探索高中化学实验教学的改进与创新设计

发表时间：2013-06-25T14:27:54.683Z 来源：《中学课程辅导·教学研究》2013年第29期供稿作者：黄欣

[导读] 中学化学教学的魅力在于化学实验，以实验为基础开展化学教学已成为所有化学教师的共识。

黄欣

摘要：本文针对高中化学新教材中疑难实验进行探讨，高中化学教材中有的实验表面上看很简单，但是依照教材操作起来并不容易，有的现象并不明显，有的并没有说服力，有的污染环境，有的既危险又浪费资源，影响课堂实验教学效果。鉴于以上原因，笔者结合自身的教学经验对一些高中化学实验提出改进方法，并付诸实践检验其可行性。本文主要对以下实验进行改进创新设计：金属钠在空气中的燃烧、氯气还是次氯酸具有漂白性、铝与水的反应、乙烯的制取、乙炔的制取及燃烧实验进行改进与创新设计。

关键词：实验改进；创新设计；化学实验；实验教学

中学化学教学的魅力在于化学实验，以实验为基础开展化学教学已成为所有化学教师的共识。那么，怎样才能有效地发挥实验在化学教学中的作用，以适应培养学生创新能力的需求呢？随着时代的进步，课堂教学内容的调整和教学目标的改变，对化学实验进行不断改进和创新，化学实验才能充满生命和活力，保持其在化学教学中的独特魅力。同时，教师的改进实验的创新意识也会给学生以潜移默化的影响，激活学生的创新思维。在教学中，我们教师就得考虑对实验进行改进和创新，才能起到事半功倍的效果。

一、既危险又浪费资源实验的安全节约改进设计

1.金属钠的燃烧

在学生分组实验中，按课本中介绍的方法，实验过程中可能引起爆炸，十分危险，还会损坏很多玻璃管或蒸发皿。如选用石棉网，实验后的石棉网肯定被烧坏，不能再次使用，造成很大的安全隐患和资源浪费。

为此，在实验中可以改用铝片作实验仪器。具体操作方法：把铝片剪成圆形，用手捏成蒸发皿状，将一绿豆大小的钠，吸干煤油后放在铝蒸发皿中，将铝蒸发皿置于三角架上，用酒精灯加热，钠很快便熔化、燃烧。改进后的实验很容易观察燃烧的现象和产物的色态，金属钠也不会爆炸和飞溅出来，比较安全，冷却后将铝片清洗干净还可再用，节约资源。

2.氯气还是次氯酸漂白

课本在处理有关氯气还是次氯酸具有漂白性的问题时，介绍通过让氯气通过干燥的有色布(纸)条不褪色，然后再通过湿润的有色布(纸)条褪色，以此来说明使布(纸)条褪色的不是氯气，而是氯气与水反应的产物次氯酸，由此说明氯气无漂白性而是次氯酸有漂白性。这样做要带氯气的发生装置上讲堂，要很多集气瓶和导气管，要用碱液吸收尾气，很可能漏气污染环境，十分危险、麻烦、累人，并且浪费很多氯气等资源。

为此，在实验中作者进行创新设计，改用在课前事先用5cm以上高度无色透明的集气瓶收集干燥的氯气并用塞子塞紧，准备长5cm左右的有色布(纸)条。实验时取有色布(纸)条一端1cm左右先蘸点儿水湿润并甩干，要保证不蘸水的部分绝对干燥，然后打开装有氯气的集气瓶的塞子，将布(纸)条伸入集气瓶内，把塞子迅速盖上(以防氯气溢出污染环境)，并让塞子夹住布(纸)条干燥的上端，不让布(纸)条落入集气瓶中(以便于稍后观察)，当然要保证伸入集气瓶中接触氯气的布(纸)条既有湿润部分也有干燥部分，就可观察到布(纸)条湿润的部分立即褪色，干燥的部分不褪色，接下来还可拿着此集气瓶巡堂让学生近距离观看。实验现象明显，由此对比不是更能说明氯气无漂白性而是次氯酸有漂白性，而且用过的氯气还可以用于下一个班的氯气与铜的反应实验，真是既能节约资源又能够达到演示实验目的，又何乐而不为呢？

当然很久以后伸入集气瓶的布(纸)条干燥的部分也会完全褪色，因为布(纸)湿润的部分的水会在集气瓶内挥发或渗透使干燥的布(纸)条全部湿润，所以演示完实验后应该不让学生再观察此集气瓶，宜收藏起来，以免引起不必要的误解。

二、难于成功的实验的成功简便改进

1.铝与水的反应

铝虽然是活泼金属，但由于表面上覆盖了一层致密的氧化膜，阻止氧气和水继续与其反应，因而铝具有较强的抗腐蚀性，通常不与水反应。根据铝的活泼性，除去氧化膜后的铝与水反应的现象应该很明显，但实验发现，几乎没有什么现象，更谈不上收集氢气并进行检验，以至于学生怀疑铝能否与水反应。

为此，作者对该实验进行了探究和设计，不仅能清楚地观察到实验现象，还能收集并检验生成的氢气。取3片0.5cm2宽的干净铝片放入小试管，加入3 cm蒸馏水，然后加3滴酚酞试液，加热3min即可观察到水溶液显粉红色。反应后水溶液显碱性可说明铝已经和水反应生成碱，因为是铝和水的反应，该碱应该是氢氧化铝。再根据原子守恒可推知反应还生成氢气。若要收集得到较多的氢气，可向该试管中加入0.5mL的氯化汞溶液放置片刻，倾去溶液后，用水洗涤铝片2～3次，再加水2～3毫升，铝能跟水发生反应，有气体放出?如果现象不明显，可微微加热? 因为汞能与铝结合成铝汞齐，扩大铝与水的接触面积，使反应加快，可以很快收集到氢气，另外用试管收集氢气即可点燃。

值得注意的是氢氧化铝难溶于水，应该先加酚酞再加热，以便氢氧化铝一生成就与酚酞充分接触使酚酞显色，否则也很难观察到酚酞变红。最后如果点燃氢气也要另外用试管收集再点燃，以防爆炸和反应试管中的重金属盐氯化汞溅出，伤及人员。

2.制取乙烯的新法

课本介绍用浓硫酸与无水乙醇混合加热制取乙烯，用此法制取乙烯，由于浓硫酸具有较强的氧化性，反应时浓硫酸不仅具有脱水和催化作用，而且也很容易使乙醇被碳化变黑，同时生成二氧化硫污染环境，并且温度要求的范围也比较窄，副反应较多浪费资源。

为了改变以上不足，如果在仅仅需要制取乙烯的条件下，那么笔者觉得完全可以用另一种药品代替浓硫酸，完全可以起到催化和脱水的作用，又可以避免浓硫酸的缺点。这种药品就是五氧化二磷(粉末或已吸水呈粘稠状的都可以，绝对不能用磷酸的稀溶液)，五氧化二磷吸水后，生成浓磷酸也可以作催化剂。

实验改为可以将lg五氧化二磷与约5m1乙醇均匀混合代替浓硫酸与乙醇的混合物。其他依照课本，当然甚至连温度计也可以不要，因为本实验要求的温度并不严格，略微加热便可产生平稳的乙烯气流，满足乙烯的性质实验需要，乙醇不会碳化变黑，也不生成二氧化硫污染环境。把气体通入溴水，红棕色溴水很快褪色，通入酸性高锰酸钾溶液，紫色高锰酸钾溶液褪色。点燃产生的气体，能平稳燃烧，火焰