化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究和改進(jìn)

一位老化學(xué)人曾經(jīng)說過這樣一句話：“經(jīng)驗(yàn)的“經(jīng)”是經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷，“體驗(yàn)”是感知和體驗(yàn)，即經(jīng)歷和體驗(yàn)，即經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn)。人們常說事非經(jīng)過不知難,那是指有些事情看起來很容易,做起來卻很困難。化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)學(xué)科發(fā)展的生命源泉,在化學(xué)教學(xué)中起著其他教學(xué)手段無法替代的作用。清晰、生動(dòng)、神奇的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生開展科學(xué)探究的積極性,無疑具有極大的吸引力和感召力,我校使用新課標(biāo)(人教版)九年級(jí)化學(xué)教材近5年,下面談一談在教學(xué)過程中對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究和改進(jìn)的一點(diǎn)教學(xué)體會(huì)。1紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)[案例1]新課標(biāo)(人教版)九年級(jí)化學(xué)(2006年4月人教第2版)上冊(cè)第一單元“走進(jìn)化學(xué)世界”?！皩?duì)蠟燭及其燃燒的探究”中的(2)分別取一個(gè)干燥的燒杯和一個(gè)用澄清的石灰水潤濕內(nèi)壁的燒杯,先后罩在蠟燭火焰上方,如圖1—11所示,仔細(xì)觀察燒杯壁上分別有什么現(xiàn)象發(fā)生。推測蠟燭燃燒后可能生成了什么物質(zhì)。(3)熄滅蠟燭觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生,用火柴去點(diǎn)蠟燭剛熄滅時(shí)的白煙,如圖1—12所示,蠟燭能否重新燃燒?若按課本中的圖示去操作,去實(shí)驗(yàn),誰有把握每次都成功?筆者在教學(xué)中作了如下的改進(jìn):把(2)罩在火焰上的燒杯換成集氣瓶,當(dāng)感覺集氣瓶壁熱時(shí),迅速地蓋上玻璃片,正放在桌上,稍冷卻后,移開部分玻璃片,注入少量澄清石灰水,蓋好玻璃片后,振蕩,石灰水變渾濁,說明有CO2生成。此方法瓶中的CO2氣體不易逸出,所以現(xiàn)象明顯。把(3)中用一根長5～6cm玻璃管的一端直插進(jìn)蠟燭火焰的內(nèi)焰部位,可以觀察到有白煙(石蠟蒸氣)徐徐在管內(nèi)向上升騰,并很快從玻璃管的上口逸出,這時(shí)用火柴去把白煙點(diǎn)燃,可以順利觀察石蠟蒸氣的燃燒。[案例2]第二單元“我們周圍的空氣”,課題1“空氣”測定空氣里氧氣的含量?！緦?shí)驗(yàn)2—1】在集氣瓶內(nèi)加入少量水,并做上記號(hào)。用彈簧夾夾緊乳膠管。點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞緊。觀察紅磷燃燒的現(xiàn)象。待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及水面的變化情況。該裝置雖然用容積較小的集氣瓶代替了原人教版(全一冊(cè))的鐘罩,克服了消耗紅磷較多的缺點(diǎn),但仍然存在集氣瓶與水未直接接觸,白煙消失很慢,瓶內(nèi)壓強(qiáng)改變不大,若過早打開止水夾,只有極少量的水進(jìn)入集氣瓶,筆者實(shí)驗(yàn)的成功率不大。為此,我對(duì)該實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn),改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。該裝置用長約25cm,直徑3cm的兩端開口的玻璃管代替圖1中的集氣瓶、用品紅溶液(或紅墨水)代替水,用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),具體操作如下:(1)將玻璃管放入盛有品紅溶液(或紅墨水)的水槽中,以水面為基準(zhǔn)線,用修正液標(biāo)上5、再給另一端塞上橡皮塞,將玻璃管水面以上至橡皮塞下端的高度分為5等份,再用修正液畫出刻度線,標(biāo)上4、3、2、1。(2)點(diǎn)燃燃燒匙中足量的紅磷,立即插入水槽中的玻璃管內(nèi),同時(shí)塞緊橡皮塞,可看到玻璃管內(nèi)充滿大量的白煙,燃燒停止后產(chǎn)生的白煙迅速消失,溫度也隨之下降,玻璃管內(nèi)的紅色液面很快上升至白色刻度線4處,即水面上升1/5。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置操作簡便,現(xiàn)象明顯,能讓每一個(gè)學(xué)生觀察到水面上升的過程以及水面最終的位置;實(shí)驗(yàn)時(shí)間短,演示方便;準(zhǔn)確5等份,增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信性。[案例3]第二單元“我們周圍的空氣”,課題3“制取氧氣”,回顧在人教版(2001～2005版)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教科書上,我們看到的是用5%的雙氧水制氧氣。書上設(shè)計(jì)了3個(gè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生觀察現(xiàn)象記錄下來,并分析原因,然而該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可靠性和理論分析的準(zhǔn)確性卻值得商榷。【實(shí)驗(yàn)2—5】(1)將帶火星的木條伸入盛有5mL5%的過氧化氫溶液的試管中,木條不能復(fù)燃。(2)將帶火星的木條伸入經(jīng)微熱后的盛有過氧化氫溶液的試管中,顯示木條復(fù)燃。(3)將帶火星的木條伸入盛有5mL5%的過氧化氫溶液且有少量的二氧化錳的試管中,顯示木條復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)(1)把帶火星的木條伸入裝有5mL5%的過氧化氫溶液中,觀察帶火星木條不復(fù)燃,說明沒有氧氣放出。書本如是說,然而我們知道雙氧水其實(shí)在常溫下就可緩慢分解,該實(shí)驗(yàn)中帶火星木條不能復(fù)燃并非因?yàn)闊o氧氣,而是氧氣的量太少、濃度太低所致。實(shí)驗(yàn)(2)中,微微加熱(1)中過氧化氫溶液,帶火星木條伸入復(fù)燃,說明過氧化氫溶液受熱時(shí)能分解出氧氣。但我們經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)證明,第2步實(shí)驗(yàn)基本上不能實(shí)現(xiàn)使木條復(fù)燃的預(yù)期結(jié)果。筆者在教學(xué)中,反復(fù)探究了實(shí)驗(yàn)(1)和(2)之后,進(jìn)行了如下探究:在裝有5mL5%的過氧化氫溶液的試管中,加入1～2mL酸、堿、鹽溶液中的任一種溶液,(如氯化鈉溶液,氫氧化鈉溶液,稀鹽酸,稀硫酸等均可),然后再稍微加熱,就能平穩(wěn)地放出氧氣,效果特好。新課標(biāo)(人教版)九年級(jí)化學(xué)(2006年4月人教第2版)對(duì)此實(shí)驗(yàn)已作了調(diào)整,刪去了(2)將帶火星的木條伸入經(jīng)微熱后的盛有過氧化氫溶液的試管中,顯示木條復(fù)燃。給教學(xué)帶來方便可行。[案例4]第三單元“自然界的水”“拓展性課題·最輕的氣體”,氫氣流吹肥皂泡。【實(shí)驗(yàn)3—5】球形管里裝有堿石灰干燥劑。導(dǎo)管口蘸些肥皂水(或洗滌劑溶液),控制氫氣流速,吹出肥皂泡。當(dāng)肥皂泡吹到一定大時(shí),輕輕擺動(dòng)導(dǎo)管,讓肥皂泡脫離管口。觀察現(xiàn)象。在教學(xué)中筆者作了如下改進(jìn):將膠頭滴管頂部用剪刀剪去直徑約為1cm的小孔,然后把膠頭套入導(dǎo)氣管。取蒸發(fā)皿一只,放入少量洗發(fā)精液,加少量水稀釋,將導(dǎo)氣管伸入蒸發(fā)皿中蘸取洗發(fā)精液,開大氫氣流,(此實(shí)驗(yàn)最好用啟普發(fā)生器)可連接吹起氫氣泡若干個(gè)。優(yōu)點(diǎn):氫氣不需干燥,蘸取一次洗發(fā)精液,可連續(xù)吹起直徑5～8cm的氫氣泡4～6個(gè),且氣泡能自動(dòng)脫離上升。[案例5]第六單元“碳和碳的氧化物”。【實(shí)驗(yàn)6—6】需要配制紫色的石蕊試液,但用市售石蕊所配成的石蕊試液往往色澤偏藍(lán),不便使用。如何把偏藍(lán)色的石蕊試液調(diào)配成紫色石蕊試液?方法是用飽和CO2水溶液來調(diào)配。步驟是:在配得偏藍(lán)色的石蕊試液中,逐滴加入飽和CO2水溶液,直至石蕊液變成紫色;如果所配的石蕊試液量較多,可以在這種石蕊試液中緩慢(逐個(gè)氣泡)通入CO2,直到石蕊液變成理想的紫色為止。[案例6]第八單元“金屬和金屬材料”“金屬活動(dòng)性順序”活動(dòng)與探究中:把一根用砂紙打磨過的鋁絲浸入硫酸銅溶液中,過一會(huì)兒取出,觀察,有什么現(xiàn)象發(fā)生?按課本中圖8—13所示的方法去實(shí)驗(yàn),不論CuSO4溶液的濃度有多大,即使是飽和的,也不論CuSO4溶液的溫度有多高,即使是在煮沸條件下,光亮的鋁條較難把Cu置換出來,更不用說是形成銅樹。不過,如果在CuSO4溶液中加入少量可溶性鹽酸鹽(如食鹽、氯化鉀等),即向CuSO4溶液中添加少量Cl-,反應(yīng)就會(huì)迅速被啟動(dòng),可在10min之內(nèi)形成如圖所示那樣漂亮的銅樹。同理,Zn與稀H2SO4反應(yīng)制H2,如果反應(yīng)速率慢,一般是先把Zn粒用CuSO4溶液處理,其實(shí)最簡單的辦法是在稀H2SO4中加入半藥匙食鹽(向反應(yīng)溶液中提供Cl-),產(chǎn)生H2的速率就會(huì)奇跡般地快起來。[案例7]第九單元“溶液的形成”【實(shí)驗(yàn)9—4】“用洗滌劑洗餐具”,在加入洗滌劑的試管中,情況則不同。雖然植物油并沒有溶解在水中,但形成的乳濁液卻能夠穩(wěn)定地存在,液體不再分為2層。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:如圖3所示。但在教學(xué)過程中,按照?qǐng)D示操作后,展示給學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是:植物油分散成無數(shù)細(xì)小的液滴,而不聚集成大的油珠。靜置10min左右后,再觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,原來被分散成無數(shù)細(xì)小的液滴的植物油,又聚集成大的油珠懸浮在水面上,而下面的液體呈渾濁狀。用市售的各種洗滌劑反復(fù)實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象都是如此。筆者認(rèn)為:形成的乳濁液卻能夠穩(wěn)定地存在,液體不再分為2層。不確切,應(yīng)為:形成的乳濁液卻能夠暫時(shí)穩(wěn)定地存在,液體不再分為2層。中央電視臺(tái)2007年7月3日《焦點(diǎn)訪談》報(bào)道《揭秘泔水油》揭露四川成都雙流縣一地下加工廠,利用潲水油提煉泔水油充當(dāng)食用油出售,危害身體健康。否則,為什么不法分子會(huì)收集餐飲館的廢棄食品,提取“潲水油”充當(dāng)食用油出售呢?他們就是利用了上述原理的暫時(shí)穩(wěn)定。若穩(wěn)定地存在,液體不再分為2層,這些不法分子就無法提取“潲水油”了。2方法和技術(shù)(1)食鹽對(duì)熟石灰水解率的影響我們知道,熟石灰的溶解度很小(20℃時(shí),0.17g/100g水),所以通常飽和石灰水的濃度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只會(huì)小于0.17%,如果在配制石灰水時(shí)加入少量的食鹽,由于食鹽對(duì)熟石灰有增溶效應(yīng),可以大大提高熟石灰在水中的溶解度。所以,在配石灰水時(shí)加少量食鹽,可以配制得高濃度的飽和石灰水。(2)cuso4溶液的配制在第五單元“化學(xué)方程式”課題1“質(zhì)量守恒定律”鐵釘跟硫酸銅反應(yīng)前后質(zhì)量的測定,第八單元“金屬和金屬材料”“金屬活動(dòng)性順序”活動(dòng)與探究中鋁絲浸入硫酸銅溶液中,以及在第十、十一單元中也常用到用CuSO4溶液,怎樣配制得到澄清的CuSO4溶液呢?用自來水配制少量的CuSO4溶液往往是渾濁的,人們習(xí)慣地是加些酸以抑制其水解,防止渾濁。此法雖然行之有效,可惜這種酸化了的CuSO4溶液在某些場合(如Zn與CuSO4反應(yīng))會(huì)干擾試劑的使用,或者模糊學(xué)生的認(rèn)識(shí)。如何不用酸去酸化而又能配制得澄清的CuSO4溶液呢?方法是:①若CuSO4溶液用量小,且溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也小,可