成演示实验的时间偏长。使用湿润的脱脂棉封闭管口,虽然会有极少的氨气逸散到空气中,但是学生在闻到少许氨味的同时,又能从嗅觉上帮助他们认识微粒的运动性(酚酞纱布条变红只能从视觉上说明微粒在不断运动)。
(2)本实验中的试剂组合,还可以选用浓盐酸(或浓醋酸)和石蕊溶液、水和变色硅胶、水和无水硫酸铜等。但不同的试剂组合,其变色的快慢有所不同,这是因为在相同的条件下,不同的微粒其运动速率不同。
二、改进后实验的优点
(1)由于物理连通器具有多个不同形状的支管,因此借助连通器探究微粒运动,使得实验现象生动有趣、直观多变,能促进学生感受化学世界的神奇变化,激发他们的探究兴趣,培养他们的创新精神。
(2)改进后的化学实验,药品的用量少,节省了试剂,有利于学生养成节俭的习惯;实验体系相对封闭,实验过程绿色环保,能够培养学生的环境意识。
参考文献
[1] 课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书·化学(九年级上册)[M].北京:人民教育出版社,2015:49
[2] 中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书·化学(九年级上册)[M].上海:上海教育出版社,2014:62-63
[3] 马逸群,魏海.“探究微粒运动实验”系列设计[J].化学教学,2014(8):58-60
[4] 李德前,魏海.有色物质在水中扩散实验的新设计[J].化学教学,2016(3):60-64