气球在高中化学实验教学中的妙用

林丽红

摘 要：在实际的教学当中，当气球应用于化学实验时，它将是一个很好的选择，可在课堂上利用气球进行集气，存气;观察反应的进行情况;对实验进行改进与创新;稀有气体教学;进行趣味实验的教学等等。

关键词：实验教学;气球;作用

化学是一门以实验为基础的自然科学。在实际的教学当中，尤其是在难度相对来说比较大的高中化学里，笔者发现，学生们普遍存在记化学方程式时像背英语单词一样，背了又忘，忘了又背的情况，面对实验原理的时候，只知其一，不知其二。普遍反映不做化学实验根本记不住现象等问题。因此让学生们参与到化学实验来，这有利于学生的理解和记忆。

气球在我们日常生活中随处可见，它具有优异的减阻性能，经济性和美观性，可以增添节日气氛。当应用于化学实验时，它将是一个很好的选择，使得化学实验简单直观、安全有序、有效、美观和创新。气球在化学实验中的作用非常普遍，教师可以放手让学生去尝试此类的实验，寓教于乐，同时培养学生的创新能力和绿色化学的意识。

下面笔者将介绍几个经典的气球在高中化学实验中的应用。

一、进行集气存气和尾气收集

气球具有体积变量，有一定的存储功能。如果我们将其用作气体处理装置，那么就可以使用气球收集多余的气体，以避免有刺激性和有毒气体泄漏。高中化学实验中涉及的有毒的气体有CO，SO2，Cl2，NO，NO2等。如果将尾气直接排放将污染空气，为了保护环境防止空气污染和保护师生的人身安全，产生的废气必须正确处理，可以用溶液吸收或在装置的排气管末端放置酒精灯（如CO），还可以在管道上连接一个气球来收集尾气。

用气球收集多余的气体和废物的时候，如果产物比较纯净而且可以在气球里面稳定存在，那么就可以用气球收集并且储存。例如：在制HCl气体时，可以用气球来收集残余气体，不仅减少有毒气体对环境的污染，而且还可以将收集到的HCl直接储存在气球里面，待到下一次需要使用HCl气体的时候随用随取，快捷方便。

二、验证反应的发生

（一）例：验证氢氧化钠和二氧化碳反应

如以上图1图2胶头滴管中放NaOH浓溶液中，锥形瓶中充满CO2，把胶头滴管中的NaOH浓溶液滴入锥形瓶之后，如果C02和浓NaOH溶液能发生反应，那么反应后，C02一定会在锥形瓶中消耗，锥球中的压力会降低，此时图1的气球在大气压的作用下会变大，而图2的气球在大气压的作用下会变瘪。

（二）例：验证盐酸分别与碳酸氢钠和碳酸钠反应的快慢

如上图3中两支试管分别放入等体积等浓度的盐酸，把等量的碳酸氢钠和碳酸氢钠固体分别装入气球当中，把气球套在试管上，同时把两种固体倒入试管中，观察两个气球变大的速度快慢可以验证反应的快慢。

（三）例：在反应原理教学中讲到盐类水解时，可以模拟泡沫灭火器原理利用气球做个简单装置（如上图4）进行验证硫酸铝与碳酸氢钠溶液发生了反应，把气球中的硫酸铝粉末倒入装着饱和碳酸氢钠溶液的试管，观察到气球迅速膨胀，说明发生了反应还生成气体。本实验贴近生活，加深了学生的印象，极大地激发了学生的学习热情。

三、实验的改进与创新

新课标对于高中化学实验做了新的要求，根据新课标的相关要求，对化学实验进行改进，主要是要让实践在化学中起到更大的作用，最终达到学好化学的目的，对学生科学素养的提高起到促进作用。因此高中化学实验非常有必要进行改进，而气球用在实验的改进与创新上有一定的科学性，安全性，直观性及趣味性等。

（一）氯气和铁（铜）反应演示实验的改进（图5）

优点：1.从实验的安全性着手，利用气球让氯气与铁（铜）丝的反应在密闭的集气瓶中反应，反应结束后用注射器往集气瓶内注入氢氧化钠溶液除去多余的氯气。2.以实验的创新性为突破，先让铁（铜）丝保持红热状态，再与集气瓶内生成的氯气反应。实验的科学性、简约性、直观性也得到加强。

（二）H2和Cl2混合见光爆炸实验的创新设计（图6）

优点：1.利用气球使整个实验装置从开始到完成都处于封闭状态，避免了有毒、具有刺激性气味的氯气和生成的氯化氢气体造成环境污染。2.实验装置操作简便，过程简单，用时少，可提高教学的时效性。3.利用毛毛条、气球等低成本物品，原料易得。4.提高了课堂演示实验的安全性、可操作性和成功率。

四、验证气体的溶解性（图7）

将10ml品红溶液注入试管之后通入二氧化硫至溶液颜色消失并且达到饱和。然后，把一个气球套在管口上，用酒精灯加热管的底部，管内溶液再次变红，同时可以观察到气球逐渐变膨胀。教师拿掉酒精灯并且冷却试剂管，用双手按住球，溶液的颜色在这时慢慢消失。在教师的演示实验之后，教师可以让学生重复如上的实验。揭示温度和压力对气体溶解度的影响。

五、气体密度实验

在高中化学进行摩尔质量的内容的教学时，教师可以引导学生们由摩尔质量的大小關系推测出密度的大小关系。教师准备好分别填充氢气、二氧化碳和氧气的三个气球，抛开这三个气球，让它们自由升降，球的高度可以用H2、CO2和O2的相对密度来解释。

在稀有气体的教学中，由于稀有气体特殊的性质，不太可能拿到稀有气体，但是笔者可以拿氢气球来类比。学生们都知道氢气球能飘浮在天上是因为氢气球的密度小于空气。笔者可以拿氢气球，告诉学生们，在节日里大多数使用的是氦气球，而不是氢气球，进而引发出对稀有气体性质上面的教学。这种通过例子来阐述发现往往比教师照本宣科来的效果好。

六、电子模型的搭建

在学习到高中化学的电子云和电子轨道，杂化轨道，晶体的不同堆积方式的时候，由于本章节的内容过于抽象，会显得极为枯燥乏味，难以理解和记忆。所以教师可以设计模型实验。根据电子云的形状和晶体中原子或者离子的排列特性，相应地选择带有颜色和编号的气球。把气球充气后，气球可以连接和堆叠，教师也可以指导学生利用棉线将气球变形成s、p、dxy、dxy、dyz、dz2、dx2-y2等电子云，Sp3、Sp2、Sp等杂化轨道模型和各种晶体叠加模型。该模型比较轻，便于教师携带，模型比较贴合实际，但是体积较大而且非常的直观，便于学生对这一章的理解。

七、化学实验的延伸——趣味实验

这种实验主要针对的是学有余力，或者准备参加化学奥林匹克竞赛，或者有兴趣利用化学实验验证其他学科知识点的学生。下面介绍两个利用气球进行的实验。

（一）利用三碘化氮，气球扰动之后产生烟花

倘若三碘化氮这种物质遇到任何的扰动，就会在爆炸的同时产生极其美丽的烟花，造成一种梦幻如童话一般的效果，这是一种号称“一蝇不能落而且一羽不能加”的物质。因为气球的外壁较薄较轻盈，而且价格低廉，所以成了操作本实验的最佳物体。为了表現效果，通常用气球轻轻接触，因为存在着爆炸的因素，本实验中也要最好由教师亲自演示，否则容易出现极大的安全隐患。

（二）利用气球的爆裂验证海陆热力差异

在地理学里面有一个很重要的知识点是海陆的热力差。在高中化学的教学里面，教师可以利用气球来设计一个趣味实验，实现各学科的融会贯通。

首先教师可以先准备一个铁架台，上面安装一个横杆，取两只气球，一只里面装入5克水，另一只放入5克的细沙。充满空气后扎口，并且分别悬挂于上面的横杆的两边，然后用两只一样的蜡烛，分别在远处烘烤，观察到装入细沙的气球比水气球更容易爆炸。

注释：水的比热容较大，升温慢，沙子的比热容小，升温更快。所以里面是细沙的气球比里面充满水的气球更容易爆炸，海陆热力差异同理，正是因为这种差异，所以才导致了海上和陆地的气温不同，于是产生了不同的气压场。

结束语

化学学习的基础毫无疑问是实验，没有实验学习化学一如纸上谈兵，难以记忆，而且对不同的反应，不同的原理，不同的现象等容易出现混淆，降低学生们的学习热情。所以教师一定要保证化学实验的频率，避免纸上谈兵。但是因为地区发展的不平衡的因素，并不能保证每个地区的每所学校都能配备设备齐全，数量足够的化学实验室供每个学生使用，所以如果教师合理利用气球这种安全又经济适用的随处可见的材料，不仅可以帮助学生理解化学反应记忆复杂的现象和原理，还可以让本来枯燥无味的化学课堂上增添不少乐趣。

参考文献

[1]王荣桥.例析气球在中考化学实验中的应用教学与管理·中学版，2014，（2）：53、55.

[2]胡巢生.“测定空气中氧气的含量”实验探究化学教育，2013，（11）：77、78，80·