塑料礦泉水瓶在初中化學實驗中的應用

摘要：把廢舊塑料礦泉水瓶用于化學實驗，設計了探究氣體的溶解性、驗證二氧化碳的性質、驗證二氧化碳與堿的反應、探究分子的運動等實驗。實驗方案的設計增強了實驗的趣味性、實用性和可操作性，拉近了化學與生活的距離，提高學生對身邊物質有用性的認識，激發(fā)學生的學習興趣和學習動力。

關鍵詞：塑料礦泉水瓶；初中化學實驗；探究實驗；趣味實驗；實驗設計

文章編號：1005–6629（2017）7–0055–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

廢舊塑料礦泉水瓶是大家司空見慣的一種生活廢舊品，它具有密封、質軟、透明等特點。將廢舊塑料礦泉水瓶應用于化學實驗，可以化抽象為直觀，化枯燥為生動，幫助學生理解知識，提高學習效果，凸顯變廢為寶的教學理念，提高學生對身邊物質有用性的認識[1]?，F(xiàn)介紹幾則塑料礦泉水瓶在初中化學實驗中的應用案例，與同行分享交流。

例1 驗證氧氣的溶解性

氧氣是初中化學中的一種重要氣體。對于氧氣的溶解性這一物理性質的學習，教材只是用語言文字告知學生“氧氣不易溶于水”。教材只做語言描述，沒有安排實驗探究活動。教師口述實驗結論，學生半信半疑，缺乏說服力。為消除學生的疑慮，我們設計如下實驗方案，幫助學生理解氧氣的溶解性這一性質。

取兩個材質、大小、形狀完全相同的軟塑料礦泉水瓶，用排氣法分別收集滿二氧化碳和氧氣，塞緊瓶塞，用注射器向瓶中分別注入等體積的水，針孔處用透明膠粘貼。振蕩，一會兒發(fā)現(xiàn)盛有二氧化碳氣體的礦泉水瓶變癟，而盛有氧氣的礦泉水瓶幾乎沒有變化，打開盛氧氣的礦泉水瓶瓶塞，迅速向瓶內放入一條小魚，小魚能生活在水中（如圖1所示）。

“盛二氧化碳氣體的礦泉水瓶變癟”說明二氧化碳能溶于水；“盛氧氣的礦泉水瓶不變癟、小魚能生活在水中”則有力說明“氧氣不易溶于水而不是不溶于水”[2]。

設計對比實驗，化抽象為直觀，由感性到理性。化解了學生心中的疑團，激發(fā)了學生的學習興趣，巧妙地突破了學習難點，幫助學生較好地理解了“氧氣不易溶于水”這一物理性質。

例2 驗證二氧化碳的性質

二氧化碳也是初中化學學習的一種重要氣體。對于二氧化碳的密度及二氧化碳與水反應等性質，我們設計了實驗方案2進行驗證。

透明塑料礦泉水瓶內裝有一根固定的細銅絲，銅絲的上段和下段等距離系有8朵用紫色石蕊試液浸泡過的小紙花，1號和3號紙花均是濕潤的，2號和4號紙花均是干燥的，用注射器穿過瓶子中間部位的瓶壁向瓶內緩慢注入二氧化碳氣體（如圖2所示）。

通過實驗可以看到：銅絲中間部位以下的4朵小紙花中1號和3號紙花均由紫色變?yōu)榧t色，2號和4號紙花不變色；銅絲中間部位以上的4朵紙花中只有1號小紙花由紫色變?yōu)榧t色，但顏色相對下部的變色紙花較淺一些，其他紙花沒有變色。銅絲下部濕潤的小紙花顏色變得較深，上部濕潤的小紙花顏色多數(shù)不變色，瓶內干燥的小紙花均不變色。這有力證明二氧化碳能與水反應生成碳酸且二氧化碳的密度比空氣密度大。

本實驗將二氧化碳的物理性質與化學性質融為一體。借助礦泉水瓶的透明、密封、質軟等特點，設計實驗，構思巧妙，化平淡為有趣，學生興趣盎然。透過實驗現(xiàn)象引發(fā)學生思考，有利于幫助學生理解知識，用實驗說話，培養(yǎng)學生的實證意識。

例3 驗證二氧化碳與堿的反應

二氧化碳與堿溶液的反應，是初中化學中堿的重要性質之一。對該知識的學習教材中沒有安排實驗探究活動，只是進行了簡單的語言描述，學生理解起來十分困難。為此，我們設計了實驗方案3，讓學生通過觀察實驗現(xiàn)象，增強對知識的理解和學習。

取三個同材質、大小、形狀相同的軟塑料瓶，將三者均充滿二氧化碳氣體，分別向其中倒入等溫等體積的飽和氫氧化鈉溶液、飽和石灰水及水，振蕩，比較三者變癟的程度（如圖3所示）。

通過實驗可以觀察到A瓶變癟程度最大，B瓶次之，C瓶變癟程度最小。該實驗不僅排除了水的干擾，還能證明二氧化碳與氫氧化鈣、氫氧化鈉溶液發(fā)生反應，并能比較出二者與二氧化碳反應的不同程度。根據(jù)礦泉水瓶變癟的程度還可推斷出氫氧化鈉、氫氧化鈣的溶解性不同；“澄清石灰水與二氧化碳作用能產(chǎn)生白色沉淀、氫氧化鈉與二氧化碳反應軟塑料瓶變癟程度較大”等現(xiàn)象提醒我們：檢驗二氧化碳氣體時可選用澄清石灰水，除去二氧化碳時可選擇氫氧化鈉溶液。

若用盛有鹽酸的注射器分別向反應后的A、B兩礦泉水瓶中注入鹽酸，則會看到瓶內有氣泡產(chǎn)生，變癟的礦泉水瓶逐漸鼓起來（如圖4、圖5所示）。這從產(chǎn)物角度再次證明了二氧化碳與堿溶液發(fā)生了化學反應。

利用礦泉水瓶的形變設計對比實驗，借助產(chǎn)生的可視化現(xiàn)象，化無形為有形，來證實二氧化碳與堿溶液之間發(fā)生了化學反應。由于堿溶液中含有水，而且二氧化碳氣體能溶于水，所以設計實驗時，也考慮到水的存在對實驗造成的干擾，并排除了這一干擾。

例4 探究分子的運動

分子是構成物質的一種基本粒子，分子是不斷運動的。為了探究分子具有不斷運動的特性，我們一改教材中實驗具有的裝置密封性差、氨水用量大等弊端，設計了如下實驗探究活動。

取兩個材質、大小、形狀完全相同的軟礦泉水瓶。在用濾紙折疊成的花朵上噴上酚酞，用細線系好，分別固定在兩個礦泉水瓶中（具體操作可參照例2），再分別用注射器同時注入3滴濃氨水，針孔處用透明膠粘貼。同時將兩個瓶子分別放入等體積的冷水和40℃的熱水中（如圖6所示）。（提示：熱水的溫度不能太高，否則瓶中會形成水霧影響觀察。）

兩個瓶子中的濾紙花由下而上逐漸變紅，“節(jié)節(jié)開花”，最后全部由無色變?yōu)榧t色，猶如一株盛開的鮮花，但放入熱水中的紙花變色的速度較快。從而得出結論：分子是不斷運動的，溫度越高分子運動速度越快。

借助塑料礦泉水瓶的透明、密封特點，設計對比實驗，既節(jié)約了實驗藥品又增強了實驗的可視性，同時還避免了對環(huán)境的污染。體現(xiàn)了實驗過程的綠色化、實驗藥品的節(jié)簡化、實驗現(xiàn)象的直觀化。

例5 探究鐵的燃燒

學習氧氣的化學性質時，教師演示了鐵絲在氧氣中燃燒的實驗：

首先在空氣中加熱鐵絲，鐵絲只是保持紅熱狀態(tài)。迅速將其插入盛有氧氣的集氣瓶中（瓶中預先加少量水或鋪一層細沙），觀察到鐵絲劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體（如圖7所示）。

不少學生在認真觀察教師演示實驗中鐵絲的燃燒過程后，錯誤地認為鐵在空氣中不燃燒，在氧氣中才能燃燒。

為糾正學生的錯誤認識，我們增補了鐵粉在空氣中燃燒的對比實驗。

把少量鐵粉裝入一個瓶蓋扎有小孔的小塑料礦泉水瓶中，點燃酒精燈，輕拍塑料瓶，鐵粉紛紛灑落在火焰上，鐵粉劇烈燃燒起來。

使用礦泉水瓶盛裝鐵粉，操作簡便、節(jié)約藥品、并能保持實驗持續(xù)進行，現(xiàn)象十分明顯。通過對比實驗，學生認識到鐵的狀態(tài)不同、氧氣的濃度不同、燃燒時的劇烈程度也不同。塊狀的鐵絲在空氣中不燃燒而在氧氣中劇烈燃燒，粉末狀的鐵粉在空氣中也能劇烈燃燒。因此，學生明白了“鐵在空氣中不燃燒，在氧氣中劇烈燃燒”的說法是不準確和不嚴謹?shù)摹?/p>

實驗是提高學生學習興趣的催化劑。利用礦泉水瓶進行實驗，材料易得，設計新穎，操作簡便，趣味性強，裝置可重復使用。使實驗化無形為有形，化平淡為有趣，化抽象為直觀。廢舊礦泉水瓶在實驗中應用，既可降低成本，又能拉近學生與化學之間的距離，體現(xiàn)了變廢為寶理念，提高了學生對身邊物質有用性的認識，培養(yǎng)了學生節(jié)約資源、珍惜資源的好習慣。

參考文獻：

[1]王榮橋.氣球在初中化學實驗中的應用案例[J].化學教學，2013，（7）：39～16.

[2]嚴春建.基于降低學習難度的初中化學新授課教學策略研究[J].化學教與學，2016，（12）：31～33.