《初中化學實驗改進與創(chuàng)新案例集》(續(xù))

改進型實驗方案的設計要點實驗方案的設計應遵循以下原則：1.立意科學，確保實驗的科學性。2.操作可行，確保實驗的可行性。3.過程安全，確保實驗的安全性。4.用品簡約，確保實驗的簡便性。5.思路創(chuàng)新，確保實驗的創(chuàng)新性。6.效果啟發(fā)，確保實驗的啟發(fā)性。實驗方案設計應包括以下要素：1.改進背景和設計目的。2.用品選取和裝置組配。3.實驗過程和操作方法。4.實驗記錄、現(xiàn)象分析和結果討論。5.注意事項和改進反思。實驗方案設計應側重以下內容：1.科學選取實驗藥品。2.有效選擇實驗儀器。3.科學改進實驗裝置。4.簡便易行的操作方法。5.不斷創(chuàng)新實驗內容。案例23《空氣中氧氣含量測定實驗》的改進實驗名稱：《空氣中氧氣含量測定實驗》實驗目的：改進教材現(xiàn)行實驗，使該實驗具有更好的定量性、環(huán)保性、實用性等特點。實驗原理：利用紅磷與氧氣反應消耗密閉裝置中的氧氣，使裝置內氣體壓強減小，進入裝置中的水即為空氣中氧氣的體積。實驗儀器及藥品：硬質大試管2個、50ml量筒、鐵架臺（帶鐵夾）、酒精燈、雙孔橡皮塞、導管、小氣球、橡膠管、止水夾、火柴（或火機）等，紅磷（或白磷）、水（或硫酸銅和酸性高錳酸鉀混合溶液）。實驗步驟及現(xiàn)象：1.連接裝置如圖2中A，檢查裝置氣密性。試管B中裝滿水，（最好用硫酸銅和酸性高錳酸鉀混合溶液）后倒入量筒中，記下液體的體積V。2.向試管A中加入少量細沙，蓋住試管底部。再加入足量黃豆粒大小的紅磷（或白磷）。將試管A固定在鐵架臺上，調整高度，把導管一端插入量筒中，并把導管另一端與橡膠管相連。記下量筒中液體休積V1。3.點燃酒精燈，加熱試管，如圖3所示，待紅磷（或白磷）燃燒后，停止加熱。觀察現(xiàn)象。4.待試管冷卻到室溫后，打開止水夾，如圖4所示，觀察現(xiàn)象。液體停流后，記錄量筒中液體體積V2。5.通過量筒中液體的體積差，計算空氣中氧氣的體積分數(shù)：（V1-V2）/VX100%。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：1.節(jié)約和直觀：所用藥品少，反應現(xiàn)象明顯，速度快，試管冷卻到室溫時間短。2.環(huán)保和安全：在密閉環(huán)境中進行，不污染空氣，不會對師生身心造成傷害。3.實用和準確：操作簡便，更適合用于學生分組實驗，實驗數(shù)據(jù)誤差很小。驗證不同濃度的溶液是否達到均一狀態(tài)根據(jù)分子間的運動規(guī)律，溶質分子在溶劑中不斷運動，經過一定時間后，溶液達到均一狀態(tài)。實驗裝置：酒精燈、試管、滴管、移液管、溶液（不同濃度的NaCl溶液）實驗步驟：1.取三個試管，分別加入不同濃度的NaCl溶液（如1mol/L、0.5mol/L、0.1mol/L）。2.使用滴管將等量的溶液取出，分別滴到另一個試管中。3.重復以上步驟，直到每個試管中的溶液體積相等。4.觀察每個試管中的溶液顏色和透明度是否相同。實驗結果：如果每個試管中的溶液顏色和透明度相同，則說明不同濃度的溶液已經達到均一狀態(tài)。創(chuàng)新、科學性：該實驗可以快速驗證不同濃度的溶液是否已達到均一狀態(tài)，具有一定的科學性和實用性。同時，通過使用移液管和滴管等儀器，可以方便地控制溶液的體積和濃度，具有一定的創(chuàng)新性。通過設計實驗，探究CO2的隨制隨停特性和化學性質。實驗儀器及藥品2個Y型管、小氣球、單孔橡皮塞、小段玻璃管、藥匙、燒杯、氫氧化鈉溶液、酚酞指示劑、碳酸氫鈉、醋酸、碳酸鈉。實驗步驟及現(xiàn)象1.如圖1所示，將小段玻璃管插入Y型管，加入適量的碳酸氫鈉和酚酞指示劑，用氫氧化鈉溶液滴加至溶液顏色變化，停止滴加，觀察氣球的變化。氣球膨脹，說明CO2隨制隨停。2.如圖2所示，在Y型管的一側加入適量的醋酸，另一側加入碳酸鈉，觀察反應產物。觀察到產生氣泡，放置一段時間后，觀察到產物為碳酸鈉和乙酸鈉，說明CO2具有酸性。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點1.實驗裝置簡單易行。2.實驗結果直觀明了，能夠有效地展示CO2的性質和特性。實驗現(xiàn)象：A管中的紅墨水被吸附，顏色變淺；B管中的紅墨水未被吸附，顏色不變。2.將兩根玻璃管用膠頭滴管連接起來，使其呈S形。（如圖1）3.在A管的上端滴入紅墨水，使其流入A管中，直至A管中棉花團全部飽和，顏色變淺。（如圖2）4.將B管的上端用膠頭滴管滴入紅墨水，使其流入B管中，觀察紅墨水在B管中的顏色變化。（如圖3）5.實驗結論：活性炭能夠吸附一些有顏色或有異味的物質。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點1.實驗裝置簡單，易制作。2.可進行分組實驗，節(jié)約藥品。3.實驗現(xiàn)象明顯，有較強的說服力。4.體現(xiàn)實驗的微型化和簡單化。實驗裝置：將0.5細鐵絲球用坩堝鉗夾住，放在燒杯中，加入少量無水乙醇，點燃鐵絲球，使其燃燒。同時，將收集好的氧氣導入燒杯中，使鐵絲球在氧氣中燃燒。實驗步驟：首先，將18L純凈水桶倒立在盛水的臉盆中，用醫(yī)療氧氣包收集一桶氧氣，用厚塑料袋封住。然后，將0.5細鐵絲球夾在坩堝鉗中，加入少量無水乙醇，點燃鐵絲球，同時導入收集好的氧氣，觀察鐵絲球在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：鐵絲球在氧氣中燃燒，火星四射，放出熱量，生成黑色固體。實驗結論：鐵絲在氧氣中燃燒，產生氧化鐵，同時放出大量熱量和光能，形成火花和火焰。該實驗通過放大實驗現(xiàn)象，增加了實驗的趣味性。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：該實驗通過放大實驗現(xiàn)象，增加了實驗的趣味性，更容易演示鐵絲在氧氣中反應的實驗。同時，實驗裝置簡單，易于操作，適合學生進行實驗。實驗名稱：二氧化碳與氫氧化鈉反應的趣味實驗設計實驗目的：幫助學生更好地認識反應的原理，真正體會到化學實驗的魅力和價值。實驗原理：CO2與NaOH能反應使瓶內氣體壓強減少，生成的Na2CO3與稀鹽酸反應又生成氣體使瓶內氣體壓強增大，生成的氣體可用石灰水檢驗。實驗儀器及藥品：大錐形瓶及膠塞、玻璃棒、乳膠管、止水夾、醫(yī)用注射器、鐵架臺、試管、燒杯、CO2、NaOH濃溶液、10%稀鹽酸、石灰水、酚酞。實驗裝置：將CO2通入瓶內，然后加入NaOH溶液，用膠塞密封瓶口。將乳膠管連接瓶口和醫(yī)用注射器，注射器的針頭插入瓶內，用止水夾夾緊。將瓶放在鐵架臺上，用玻璃棒輕輕搖晃瓶子，使反應充分進行。最后用稀鹽酸滴入試管中，再用石灰水檢驗生成的氣體。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：這個實驗設計趣味性強，能夠幫助學生更好地理解反應原理，同時也能夠讓學生真正體會到化學實驗的魅力和價值。改寫后的實驗一：在盛有紅墨水的燒杯中加入烘干的活性炭，用玻璃棒攪拌，再用塞有棉花的漏斗進行過濾。觀察到從漏斗下端流出的液體呈無色，說明活性炭具有吸附性。改寫后的實驗二：在漏斗中貼一張濾紙，用水潤濕，在濾紙上平鋪一些烘干的活性炭粉末，將紅墨水倒入漏斗中。觀察到從漏斗下端流出的液體呈無色，說明活性炭具有吸附性。改寫后的實驗三：在兩支注射器A、B中分別塞入包有活性炭的棉花團和不放活性炭的棉花團，再分別吸取相同體積的紅墨水，使注射器針孔朝上，小心推拉注射器活塞幾次。觀察到注射器A中的紅墨水變?yōu)闊o色，注射器B中的紅墨水仍為紅色。說明活性炭具有吸附性。1.操作步驟：在白紙上寫上想要顯現(xiàn)的字，用玻璃棒蘸取酚酞試劑，在字的周圍涂抹一圈。將小燒杯中的2mol/L碳酸鈉溶液倒入棉球中，用鑷子夾住棉球，輕輕擦拭字的表面，字就會變成紅色。2.創(chuàng)新設計的優(yōu)點：這個實驗不僅能夠展示顯色反應的神奇，還能夠增加學生的趣味性，激發(fā)學生的學習興趣。同時，實驗所需的藥品和器材較為簡單，易于操作，適合在課堂上進行。裝置1.用毛筆蘸取洋蔥液汁,在白紙之上寫下信件內容。2.將白紙放在酒精燈上方進行烘烤。實驗步驟及現(xiàn)象3.實驗現(xiàn)象：在白紙上寫下的信件內容看起來并不明顯。當將白紙放在酒精燈上方進行烘烤時,信件內容逐漸變黃,顯出字跡來。(見上圖)4.實驗說明：該實驗是利用紙中的纖維素與洋蔥汁中的有機酸發(fā)生酯化反應,生成著火點低的酯。當受熱時,酯先被火烤焦變黃,顯出字跡來。此外,在操作該實驗時,特別要注意安全使用酒精燈。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點實驗比較安全，且簡單容易做，讓學生自已動手做實驗，由于容易成功，可以極大地增強學生的自信心，有利于學生以后進一步的學習。同時，這個實驗也能夠讓學生更好地理解化學反應的原理，增強他們對化學的興趣。實驗步驟及現(xiàn)象實驗說明創(chuàng)新設計后的優(yōu)點實驗名稱：鹽酸與碳酸鈉溶液反應實驗的改進實驗目的：讓學生觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，從而認識到鹽酸與碳酸鈉反應是分兩步進行的，并通過對宏觀現(xiàn)象的觀察進一步思考加深對微觀本質的認識。實驗原理：鹽酸與碳酸鈉反應是一個分步進行的反應。首先，碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉和二氧化碳氣體。然后，二氧化碳氣體與水反應生成碳酸氫鈉。實驗儀器及藥品：碳酸鈉、鹽酸、試管、酒精燈、醋酸銅溶液。實驗步驟及現(xiàn)象：1.在試管中加入一小勺碳酸鈉溶液，然后加入適量的鹽酸，出現(xiàn)氣泡和白色沉淀。2.將試管加熱，沉淀消失，產生二氧化碳氣體。3.將試管倒置，加入醋酸銅溶液，產生藍色沉淀。實驗說明：鹽酸與碳酸鈉反應是分兩步進行的，第一步生成氯化鈉和二氧化碳氣體，第二步二氧化碳氣體與水反應生成碳酸氫鈉。加熱時，二氧化碳氣體會釋放出來，沉淀消失。加入醋酸銅溶液時，醋酸銅溶液中的銅離子與碳酸氫鈉反應生成藍色沉淀。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：通過改進實驗步驟和加入醋酸銅溶液，使得實驗現(xiàn)象更加明顯，學生能夠更好地理解鹽酸與碳酸鈉反應的分步進行過程，加深對微觀本質的認識。同時，實驗操作簡單，安全性高，易于進行。斗口上。6.將石灰石、銹鐵釘、鎂條、芹菜葉片等不同材料放入三頸瓶中,觀察其在酸雨中的變化。實驗結果1.硫在氧氣中燃燒產生二氧化硫氣體,溶于水后形成酸性溶液,甲基橙指示劑顏色變紅。2.二氧化硫氣體具有一定的腐蝕作用,漏斗口上的乒乓球被吸住。3.酸雨對石灰石、銹鐵釘、鎂條等材料有腐蝕作用,而對芹菜葉片則無影響。創(chuàng)新設計的優(yōu)點該實驗通過趣味性的設計,激發(fā)了學生的探究興趣,使學生更加深入地了解酸雨的形成原理和對環(huán)境的影響。同時,實驗裝置和藥品簡單易得,適合學生在課堂上進行,有利于提高學生的動手實踐能力和科學素養(yǎng)。溶液制備CO2氣體,并將其注入一個裝有水的燒杯中。然后將一片葉子放入燒杯中,觀察葉子的變化。實驗目的比較CO2氣體與空氣的密度大小,同時觀察CO2氣體對植物的影響。實驗原理CO2氣體的密度大于空氣,因此會向下沉淀。同時,CO2氣體對植物生長有一定的影響,可以通過觀察葉子的變化來了解。實驗儀器及藥品K2CO3粉末、稀H2SO4溶液、燒杯、葉子。實驗裝置將K2CO3粉末和稀H2SO4溶液混合,產生CO2氣體,然后將其注入一個裝有水的燒杯中。將一片葉子放入燒杯中,觀察葉子的變化。實驗步驟及現(xiàn)象將K2CO3粉末和稀H2SO4溶液混合,產生CO2氣體,然后將其注入一個裝有水的燒杯中。將一片葉子放入燒杯中,觀察葉子的變化。由于CO2氣體的密度大于空氣,會向下沉淀,燒杯內會逐漸出現(xiàn)“節(jié)節(jié)開花”的現(xiàn)象。同時,葉子也會逐漸變黃,說明CO2氣體對植物生長有一定的影響。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點該實驗利用了生活素材,可以激發(fā)學生的興趣;同時通過觀察“節(jié)節(jié)開花”的現(xiàn)象和葉子的變化,可以讓學生更加深入地了解CO2氣體和植物生長之間的關系。實驗名稱：比較CO2密度與空氣大小的趣味實驗之二——“氣球升空”實驗原理：CO2密度比空氣大，利用浮力原理進行實驗。實驗儀器及藥品：大燒杯、充滿空氣的紅色氣球、充滿二氧化碳的藍色氣球、一瓶二氧化碳。實驗裝置：在大燒杯內放置紅色和藍色兩個氣球。實驗步驟及現(xiàn)象：將收集滿的一瓶二氧化碳慢慢傾倒入大燒杯中，發(fā)現(xiàn)其中的紅色氣球漸漸離開杯底，浮了起來。用手輕輕按壓該氣球，手一松，氣球又上浮。充滿空氣的紅色氣球上浮有力地證實了相同狀況下二氧化碳的密度比空氣大。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：現(xiàn)象明顯、趣味性強、操作方便。實驗名稱：比較CO2密度與空氣大小的趣味實驗之三——“杠桿失衡”實驗原理：CO2密度比空氣大，利用杠桿失衡現(xiàn)象進行實驗。實驗儀器及藥品：透明塑料管、1根細銅絲、13個棉球、2個干燥管、紫色石蕊試液、稀NaOH溶液、K2CO3粉末、稀H2SO4。實驗裝置：透明塑料管內裝有一根細銅絲，銅絲上等距離系有11個棉球，兩端銅絲與干燥管相連。透明塑料管上段和下段的5個棉球均用實驗紫色石蕊試液潤濕，干燥管內塞入用稀NaOH溶液潤濕的棉球。0號棉球內預先包有少量K2CO3粉末，用注射器通過管壁向0號棉球內緩慢注入稀H2SO4?？捎^察到號棉球下方的5個棉球由紫色變?yōu)榧t色，0號棉球上段的1號棉球也由紫色變?yōu)榧t色，但相對下部的棉球顏色較淺。塑料管內下部的棉球顏色較深，上部的棉球多數(shù)不變色，有力證明了二氧化碳的密度比空氣大。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點：現(xiàn)象明顯、趣味性強、操作方便。密度與空氣大小的趣味實驗之四——“試紙變色”本實驗是根據(jù)學生實際對教材中的實驗進行優(yōu)化設計，旨在挖掘教師潛能，激發(fā)學生興趣，使師生關系融洽，課堂氣氛活躍，教師教得愉快，學生學得快樂。同時，能夠促進知識點的掌握，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維。實驗原理是CO2密度與空氣大，且二氧化碳氣體不能使干燥的紫色石蕊試紙變紅，卻能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兗t，是因為二氧化碳與水生成碳酸。實驗所需儀器及藥品有鐵架臺、Y形導管、濕潤的紫色石蕊試紙、干燥的紫色石蕊試紙、制取二氧化碳的發(fā)生裝置。實驗步驟如下：1.如圖4所示，在Y形導管的兩個支管內分別放置濕潤的紫色石蕊試紙和干燥的紫色石蕊試紙。向Y形導管內通入二氧化碳氣體。將Y形導管平放于桌面，可以觀察到濕潤的紫色石蕊試紙變紅，干燥的紫色石蕊試紙無明顯變化，說明二氧化碳與水能夠發(fā)生化學反應。2.再把Y形導管固定在鐵架臺上，a管位于上方，b管位于下方，緩緩通入二氧化碳氣體，觀察到兩條濕潤的紫色石蕊試紙均變?yōu)榧t色，但b管中試紙變色明顯比a管要快，而且顏色較深。從而證實二氧化碳的密度比空氣大，通入的二氧化碳氣體主要從b管中通過。通過優(yōu)化設計后，本實驗具有以下優(yōu)點：1.現(xiàn)象明顯，易于觀察和理解。2.趣味性強，能夠激發(fā)學生的興趣和探究欲望。3.操作方便，儀器和藥品易于獲得，實驗步驟簡單易懂。“小孔之迷”實驗是一項有趣的實驗，通過硫酸與碳酸鈉反應產生的二氧化碳逸散到具實驗原理支試管內的小孔，觀察下方試紙先變紅而且變紅的程度比上方的要深，從而展示了密度與空氣大小的關系。這個實驗利用了生活素材，能夠激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新思維，同時也促進了知識點的掌握。在《探究微粒運動實驗的微型封閉化設計》中，為了讓學生在課堂上愉快地進行實驗探究活動，對教材中的實驗進行了微型化、封閉化的創(chuàng)新設計。實驗原理是分子不斷運動，濃氨水能使酚酞試液變紅色。實驗所需儀器和藥品包括小藥瓶、脫脂棉、酚酞試液、濃氨水、集氣瓶、橡皮塞、棉簽等。通過方案1和方案2的實驗步驟，可以觀察到酚酞試液的顏色變化，而且實驗裝置簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯，具有趣味性?？偟膩碚f，這兩個實驗都是利用生活素材進行優(yōu)化設計，能夠激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新思維，同時也促進了知識點的掌握。這種創(chuàng)新設計能夠讓課堂氣氛更加活躍，師生關系更加融洽，教師教得愉快，學生學得快樂。2.將鈉粒放入注射器2中,再注入10mL煤油。用單孔橡膠塞封住注射器2的出口。實驗步驟及現(xiàn)象3.將注射器2倒置,將煤油和鈉?；旌衔锞徛⑷脒B接好的注射器1中。4.將注射器1倒置,放入表面皿中。用肥皂液涂在注射器1的外壁上,以便觀察氫氣的產生。5.將單孔橡膠塞移開,觀察鈉與水的反應現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象:鈉與水反應,放出氫氣,氫氣在水中形成氣泡,并逐漸上升到表面。創(chuàng)新設計后的優(yōu)點1.實驗安全,操作簡單,反應易控制,產物易檢驗。2.使用醫(yī)用塑料注射器,相較于傳統(tǒng)實驗裝置,更加便捷。3.使用煤油代替丙酮,更加安全,并且可以更好地觀察氫氣的產生。4.實驗現(xiàn)象明顯,可以更好地展示鈉與水反應的過程,加深學生對此的認識。本實驗旨在通過改進裝置，探究燃燒的條件。改進后的裝置采用全塑料材質，操作簡單易懂，能夠激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新，開闊學生的視野。整個裝置分為三部分：制儲氧裝置、燃燒裝置、尾氣凈化吸收裝置。制儲氧裝置主要利用15%的過氧化氫溶液和二氧化錳丸在錐形瓶中反應制取氧氣，并借助氣球用來儲存氧氣和緩沖壓強。燃燒裝置主要在分液漏斗中發(fā)生，將白磷置于球形漏斗中燃燒便于學生觀察白磷在水中燃燒。為了有效地防止熔化的白磷被氣流沖到水面上來，將自制鳥巢狀的鐵絲網(wǎng)放入分液漏斗中。尾氣吸收主要利用