微型实验在初中化学教学中的应用

黄柳麦 柳州市阳和工业新区古亭山中学

化学是一门以实验为实践基础的课程.随着化学课程教学改革的不断深入,越来越多的人认识到化学教学中实验改革的重要性,并努力推动微型实验的教学实践应用.如何将不同化学实验进行微型化改造,成为化学教师的重要研究课题.笔者结合具体教学实践,从几方面探讨微型实验在初中化学教学中的应用.

一、宏观物质特性微型实验改进

化学教学内容中,掌握物质性质原理并合理利用性质形成解决问题的思路,是重要的教学目标.很多物质的化学性质探究,都会使用试管等仪器进行实验,一方面容易对不同状态的实验药品用量把握不准,另一方面在实验现象上也会出现认识和描述的偏差,从而导致实验数据准确度降低.如初中课程中的酸碱盐化合物特性研究实验中,学生对试管内液态试剂用量衡量不准,常会添加过量药品,使得药品消耗过量,浪费问题突出.为此,可利用微型化实验操作的思路,选择试剂点滴板开展实验,积极降低试管内药品用量浪费情况.

如利用白色点滴板来探究酸和碱化学性质,实验中观察现象并做记录.若将白色点滴板的两侧小孔分别标为孔1、孔2、孔3、孔4,而孔1与孔2中均装有HCl溶液,孔3和孔4均装有H2SO4溶液,两个滴管内分别备好酸碱指示剂酚酞溶液与石蕊溶液.两个滴管同时向同一侧酸溶液小孔中滴入酸碱指示剂后,分别向各孔滴入石蕊试液后,观察现象.孔1呈无色、孔2呈红色、孔3为无色、孔4为红色.实验现象说明:酸能让无色酚酞溶液不变色,而酸能让紫色石蕊变成红色.可见,试剂点滴板简化了实验步骤,节约了实验品消耗,降低了实验污染,实现现象明确,具有较高实验教学效果.

二、微观粒子特性微型实验改进

化学实验中,很多实验会研究物质粒子的活动特性.以微型实验的思路入手,能够高效开展实验操作,达到化学实验的生动性、直观性.如在探究氨分子的运动特性实验中,考虑到试剂的强挥发性,传统实验装置通过比较烧杯内外酚酞溶液的变色情况来确定氨分子运动特性,但易造成实验品大量挥发致空气刺激性气味增加.选用微型实验装置,试管向NaOH滴入浓氨水试剂后,产热,加剧气体扩散,从内层试管壁小孔溢出,通过大试管壁口填充气球,实验中可观察到气球鼓起,证明收集到了刺激性气体,且大试管底部的酚酞滤纸条变红,证实氨分子正在不断运动的特性.整个微型实验装置,密闭性强,实验现象明确,避免了外部环境空气污染,实验教学体现高效性.

三、典型气体制备微型实验改进

初中化学主要讲解实验室内O2、H2、CO2等气体的制备.实验原理上,三气体均通过固液药品反应生成,因此气体生成部分的实验装置较为接近,仅在气体收集部分的实验装置存在差异.传统实验装置总体思路不错,但固液反应控制不妥,特别是已经收集气体后,气体还在继续生成,药品浪费严重.借助微型化实验改造思想,可将气体生成部分的长颈漏斗替换为注射器,在有效实现实验目的的基础上,达到控制药品添加量的目的,并降低固液反应药品的损耗与浪费.

四、综合实验微型化改进

在单一思考气体制备与物质特性实验的基础上,应思考如何能够将两部分内容进行整合,体现初中化学实验教学的统一性和连贯性.在此方面,积极改进实验微型化,能够有效提升气体产物的利用率,同时体现节约材料、环境保护等功效.

如CO2制备及特性实验中,可设计使用典型的微型化实验装置.首先完善装置密闭性,利用胶头的气密原理挤压滴入HCl溶液,与石灰石反应后生成CO2,使得石蕊试液由紫变红,且石灰水变浑,可知CO2均能与H2O和石灰水发生反应.集气瓶口置放已燃木条后木条熄灭证明CO2气体集满.可见,整个微型化装置可使用较少量的药品完成实验,便于控制,操作简易,效果突出.

五、拓展实验微型化应用

初中化学教材中,一些理论内容并未设计相应的实验演示,导致一小部分学生难以准确把握和理解.为此,教师应积极探究实验方案,制定实验操作步骤来演示教学内容,帮助学生获得足够的感性认知.如CO2与NaOH的反应实验中,教师可设计使用微型化实验装置进行演示.

若有一个体积可见的球形密闭容器中充满 CO 2 ,将1号注射器溶液注入瓶内,发现小气球充盈增大,说明瓶内气压降低,外界大气压从气球小管进入,随之抽动3号注射器,溶液未变浑浊,证实CO 2已与NaOH溶液完全反应,无CO2剩余.将2号注射器 2溶液注入瓶内,气球变小,同时抽动3号注射器,溶液变浑浊,证实稀盐酸与瓶内物质反应后生成CO2.通过这样的微型化实验,能够向学生展示反应物的有无或增减过程能够直观CO2与 NaOH 反应结果.

当然,也可以利用其它的微型化实验来证实CO2的其他特性.如为验证CO2比空气密度要大,且与H2O反应生成H2CO3.可设计使用微型化实验装置.利用微型实验装置,设计使用Y 形管,Y形管可以在铁架上自由旋转,使得Y行管平行放置后的两个分支小管可以出现上下位置的改变.当Y性导管内湿润石蕊试纸位于靠上位置的小管内,干燥石蕊试纸放在靠下的试管内,则通入CO2后,湿润石蕊试纸由紫转红,干燥石蕊试纸仍未紫色,说明CO2与湿润石蕊试纸的H2O发生反应生成酸性物质.Y 形导管固定后,CO2导入后,a、b管内的试纸均呈紫色,而更换a、b 管的上下位置后,发现湿润试纸由紫转红,说明CO2密度大于空气.

结束语

初中阶段开展微型实验是十分必要的.微型实验首先要求在化学反应装置上尽可能灵活使用各种器材,并在实验用品的用量上加以控制,做到物料成本节约的目的,同时还能有效保护环境,降低化学反应周期,能够充分展现化学实验魅力,让学生的化学实验教学质量与效率大大提升.