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《高中化学课本实验的改进与创新研究》 案例集

发布日期:2017/6/6 16:04:20浏览次数:3799 作者:袁园

《高中化学课本实验的改进与创新研究》 案例集

[日期:2015-01-05]来源:  作者:[字体:  ]

 

 

 

 

 

 

 

 

《高中化学课本实验的改进与创新研究》 案例集

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

前言

实验改进能够有效克服课本实验的种种不足,激发教师、学生的探究热情、学习兴趣,利于学生掌握知识,提高分析问题、解决问题的能力。

实验改进的角度可以从课本出发,也可以从生活中来,实现了课内学习和课外学习的有机结合。

实验改进建立在创新理论和实验操作的实践基础上,利于教师、学生创新意识的培养,可以有效促进创新型人才的培养,甚至对于创新型社会氛围的形成也能够起到一定的促进作用。

进行实验改进时,要遵循以下四个基本原则:

⒈科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。

⒉安全性——尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。

⒊可行性——仪器和药品易得、易操作、现象明显,能说明问题。

⒋简约性——方案简单易行,应采用简单的实验装置,用较少的步骤和药品,并能在较短的时间内完成实验。

高中化学课本实验的改进与创新研究是从如下几个方面开展的:

一、药品用量不合适的实验改进:解决策略是将实验绿色化、节约化

二、污染大的实验:解决策略是仪器密闭化、组合法等

三、成功率不高的实验:解决策略是改变反应机理

四、耗时较长的实验:解决策略是改进实验原理、采用组合法等

五、实验仪器繁多、不简约:解决策略是换实验装备,简约化处理

六、现象不够明显的实验:解决策略是排除干扰点、采用组合法等

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、药品用量不合适的实验改进

例一、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的吸热反应

       课本呈现:苏教版必修2专题2第二单元《化学反应中的热量变化》35页。在100ml小烧杯中加入约20g经研磨的氢氧化钡晶体,然后加入约10g氯化铵晶体,用玻璃棒搅拌,使之充分混合。

       问题:按照课本的操作,如果做教师演示,学生一个个的感受,课堂上的时间不允许,如果做学生实验,试剂的用量又太多。有的老师把这个实验改进成学生实验,将试剂分别装在保鲜膜的两个角,再拧一下,可是教师分给学生试剂的时候,要很小心,一不小心就会混合。

       改进:  用一次性塑料手套代替小烧杯和保鲜膜,将药品分装在手套的两个手指,在手腕处打个结。上课的时候学生拿着这个塑料手套将药品混合,随着对里面药品的揉捏,越来越冷的感觉由指尖慢慢传递,同时学生能观察到混合物由干燥的固体转变为粘稠混合物,说明有水生成。将手腕处结打开,学生能闻到一股刺激性气味。实验完毕,将手套打结回收,对环境没有污染。

       优点:试剂的用量很少,因为在此处只需定性的感受吸热反应。操作方便简单,而且环保。教师实验前的准备和教学过程中的操作,都非常的简单。

 

 

例二、铜与硝酸反应本质的探究

课本呈现:苏教版必修1专题4第二单元《硝酸的性质》100页。将铜片置于具支试管的底部,通过分液漏斗加入2ml浓硝酸,用排水集气法收集产生的气体。在上述装置中,从分液漏斗想试管内加5ml水,稀释硝酸,继续收集产生的气体。

学生问题12013年小高考23题,铜与硝酸反应的本质到底是什么?

学生问题2H+NO3-的氧化性问题

NONO2的性质在前面已经学过,这一节中学生有一个难点,就是足量的铜与硝酸反应完全后,再往里面滴加几滴稀硫酸,

改进:往试管中滴加3滴浓硝酸,把一头转成螺旋形的铜丝放入,观察在液面即有红棕色气体生成,溶液变成绿色;往上述试管中加2滴管水,继续观察现象,在试管口出现浅红棕色气体,溶液变成蓝色。

学生思考:1、铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理。

2、铜与浓硝酸反应溶液呈绿色的原因。

等学生问题讨论完之后,试管中基本反应完全,这时,教师让学生往上述试管中滴入几滴稀硫酸,继续观察,发现反应继续进行。

学生思考:已经反应完全的溶液中滴加稀硫酸,反应继续进行,说明什么问题,提出你的猜想?

。。。

进一步提出验证实验:

往硝酸钠溶液中加入铜片,无现象

往硫酸中加入铜片,无现象

上述两只试管混合,反应发生

。。。

学生得出结论:硝酸的强氧化性不是NO3的氧化性,也不是H+的氧化性,而是H+NO3共同作用下体现的强氧化性。

因此:铜与硝酸反应的本质是:CuH+NO3的共同作用,Fe2+必须同时遇到H+NO3才不能共存。

       整个实验过程中用到的仪器和试剂是一个小烧杯、一支装有少量浓硝酸的小试管、一支装有硫酸的滴管,一根铜丝。从实验的准备来看,很简单。但是有一个问题,就是整个过程中,对产生的气体没有进行环保处理,试管是敞口的。这是因为实验是在实验室中进行,每台实验桌上都配有排风扇,产生的少量气体非常迅速的就被排尽。如果,这个实验是在教室中进行,由于试剂用量很少,并且可以自己控制反应进行,只要通风,气味会快散去。

 

例三、基于绿色化学理念下的氯气的生成及性质探究

                                                

实验内容:

1、用身边常见的物质简单制备少量氯气

2、氯气的化学性质:氯气与水、与金属(铁)、与碱的反应

3、氯水的性质探究(酸性、漂白性、与银离子生成沉淀等)

 

实验仪器:

塑料瓶(矿泉水瓶)若干、圆形泡沫板一大块(上面有若干圆形的孔)、培养皿、滴管等

实验药品:洁厕灵、84消毒液、紫色石蕊、红墨水(由于实验效果不明显,后改为品红溶液)、氢氧化钠溶液、酚酞、硝酸银溶液、KSCN溶液、铁钉

 

实验教学设计思路:

新课程对化学教学的要求已经转变为从学生已有的知识出发,引导学生学习身边常见的物质。对于氯气的实验室制法,装置安装繁琐,制得的氯气含杂质,盐酸利用率低;对于氯气的相关性质实验,污染严重;本实验设计采用日常生活中常见的物质,以简便取代繁琐的优化过程,装置更微型化、实验药品更微型化、实验步骤更简单,实验时间更短等。使用过程中微量氯气的弥散和微量试剂反应,可以将有毒物质的反应对人体和环境造成的危险性降到最低,经济环保。利用身边常见物质来制取微量氯气,学生在学习时容易产生亲切感和强烈的求知欲,有效降低了学习难度。同时对学生学习其它非金属元素及其化合物具有很好的指导作用。

 

实验教学过程:

【引入新课】情景展示:

创设情境:洁厕灵和84消毒液的成分混合后会产生有毒气体氯气,如吸入过多还可能造成生命危险,日前有人在微博上称,自己的一位朋友在打扫厕所时先用了威猛先生的洁厕产品,刷了一阵还想增强威力,就又使用了84消毒液,殊不知这两种液体接触后会产生氯气,狭小的厕所又没有开窗通风,结果造成了轻微的氯气中毒。

据了解,洁厕灵等清洁剂中含有盐酸,84消毒液等消毒产品则含有次氯酸钠,两者混合后就会生成氯气(2HCl+NaClO=NaCl+Cl2+H2O)。氯气有毒而且易挥发,人体吸入后就会中毒,轻者引起咳嗽胸闷、重者则会呼吸困难,更严重的甚至会危及生命。

【引导学生思考】洁厕灵和84消毒液为何具有消毒作用?

(设计意图):通过创设问题情境,激发学生思考和求知欲,同时使学生感到生活中处处有化学,生活离不开化学,生活中蕴藏化学奥秘,激发学生对化学的热爱之情。

【引导】氯气有毒,为了保护环境和节约药品,我们采用微型实验来探究氯气的简易制取和性质。

【学生探究实验】利用微型分组实验来探究氯气的简易制法、氯气与水、金属、碱的反应,氯水的成分。整个实验过程如下如下:

一、部分实验药品图:

 

二、自制微量点滴板:

制作方法:选用一块白色泡沫板,用圆规画一个圆(注意此圆要比培养皿小,否则培养皿盖不上),然后用刀将此圆刻下。选用一个试管,将其底部在酒精灯上烧热,然后迅速在圆泡沫板上烫一下,立刻就能出现一个又圆又光滑的小孔(注意不要太用力,否则会把泡沫板烫通,溶液就会漏掉)。可根据实际需要选择试管的大小,若要大一点的孔,就选大一点的试管烫。本实验中,中间是大孔,这样可以多产生一些氯气,周围五个是小孔,只要放1—2滴溶液即可。

三、实验步骤:

先在泡沫板的孔槽里依次滴五种溶液:①品红②紫色石蕊③滴有酚酞的氢氧化钠溶液④硝酸银溶液⑤KSCN溶液(和一根小铁钉)各一滴,然后在中间的孔槽中滴加洁厕灵和84消毒液各半滴管,最后盖上培养皿。如下图:

 

四、实验现象:

1、大约30秒钟,铁钉周围出现一点点微红色,其余没有明显现象,如图:

2、大约两分钟,铁钉周围红色范围变大;紫色石蕊稍有褪色;硝酸银溶液中出现少量浑浊;品红溶液四周红色褪去(但中间未褪色),滴有酚酞的氢氧化钠红色变浅一点点,现象如图:

3、8分钟过后,现象如图:

 

4、大约20分钟过后,实验现象为:品红的红色褪去,变成略显黄色的溶液;紫色石蕊褪色;滴有酚酞的氢氧化钠溶液完全褪为无色;硝酸银溶液中生成白色沉淀,铁钉周围生成血红色溶液。具体现象如图:

 

 

五、实验结论:

①品红褪色说明氯水中的次氯酸具有漂白性

②紫色石蕊先变红,后褪色说明氯水显酸性,氯水中的次氯酸具有漂白性

③滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色说明氯气被氢氧化钠吸收

④硝酸银溶液中生成白色沉淀说明氯水中存在氯离子。

⑤KSCN溶液变成血红色是因为铁钉与氯气反应生成三氯化铁,Fe3+遇到KSCN溶液显血红色

(设计意图)氯气的制备及其化学性质的实验使用标准仪器就能很好地进行演示,但标准仪器装置十分庞大,实验步骤相当繁琐,污染严重,制得的气体不存,而且不便于学生操作。在保证不影响实验效果的前提下,采用微型实验探究,尽量的减少了药品的用量,进而减少了有害物质的生成,达到化学实验的绿色化;操作方便,实验过程快速且更安全;利用了一些代用品的,可以培养学生的实践和创新能力,让学生利用身边现有的或易得的材料,自己动手制作部分简易的实验仪器,既体现了实验的绿色化,也为一些学校实验条件不足的问题提供了一个解决途径。
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、污染大的实验

例一、改进实验名称:氯气的制取和性质演示

1:课本上实验室制取氯气的装置图

1、设计实验的目的:

    氯气的制取和性质实验是中学化学实验的重点之一,氯气是有毒的气体,在实验过程中,氯气向室内空气逸散,对人体的健康有危害,对环境带来一些污染。为解决这问题,特设计该装置。这一套装置可以完成多个实验,现象直观,既节约了药品,又可以解决以上的问题。

2、实验仪器:锥形瓶、分液漏斗、橡胶塞、橡皮管、T形管、坩埚钳、集气瓶、玻璃片、烧杯、酒精灯、火柴等。

3、实验药品:高锰酸钾、浓盐酸、氢氧化钠溶液、干花瓣、鲜花瓣、蒸馏水、铜丝、细铁丝 、钠、碘化钾淀粉试纸 

4、实验原理: 2KMnO4+16HCl()==2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2

    KMnO4强氧化剂,不用加热

5、按实验装置图连接好,并检查气密性。

改进后氯气的制取和性质演示实验的综合装置

6、实验操作

7、制氯气的方法较多,本实验用高锰酸钾和浓盐酸制氯气优点是:

⑴这套装置综合性强,整套装置包含Cl2的制备以及性质的检验(Cl2 KI淀粉试纸、

Cl2 与钠、铁、铜的反应,HClO的漂白作用等多个实验),有很好的实验效果。

⑵制取Cl2不需要加热,药品用量少,不需要事先制备氯气,随用随制,现象明显,

层次分明,使用分液漏斗可以控制盐酸和生成Cl2的量。

⑶该装置能减少反应中Cl2的逸出,减少对环境污染。增强学生的环保意识,培养

学生的创新精神。

⑷学生做题时,经常碰到这类问题,是高考重要考点,用这种方法制氯气可以拓宽

学生的思路。

 

 

 

 

例二、浓硫酸与铜反应实验改进  
   
 “浓硫酸与铜反应”实验,如果按照教材的装置进行,气密性不好影响课堂效果。由此实验得到启发,能否设计一个实验装置气密性好,实验现象明显,可控制药品用量,减少对环境的污染。于是,我们对实验装置进行改进,找出最佳方案。

1、实验的原理: 
     2H2SO4(浓)+Cu     CuSO4+2H2O+SO2
    2、实验改进目的:使实验在一个可吸收尾气的装置中进行,可节约药品,实验现象明显,避免SO2对空气的污染。

3、实验仪器及药品:具支试管、玻璃管、铁丝、铜片、棉花、胶塞、浓H2SO4、NaOH溶液等。

4、操作步骤及现象分析

⑴ 连接好仪器(如图3-2所示),并检查装置的气密性。

 

 

图1 改进前浓硫酸与铜反应装置

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


图2 改进后的浓硫酸与铜反应装置

 

⑵ 向具支试管里加入3ml浓H2SO4

⑶ 将一段铁丝穿过带玻璃管的胶塞。铁丝在玻璃管中的部分缠绕有侵入NaOH溶液的棉花,在铁丝末端挂上铜片并伸入到具支试管里,塞上带玻璃管的胶塞。拉动铁丝铜片与浓硫酸液面接触,观察到试管中反应液体呈蓝绿色。说明浓硫酸与铜发生了氧化还原反应,铜被氧化生成硫酸铜,硫酸被还原成二氧化硫。

5、实验结论

⑴实验在可吸收尾气的装置中进行,实验现象明显。改进后的实验装置,在课堂进行演示实验教学后,大家反映实验效果好。

⑵实验验证了浓硫酸具有氧化性,浓硫酸与铜发生氧化还原反应,反应除生成硫酸铜外,还生成二氧化硫和水,实验安全易操作。

⑶通过改进实验装置,可控制药品用量,避免了生成的二氧化硫对师生及环境的危害。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、成功率不高的实验

例一、改进实验名称:铁粉与水蒸气反应

      新教材中,这个实验没有给出具体的操作步骤,如果完全按照教材的装置进行实验,看不到现象,成功率较低。因此,我们课题组对这个实验进行改进。

     1、改进装置图:


2、反应原理:3Fe+4H2O(g)     Fe3O4+4H2

3、反应现象:有气体产生,吹起的肥皂泡遇火能产生爆鸣声,灰黑色的粉末        4、结论:生成物是氢气和四氧化三铁。

5、改进后的优点:

⑴用具支试管可以将冷凝水从支管流出。

⑵装置简单,试剂用量少,节约药品。

⑶安全可靠,操作方便,现象明显。

变成黑色的粉末。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、耗时较长的实验

例一、合成氨

由氮气与氢气直接合成氨的化学原理为:N2g+3H2g     2NH3g)(放热反应)由于该实验较复杂,时间较长并有危险老师们不敢做。用改进后的合成氨实验装置进行实验,可以看到实验现象,但是,控制不好氢气的纯度已爆炸。

在一干燥的硬质试管中放入适量铁丝绒,按图1连接好实验装置。加热试管中的铁丝绒至红热后,用注射器抽取20 mL干燥氮气和60 mL 干燥氢气,将混合气体通入试管,并用湿润的pH试纸置于导管出口处,观察试纸的变化。

 

合成氨的实验装置

2改进后的合成氨实验装置

该装置的原理:

Zn + H2SO4(稀)= ZnSO4 + H2↑提供实验中的氢气

重铬酸铵加热分解的反应方程式:(NH42Cr2O N2+Cr2O3+4H2提供实验中的氮气

合成氨反应方程式:

N2g+3H2g       2NH3g)(放热反应)

⒈实验仪器及药品

     锌粒、稀硫酸、三氧化二铬、重铬酸铵、酚酞溶液、碱石灰、硬质玻璃管、酒精灯、铁架台、橡胶塞、玻璃导管、试管等。

⒉如图所示安装好实验装置并操作

     锌粒和硫酸反应产生氢气,通过洗气瓶除去水蒸气,然后从右边试管水中逸出,氢气验纯后,加热催化剂三氧化二铬约3min,另用酒精灯加热重铬酸铵,重铬酸铵受热分解产生氮气同时产生高温。

⒊实验现象:硬质玻璃管内出现火花,右边试管中有气泡产生,试管里的酚酞溶液颜色逐渐变成红色。

⒋实验分析:

 氢气要纯净和干燥。

.用氢气排除管内空气后,在加热,以免氢气不纯而爆炸。

⑶温度要高,以提高反应速度,故采取预热催化剂3分钟和加热重铬酸铵在管内分解生成氮气等措施。

⑷此实验太危险,不宜做演示实验!

⑸问题:重铬酸铵分解时的副反应有氨气生成,使酚酞变红的氨气是合成的氨气还是重铬酸铵分解时副反应的氨气?

 

 

例二、氢氧燃料电池的微型化改进

         苏教版必修2课本42页设计了氢氧燃料电池的实验:

参照图组装实验装置(多孔碳棒电极由实验室提供,将碳电极放在高温火焰上灼烧到红热,迅速浸入冷水中,使它的表面变得粗糙多孔即可)。电解质溶液用0.5mol/LNa2SO4溶液,电源用3~6V直流电源,发光二极管的起辉电压为1.7V,电流为0.6mV

在此装置中用到的仪器,实验室提供的多孔碳棒电极直径1.5cm,长9cm,表面非常光滑,在使用前,必须每个都进行前期处理后亲自试试,这给学生分组实验带来了实验现象的不稳定性。而3~6V的直流电源无论是学生电源提供,还是用干电池,体积都较庞大。

         在教学过程中,学生由前一节原电池的已知,对两个电极都是碳棒的原电池非常的不能理解,为什么这样的装置能发生,所以氢氧燃料电池的学生分组实验显得很必要。结合实验设计的生活化、微型化,改进实验的具体内容如下:

一、实验用品

9V电池,学生用长1.5mm、宽1mm,高6cm2B铅笔芯,发光二极管1枚,厚约2.5cm的泡沫板,Na2SO4溶液

二、实验装置及仪器的说明

1、将泡沫板切成长宽各4cm的正方块形,将小试管底部在酒精灯上加热,在泡沫板上烫成试管形凹洞。

         2、用2B铅笔芯代替实验室的石墨棒,因为材质一样,而且铅笔芯的表面本身就是粗糙多孔,提高实验的稳定性。

         39V的电池长2.5cm,宽1.5cm,高4.5cm,体积迷你,电压大,可提高两个电极上气体产生的速率,同时它的正负极在同一面,简化了实验的操作。

4、硫酸钠在这里起导电的作用,浓度无硬性要求。

5、发光二极管可以用实验室的,也可从小孩子的玩具中拆下来,各种各样的灯光颜色。

三、实验步骤

1、  将铅笔芯插入泡沫板的凹洞内,注意不要将泡沫板弄穿,否则会漏液。

2、  往凹洞内加入电解质溶液Na2SO4

3、  9V电池的电极与铅笔芯接触,立即就能观察到两电极上产生了大量的无色气泡,根据气泡的数量可判断生成的气体。电解时间约30S

4、  将电池拿掉,换做发光二极管的两个金属丝分别与铅笔芯相接触,即可观察到发光二极管亮了。

            

附图                         示意图                    

四、改进后的优点与意义

1、  该实验装置很简单,操作方便,取材于学生生活中的材料,实验现象明显且趣味性很强。

2、  因为是课堂的学生分组实验,所需的时间少,学生可以反复操作,同时提高了对氢氧燃料电池的理解,对原电池的发生条件有了更深层次的了解。

 

 

例三、碳酸钠和碳酸氢钠的性质探究实验

在鉴别碳酸钠和碳酸氢钠中采用如图一所示的方法,因为碳酸氢钠加热分解2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,而碳酸钠无明显反应,所以加热碳酸钠或碳酸氢钠看哪个释放的气体使澄清的石灰水混浊,就能鉴别出它们。如图一的操作虽然理论简单,实际操作时程序就复杂了,而且探究实验中还要观查它们之间的热稳定性,不能同时横向观查出它们之间的区别。       

 

 

 

 

 

鉴于此我们做了如图二的改进优化,运用大小试管套管来做实验,经过实验无论大小试管分别装着碳酸钠和碳酸氢钠中的任一物,都可以同时在A、B装有澄清石灰水中对比出哪个先混浊,并由此鉴别出它们,并能对比出它们的热稳定性。让学生从直观上一看就能理解和推断出来。

 

 

 

 

(图二)

通过上述碳酸钠和碳酸氢钠的性质探究实验改进,实验现象明显,可见度高,实验结论的得出要呈直接性,它是化学实验改进成功的标志。实验现象应在药品节约的前提下,越明显越好。仪器装置简化的目的是为了突出重点,便于观察。当简单性与直观性发生矛盾时,应服从直观性的需要。

实验的改进应考虑课堂教学的实际需要,应有利于调动学生的学习兴趣和积极性,还有学生的创新能力,有利于完成本节课的教学目标。新课的讲授往往以单独的实验为主,也可以将本节课涉及的实验进行整合,复习课则可设计、增补综合实验,以实验为线索引导学生进行复习。实验课的设计应注意如何把实验简化,使仪器简单、需时间少、易成功。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、实验仪器繁多、不简约

例一、苯的溴化实验改进

教材中“苯的溴化反应”实验装置全封闭,突出了实验绿色化的优点,但没有兼顾简约。若作为学生的探究实验,其实验仪器一般学校的实验室都无法配齐。若作为演示实验,不仅数目众多的仪器携带非常麻烦,而且普通教室中没有水龙头,不少学校此实验开出率为零。我们在绿色化的基础上进行了如下简约化设计。

按图连接装置,将5mL苯和1mL液溴的混合物放入试管,不反应。将磁化后末端吸附有铁屑的铁丝插入混合物,反应剧烈。挥发出的大量红棕色溴蒸汽在干燥管中被四氯化碳吸收。大约45秒后在锥形瓶内看到白雾形成,同时在硝酸银溶液中看到有淡黄色沉淀并逐渐增多。反应后直接向试管红棕色混合物中用针筒压入5mL10%的氢氧化钠溶液,振荡后观察到液体中红棕色消失并分成两层,下层为无色油状液体,现象明显,结果可靠。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例二、苯的硝化实验改进

硝基苯有一定的毒性,教材中设计的实验装置采用开放式,照此进行演示实验或学生实验,整个教室会弥漫着苦杏仁味,影响教师和学生的健康,不符合绿色化学的理念。所以我们拟将其改为封闭实验。

 

 

  如图所示装置,用长颈漏斗冷凝回流反应物,漏斗内放活性炭可吸附挥发出来的苯、硝基苯,减少有毒气体对环境的污染。反应结束后直接将针筒内碱液压入试管内的反应液中,稍加振荡,除去硝基苯中的混酸,可观察到溶液分成两层,下层无色油状物即为硝基苯。

    改进实验后,现象明显,整个实验过程几乎闻不到任何气味。如果想要闻到硝基苯的气体,可在反应完成后拔开试管塞一会儿。

 

 

 

六、现象不够明显的实验

例一、Na2O2的制备

课本呈现:苏教版必修1专题2第二单元《金属钠的性质及其应用》49页:取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色;将其放置在空气中,观察表面颜色的变化。将一小块金属钠放在石棉网上加热,观察现象。

       问题:按照课本的操作,在实际的现象中,往往看到的是淡黄色的过氧化钠被一层黑色物质包裹。一开始,我们以为是煤油没有吸干,但将钠周围的表皮都切掉重新试验,发现,仍然有一层黑色物资包裹,影响现象的观察。说明这个黑色物质是其他物质,分析可能是酒精灯的不完全燃烧生成的碳所致。

       改进:将易拉罐做成防风罩罩在酒精灯上,用白铁皮代替石棉网,白铁皮的边长大于防风罩的直径,将白铁皮直接放在防风罩上加热,等钠燃烧就将白铁皮移开,即可观察到清晰的淡黄色Na2O2

       优点:由教师演示实验改为学生实验,试剂用量少,仪器的数量很少,只有一个酒精灯和白铁皮、镊子、滤纸、小刀。教室里4人一小组,一个提篮便能解决所有学生的仪器。

   

例二、甲烷与氯气的取代反应

1.实验原型及不足之处

教材设计的实验装置(如右图)及方法,耗时长、实验现象不明显,成功率低、氯气易泄漏等不足,致使在教学实践中,许多老师不愿意做这个演示实验,而是课堂上分析,讲解实验,学生缺乏感性认识。

2.实验创新与改进之处

(1)装置创新及改进:用导管形成封闭装置,防止氯气与水较大面积接触发生反应和逸出。

(2)条件改进:改自然光为55W的节能灯,并用光亮的铝箔反光聚能。

(3)原料比例改进:甲烷与氯气体积比由1:1改为1:3。

3.实验效果

(1)试管内出现大量白雾。

(2)水沿着导管上升,较快的进入试管中。

(3)混合气体的黄绿色变浅甚至消失。

 

例三、焰色反应实验改进

一、燃烧棉花条或者石棉线焰色反应在铁架台上固定一根长约50cm的玻璃棒;将脱脂棉制成长30cm、宽3cm的几个长条并用酒精浸透;将棉花条按一定顺序缠绕在玻璃棒上;在棉花条上滴加几种金属盐的溶液;点燃棉花,观察现象。

优点:

1.能同时观察到多种金属的焰色反应,便于对比;

2.操作简便,材料易取;

3.此装置能够较长时间放置并且可多次反复使用。

4.可将棉花条制成酒精灯芯,做成焰色反应灯,在学生中传递,以激发学生兴趣。

二、粉笔窝酒精燃烧式焰色反应

把粉笔切成若干约2cm高的粉笔头,一端削平,一端挖成小窝状;将粉笔浸入酒精中,吸透酒精后取出放在石棉网上,有小窝一端朝上;将待灼烧的金属盐溶液滴入小窝中,点燃,观察现象。

优点:

1.实验材料简便易取,操作十分简单;

2.可同时做几种盐的焰色反应便于对比;

3.用粉笔做燃烧载体,容易激发学生兴趣。

缺点:

1、粉笔成分中的钙离子会对实验效果有一定影响,需要向同们学简要介绍一下粉笔的成分。

2、现象不十分明显,粉笔在石棉网上容易摔倒

三、燃烧酒精棉球

   在点滴板上滴加金属盐溶液,用浸泡有酒精的棉球蘸上药品;用酒精灯点燃酒精棉球,将燃着的棉球迅速从火焰上移开,可以非常明显的观察到黄色或紫色的火焰。

  说明

   改进后的实验有一点需要注意——每个酒精棉球在点燃后的前几秒,其火焰下方均呈淡蓝色,该淡蓝色应该是酒精蒸汽燃烧的颜色,而不是金属的焰色反应。几秒钟后,淡蓝色就逐渐消失了,以后观察到的就全是金属的焰色反应了。另外,为防止金属离子的干扰,不能用镊子夹取棉球,应使用两根玻璃棒。

四、喷雾实验

 1、药品配制(以KCl为例):

取KCl饱和溶液10ml于250ml烧杯中;用量筒量取90ml乙醇,一边搅拌一边倒入烧杯,溶液产生混浊; 静置,取上层清夜倒入小型喷雾器

  2、实验过程: 在喷雾器里放入指定药品,在火焰上喷射

优点:

1、材料简便,现象明显  2、现象美观,极大的提高了学生的兴趣

 

 

 

 

 


图3和图4分别为钾和铜的实验现象

七、趣味实验

例一、氨气的音乐喷泉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

例二、二氧化硫的漂白作用及酸雨模拟实验

     1 二氧化硫的漂白作用是由于二氧化硫与某些有色物质直接化合,生成不稳定的无色物质而造成的。当此无色物质在受热或遇到强氧化剂时即分解,如:二氧化氮或发烟硝酸或氯气等氧化剂都能使被漂白物质又恢复原色。

2、装置:

    钟罩里的二氧化硫与水反应生成亚硫酸(模拟 酸雨)            SO2+H2? H2SO3    

因此,培养皿里的水(人工降雨的雨水)加入石蕊试剂显红色,证明此溶液显酸性。

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1二氧化硫的漂白作用及酸雨模拟试验装置图

3、操作:

⑴如图1-1所示,取多半药匙硫粉,放入蒸发皿里,加热蒸发皿,使硫粉融化、燃

烧到有蓝色火焰时,放入红色的鲜花的钟罩里,钟罩下接一培养皿的盖,使盛硫粉的蒸发皿和插入鲜花的坩埚都在密闭的钟罩里。这时可观察到钟罩里有大量白雾,片刻后可看到红色的花瓣逐渐变白,说明SO2的漂白作用。

⑵打开胶塞,用小喷壶给钟罩里喷入蒸馏水,模拟人工降雨。

⑶取培养皿里人工降雨的雨水,放入一支小试管里,另取一支小试管,加入喷壶里

的蒸馏水做对比实验,分别给这两支小试管里加入石蕊试剂,观察到盛雨水的试管溶液变红,盛蒸馏水的试管溶液无明显变化。

⒋通过下面三个实验可以证明无色物质遇到氧化剂时即分解。

⑴取一个小培养皿,把漂白的花瓣放入干燥的培养皿里,在培养皿里放入一小片铜,

滴入几滴浓硝酸,盖上盖可观察到有二氧化氮气体生成,片刻后,观察到白花瓣逐渐变红,小心地给培养皿里加入氢氧化钠溶液,吸收二氧化氮气体。

⑵把漂白的花瓣放到发烟硝酸瓶口,可观察到白花瓣逐渐变红。

⑶把漂白的花瓣放在氯气瓶口一会儿,可看到白花瓣逐渐变红。

      以上三个实验证明了二氧化硫的漂白作用是由于二氧化硫与某些有色物质直接化合,生成不稳定的无色物质,而这种无色物质遇到强氧化剂时即分解,能使被漂白物质又恢复原色。

5、说明

⑴通过此实验学生可以直观地看到SO2漂白作用和SO2形成的酸雨。

⑵方便、省时、省药、直观,一次可以看到几个实验结果。

⑶污染小,一般学校实验室都可以做。

⑷此装置还可以做氮的氧化物酸雨模拟实验。

 

例三、双喷泉实验

氨溶于水的喷泉实验可以拓展成双喷泉实验。

实验装置图

双喷泉实验过程:

①分别制取干燥的NH3HCI气体各一瓶。

②用三通管将两烧瓶和装有石蕊试剂的烧杯连接。

③将滴管中的水挤入NH3的烧瓶中,依次打开NH3HCI的通道,(ab止水夹),可看到盛NH3的瓶中,放开ab处的止水夹后有白烟(NH3溶于水,瓶内压强减小,使HCI进入,生成NH4CI所致)。

 ④打开连接石蕊的止水夹C处,立即出现双喷泉现象,盛HCI的烧瓶中呈红色(酸使石蕊变红)、盛NH3的烧瓶中呈蓝色(碱使石蕊变蓝)。

      上述这个实验是把二个实验合为一个实验,是在原实验的基础上作简单改进,却获得了更佳的实验效果,减少了对环境的污染,对培养学生的创造性思维有一定帮助。更加激发了学生,学习化学的兴趣。


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