滬教版“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

李 偉 李德前

☆創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)☆

滬教版“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

李 偉 李德前

上海教育出版社2009年版《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書?化學(xué)(九年級(jí)上冊)》第96頁的“活動(dòng)與探究”欄目安排了“氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應(yīng)”“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”學(xué)生實(shí)驗(yàn)，用以探究化學(xué)反應(yīng)前后的物質(zhì)質(zhì)量關(guān)系。

我們發(fā)現(xiàn)，教科書上“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)(裝置見圖1)存在幾處不足，可以改進(jìn)。

圖1 教科書上“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)裝置

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的原因

(1)教科書上的實(shí)驗(yàn)裝置比較復(fù)雜，組裝起來很麻煩(尤其是橡皮塞與膠頭滴管的連接，以及小試管的擺放)，增加了實(shí)驗(yàn)員的工作量。

(2)不少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)為了追求實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯、持久，他們常常喜歡擅自增加藥品量，從而導(dǎo)致反應(yīng)放出較多的二氧化碳，這樣就容易在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生沖塞現(xiàn)象。

(2)很多化學(xué)教師認(rèn)為，“研究質(zhì)量守恒定律時(shí)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)作為研究對象”。在本實(shí)驗(yàn)中，同一反應(yīng)體系內(nèi)既有“碳酸鈣與鹽酸的反應(yīng)”，還有“石灰水與二氧化碳的反應(yīng)”，這不利于得出“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)前后的總質(zhì)量保持不變”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

二、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們利用礦泉水瓶等實(shí)驗(yàn)替代品，對原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了成功的改進(jìn)(實(shí)驗(yàn)裝置見圖2：托盤天平?jīng)]有畫出)。

三、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)用品

主要實(shí)驗(yàn)用品：托盤天平，500mL無色透明的礦泉水瓶(含瓶蓋)，長短合適的化纖細(xì)線，大小合適的尼龍布袋(自行縫制)，藥匙；碳酸鈣，稀鹽酸。

四、改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的主要步驟

1.檢查裝置的氣密性

(1)找一個(gè)500mL的無色透明的彈性較好的礦泉水瓶，洗干凈備用。

(2)將礦泉水瓶的瓶蓋旋緊，然后用力擠壓礦泉水瓶，如果感覺到瓶子很難被擠癟，而且松開手后瓶子又很快恢復(fù)原狀，則瓶子(反應(yīng)裝置)不漏氣。

2.裝入藥品

(1)旋開瓶蓋，向礦泉水瓶里倒入約占1/6～1/5容積的稀鹽酸。

(2)取2～3藥匙的碳酸鈣粉末(或小顆粒的大理石、石灰石等)，裝入尼龍布袋里，用細(xì)線扎好袋口，再將尼龍布袋慢慢吊入礦泉水瓶里；務(wù)必使尼龍布袋離稀鹽酸有2～3cm的距離，并讓細(xì)線的另一端耷拉在瓶口外，然后旋緊瓶蓋(既固定了細(xì)線，又封閉了瓶口)。

(3)為確保萬無一失，此時(shí)應(yīng)該再一次檢查裝置氣密性(方法同前)。

3.稱量裝置的質(zhì)量

(1)把礦泉水瓶輕輕放在托盤天平的左盤上，并用砝碼平衡，記下稱量值。

(2)從托盤天平上取下礦泉水瓶，然后慢慢的將其稍微傾斜，使碳酸鈣與稀鹽酸接觸，兩者立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尼龍布袋表面冒出氣泡(有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O)。

(3)等到碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)6～7s后，將礦泉水瓶直立起來，反應(yīng)立即停止(以防產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w過多，爆裂瓶子)；再把礦泉水瓶輕輕放到托盤天平上進(jìn)行第2次稱量，發(fā)現(xiàn)稱量值沒有改變，從而說明：反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后各物質(zhì)的質(zhì)量總和。

(4)此時(shí)，教師提出課本上預(yù)設(shè)的問題：“該實(shí)驗(yàn)如在敞口的瓶中進(jìn)行，情況如何？”然后，從托盤天平上取下礦泉水瓶輕輕旋開瓶蓋(二氧化碳立即逃逸)，并第3次稱量礦泉水瓶的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)托盤天平指針明顯偏右。從而說明該實(shí)驗(yàn)如在敞口的瓶中進(jìn)行，反應(yīng)后瓶內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量就會(huì)變?。灰策M(jìn)一步說明反應(yīng)前后相等的是“各物質(zhì)的質(zhì)量總和”。

五、改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.裝置簡單，設(shè)計(jì)巧妙，操作簡便，現(xiàn)象直觀，一次裝入藥品可供多個(gè)班級(jí)使用，有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

2.利用生活中的廢舊物品組裝實(shí)驗(yàn)裝置，有利于培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)儉意識(shí)和創(chuàng)新精神。

3.實(shí)驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確顯示“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”前后質(zhì)量相等或不相等，有利于學(xué)生搞清質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵。

4.檢查裝置氣密性的方法(擠壓瓶子法)和控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方法(傾斜瓶子法)，新穎有趣，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

5.有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)到，在定量研究化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，涉及“氣體進(jìn)出反應(yīng)體系”的裝置一定要密閉，以防容器內(nèi)外的物質(zhì)發(fā)生交換。

6.現(xiàn)行人教版中“鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”實(shí)驗(yàn)，也可用此裝置演示。

[1] 畢華林，盧巍.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)九年級(jí)上冊[M].山東：山東教育出版社，2009

[2] 李德前.滬教版“定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化(第1課時(shí))”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教與學(xué)，2010，10：2～4

稿件編號(hào)：P1106067

李偉，本科，中教一級(jí)。李德前，本科，特級(jí)教師。

江蘇省徐州市西苑中學(xué)。

圖2 “碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置