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      人教版高中化學(xué)教材疑難實驗研究

      2017-05-14 02:16:46李茜
      新課程·教師 2017年3期
      關(guān)鍵詞:高中化學(xué)研究

      李茜

      摘 要:對人教版普通高中新課標化學(xué)教材中鈉的燃燒、鐵粉與水蒸氣反應(yīng)兩個實驗進行了改進研究,使之成為簡單易做、現(xiàn)象明顯、容易成功的實驗。

      關(guān)鍵詞:高中化學(xué);疑難實驗;研究

      一、對鈉的燃燒實驗的改進

      1.實驗原理

      鈉在空氣中在點燃的條件下可以發(fā)生反應(yīng):2Na+O2■Na2O2。

      2.改進理由

      人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》(2007版)【實驗3-2】金屬鈉的燃燒實驗:“將一小塊表面吸干煤油的金屬鈉放在坩堝里加熱”。這樣做得到的產(chǎn)物表面被大量黑色的物質(zhì)覆蓋,很難讓學(xué)生觀察到鈉燃燒后生成的物質(zhì)是淡黃色的過氧化鈉。此實驗不易成功的原因在于:①加熱到鈉熔化并開始有火花時沒有及時撤離酒精燈。②用于燃燒的鈉是學(xué)生觀察鈉的物理性質(zhì)(【實驗3-1】)之后,未做任何處理的金屬鈉,而用于學(xué)生觀察的鈉只是切除了一端的外皮,其他外皮沒有切除,會殘留部分煤油。③燃燒用的坩堝是不透明的,只能俯視觀察實驗現(xiàn)象,學(xué)生很難觀察到鈉燃燒時火焰的顏色。

      3.實驗材料及藥品

      鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、大燒杯、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、金屬鈉。

      4.實驗裝置(圖1)

      5.實驗步驟

      ①按實驗裝置圖組裝好裝置。②用鑷子取出一小塊金屬鈉,用濾紙吸干表面的煤油,再用小刀切去其所有外皮。③點燃酒精燈,加熱并不停地移動,使燒杯底部均勻受熱。④待燒杯達到一定溫度(接近鈉的熔點)時,將準備好的金屬鈉迅速放入燒杯中,繼續(xù)加熱。⑤待金屬鈉熔化并有火花生成時,立即撤離酒精燈。

      6.實驗現(xiàn)象(圖2、圖3)

      將金屬鈉放入燒杯后,鈉很快熔化并有火花產(chǎn)生,撤離酒精燈后,鈉繼續(xù)劇烈燃燒產(chǎn)生黃色火焰和白色的煙,冷卻后生成淡黃色小顆粒狀的物質(zhì),周圍未出現(xiàn)黑色的物質(zhì)。

      7.實驗結(jié)論

      金屬鈉燃燒后生成的物質(zhì)是淡黃色的過氧化鈉。

      8.改進后的優(yōu)點

      ①操作簡單,使用的儀器都是實驗室常用的。②克服了用坩堝燃燒金屬鈉時學(xué)生只能俯視觀察實驗現(xiàn)象的困難,因為燒杯是透明的,所以無論教師演示實驗還是學(xué)生自己動手實驗,都很容易從任意一個角度觀察金屬鈉燃燒時的實驗現(xiàn)象。③本實驗所用的金屬鈉切去了所有外皮,避免了煤油不完全燃燒時產(chǎn)生的黑色物質(zhì)對過氧化鈉顏色的觀察造成的干擾。

      二、對鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實驗的改進

      1.實驗原理

      鐵與水蒸氣在高溫的條件下發(fā)生反應(yīng):3Fe+4H2O(g)■Fe3O4+4H2。

      2.改進理由

      人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1》(2007版)【科學(xué)探究】鐵粉與水蒸氣反應(yīng)實驗:“將浸了水的濕棉花放在試管底部,還原鐵粉平鋪在試管中(距濕棉花一定距離),用一個酒精燈加熱進行反應(yīng)”。這樣做該實驗很難成功。雖然注釋(【科學(xué)探究】下面)中說了該實驗也可再用一個酒精燈加熱,但是教師做演示實驗或指導(dǎo)學(xué)生進行實驗時,往往只會用一個酒精燈加熱,或者用兩個普通的酒精燈加熱,使得該實驗仍然很難成功,即使產(chǎn)生了少量的氫氣,反應(yīng)也很難持續(xù)進行。如果用酒精噴燈加熱,其產(chǎn)生的較大噪音會干擾學(xué)生的聽覺,所以很多中學(xué)教師都不做此實驗。此實驗不易成功的原因在于:①只用一個酒精燈加熱,酒精燈在加熱鐵粉的時候水蒸氣停止產(chǎn)生,酒精燈在加熱濕棉花的時候,鐵粉部分的溫度未達到與水蒸氣反應(yīng)的溫度。②用兩個普通的酒精燈加熱,雖然水蒸氣可以不停地產(chǎn)生,但是鐵粉部分的溫度仍未達到與水蒸氣反應(yīng)的溫度。

      3.實驗材料及藥品

      鐵架臺、酒精燈、酒精燈罩、試管、棉花、導(dǎo)管、橡皮塞、火柴、瓷蒸發(fā)皿、還原鐵粉、肥皂液、蒸餾水。

      4.實驗裝置

      5.實驗步驟

      ①按實驗裝置圖組裝好裝置。②點燃酒精燈,先用一個酒精燈于試管底部來回移動預(yù)熱試管,再將其中一個酒精燈加上酒精燈罩放在還原鐵粉部位集中加熱,將另一個酒精燈放在濕棉花部位集中加熱。③觀察蒸發(fā)皿中產(chǎn)生的氣泡,待氣泡較多時,用坩堝鉗夾住燃著的火柴(或用燃著的竹簽),點燃氣泡。④重復(fù)步驟③。

      6.實驗現(xiàn)象

      將帶有燈罩的酒精燈集中鐵粉部位加熱時,可以很快觀察到還原鐵粉變黑,蒸發(fā)皿中不斷產(chǎn)生氣泡,點燃氣泡可以聽見“噗噗”的“爆鳴”聲。

      7.實驗結(jié)論

      觀察到還原鐵粉變黑,可以證明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成了四氧化三鐵;點燃蒸發(fā)皿中產(chǎn)生的氣泡聽見“噗噗”的“爆鳴”聲,可以證明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成的氣體是氫氣。

      8.改進后的優(yōu)點

      本實驗成功的關(guān)鍵在于:①要不斷產(chǎn)生水蒸氣。②鐵粉部位的溫度要達到兩者的反應(yīng)溫度,通過使用兩個酒精燈和給還原鐵粉部位的酒精燈加一個燈罩,提高了火焰溫度,使得該實驗操作簡單,反應(yīng)能夠持續(xù)進行,并且避免了使用酒精噴燈產(chǎn)生的較大噪音給學(xué)生的聽覺帶來的干擾。

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