高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

鄒義嘉

摘 要：隨著素質(zhì)教育的提出，高中教學(xué)不僅局限在課本理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與灌輸上，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有了更高重視度，高中化學(xué)是高中課程重要組成，學(xué)習(xí)并了解化學(xué)原理、熟練操作各項(xiàng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是增強(qiáng)對(duì)知識(shí)掌握與理解的重要途徑。本文將以氮?dú)鈬娙獙?shí)驗(yàn)這一創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，探究高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)課程學(xué)習(xí)的重要意義。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；噴泉實(shí)驗(yàn)

氮?dú)馐强諝獾闹匾M成，也是非常常見的化學(xué)氣體，性狀表現(xiàn)為無色、無味，比空氣密度密度小，易溶于水。噴泉實(shí)驗(yàn)的目的是收集出溶于水的氣體。實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出的噴泉現(xiàn)象可以瞬間產(chǎn)生較大壓強(qiáng)差，將活塞打開后，噴泉可在尖嘴導(dǎo)管處形成。噴泉實(shí)驗(yàn)生動(dòng)有趣且直觀性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單、易行，非常適合在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展，但是傳統(tǒng)噴泉實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、繁瑣，需要大量時(shí)間準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以達(dá)到預(yù)期要求，由此，對(duì)傳統(tǒng)噴泉實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新，以更便于學(xué)生獨(dú)立開展，使每一位學(xué)生都能感受到噴泉實(shí)驗(yàn)的趣味性。

一、噴泉實(shí)驗(yàn)開展前的注意事項(xiàng)

盛裝氣體的燒瓶需保持干燥狀態(tài)，內(nèi)部不能有殘留的氣體或者液體，以避免影響實(shí)驗(yàn)精度。此外，如果燒瓶口有空氣殘留，會(huì)造成噴泉壓力變小。實(shí)驗(yàn)操作過程中，確保氣體充滿燒瓶后才能開展下一步實(shí)驗(yàn)，還要預(yù)先準(zhǔn)備好完整的實(shí)驗(yàn)材料，檢查燒瓶是否存在漏氣、破裂等問題。

二、實(shí)驗(yàn)需要的藥品與器材

氮?dú)鈬娙獙?shí)驗(yàn)最主要的是準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料與用品，包括25%的濃氨水、酚酞試液、氫氧化鈉（固體生石灰）、純凈水以及酒精[1]。熟料品（塑料瓶、可樂瓶都可以）、橡皮筋、尖嘴型玻璃管、短玻璃導(dǎo)管、燒瓶、橡膠管以及實(shí)驗(yàn)用小試管、雙孔橡皮塞等。

三、實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象分析

首先，在使用橡皮筋在尖嘴玻璃管上固定一個(gè)小樹冠；將適量的水加入到塑料瓶?jī)?nèi)，然后滴入適量的酚酞試液，充分搖晃均勻（如下圖）。然后，按照?qǐng)D一的方式對(duì)各個(gè)器材組裝好，用手握住燒瓶，對(duì)燒瓶氣密性進(jìn)行檢驗(yàn)；在小試管中滴加適量濃度的濃氨水，加入氫氧化鈉固體，使其快速滲入到燒瓶?jī)?nèi)，并充分溶解，對(duì)所有裝置重新安裝，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察[2]?？梢园l(fā)現(xiàn)，小試管中有氣泡開始向外冒出，空氣經(jīng)D口排出；燒瓶中所有空氣均排出后，使用架子將D口夾緊，防止漏氣；剩余氨氣會(huì)經(jīng)尖嘴導(dǎo)管進(jìn)入得到塑料瓶?jī)?nèi)，氨氣充分溶于水以后，酚酞試液顏色發(fā)生變化，最終從無色變?yōu)榧t色。

實(shí)驗(yàn)裝置

在所有的氮?dú)馊苡谒螅褂秒p手是指將瓶塞短玻璃管C處按緊，右手對(duì)塑料瓶進(jìn)行擠壓，以使部分水進(jìn)入到燒瓶?jī)?nèi)，這樣就可以出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象；也可以將C處堵住，使用左手力度，可以使塑料瓶?jī)?nèi)進(jìn)氣量有效控制，從而生成負(fù)壓，可以對(duì)噴泉大小調(diào)節(jié)與控制。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到的所有藥品試劑均需要與燒瓶大小適應(yīng)，藥品加入需迅速，防止出現(xiàn)氨氣外泄的情況，避免對(duì)外界環(huán)境造成污染。

通過此次實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論為：大量氨氣溶于較小水量的燒瓶?jī)?nèi)，燒瓶?jī)?nèi)會(huì)較瓶外的大氣壓小，在大氣壓作用下，水可以快速進(jìn)入到燒瓶?jī)?nèi)，進(jìn)而形成噴泉，得出了氨氣極易溶于水的結(jié)論，且水使酚酞試液變?yōu)榧t色，說明水呈堿性。

四、該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

此次實(shí)驗(yàn)噴泉裝置與氣體收集是連成一體的，不需要額外收集氮?dú)?，?shí)驗(yàn)器材容易獲得，操作步驟簡(jiǎn)單；整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作非常安全、簡(jiǎn)單，水與藥品用量少，節(jié)省了資源，實(shí)驗(yàn)成功率高；噴泉現(xiàn)象持續(xù)的時(shí)間較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)更為直觀、生動(dòng)[3]；實(shí)驗(yàn)對(duì)外部環(huán)境無過多要求，即使實(shí)驗(yàn)操作失敗了也可以反復(fù)操作。

五、結(jié)論

化學(xué)的實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)，很多知識(shí)都是從實(shí)驗(yàn)中獲得的，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜷_展依賴于學(xué)生與教師的共同摸索與嘗試，通過實(shí)驗(yàn)不僅可以梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，得出知識(shí)原理，還能使學(xué)生動(dòng)手能力與主動(dòng)學(xué)習(xí)能力增強(qiáng)，這一點(diǎn)是非常重要的?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)，無論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的都可以使學(xué)生熟悉化學(xué)原理與不同化學(xué)元素結(jié)構(gòu)、特性，進(jìn)而間學(xué)生動(dòng)手能力與觀察能力提高，將學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度培養(yǎng)出來，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。隨著化學(xué)知識(shí)的擴(kuò)充與更新，實(shí)驗(yàn)不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方式已經(jīng)不再適用，比如，氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)需要事先對(duì)氨氣收集，借助氨氣融水特性使瓶?jī)?nèi)與瓶外形成氣壓差，將活塞打開后，大氣壓作用使液體固定在瓶?jī)?nèi)，進(jìn)而在尖嘴導(dǎo)管處形成噴泉現(xiàn)象[4]。過去的實(shí)驗(yàn)不僅步驟較多，且實(shí)驗(yàn)前需要額外收集氨氣，需要教師的配合才能開展，實(shí)驗(yàn)功能率較低，氨氣收集上稍有疏忽就會(huì)造成氨氣泄漏，對(duì)實(shí)驗(yàn)室造成污染，未能達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初衷與目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也無法出現(xiàn)，打消了實(shí)驗(yàn)積極性。對(duì)氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新后，使傳統(tǒng)氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的不足之處得到彌補(bǔ)，操作步驟也得到簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)成功率提高，有效減少了氨氣外協(xié)的情況發(fā)生，減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的破壞。由此可見，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新非常重要。氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新后學(xué)生可以獨(dú)立操作，不再依賴教師，即使在家中也能操作，培養(yǎng)學(xué)生熱愛化學(xué)主動(dòng)學(xué)習(xí)化學(xué)的良好精神?？傊?，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)高中化學(xué)學(xué)習(xí)有著重要意義，可以帶領(lǐng)學(xué)生探索化學(xué)奧秘，增強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)與生活的熱愛。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成華.高中部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和改進(jìn)及在教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].貴州師范大學(xué)，2015.

[2]唐娟.高中必修教材化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的研究[D].湖南師范大學(xué)，2012.

[3]王舒可.虛擬實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].河南師范大學(xué)，2013.

[4]董泳江.高中化學(xué)“人教版”中實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D].河南師范大學(xué)，2012.