中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置

摘 要：該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是在2018年9月4日參加的常州市中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)說課比賽中獲得一等獎(jiǎng)的參賽作品。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了初中化學(xué)中利用固液反應(yīng)制取氣體、收集氣體和探究氣體性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)功能，且該裝置能用于教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，能更好地服務(wù)于課堂教學(xué)，對(duì)該裝置的功能和使用方法進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；一體化設(shè)計(jì)；氣體

一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新目標(biāo)

1.實(shí)現(xiàn)同一套裝置幫助學(xué)生探究初中常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法和性質(zhì)。

2.借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)器材，為學(xué)生創(chuàng)造多元學(xué)習(xí)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，激發(fā)探究欲望，促進(jìn)學(xué)生間的合作能力，表達(dá)質(zhì)疑的能力。

3.通過學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比的思想、分析的能力、發(fā)散的思維、創(chuàng)新的意識(shí)。

二、基本實(shí)驗(yàn)裝置

裝置從左到右各部分的作用：1.發(fā)生裝置，可隨制隨停，控制反應(yīng)速率。2.排氣管，可得到更純凈的氣體，減壓。3.針筒，可緩壓、自動(dòng)儲(chǔ)氣，為性質(zhì)實(shí)驗(yàn)提供充足平穩(wěn)的氣流。4.Y型導(dǎo)管，是探究二氧化碳和氫氣性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置。5.切除底部的集氣瓶，是探究氧氣性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)室制取、收集二氧化碳，探究二氧化碳的性質(zhì)：能使石灰水變渾濁，不能使石蕊變色，能與水反應(yīng)生成使石蕊變色的物質(zhì)，密度比空氣大，不可燃不助燃。

實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論：

a.制取：關(guān)閉2、3號(hào)止水夾，打開1號(hào)止水夾，旋轉(zhuǎn)氣體發(fā)生裝置，開始反應(yīng)。

b.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：將排氣管伸入裝有石灰水的試管中，石灰水變渾濁，說明二氧化碳能與石灰水反應(yīng)。

c.收集：打開止水夾2，關(guān)閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動(dòng)儲(chǔ)氣。

d.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：旋轉(zhuǎn)發(fā)生裝置，使反應(yīng)停止，關(guān)閉2號(hào)止水夾，打開3號(hào)止水夾，向前推活塞，干燥的石蕊試紙不變色，下面滴有石蕊試液的棉花變紅，說明二氧化碳能與水反應(yīng)，上面滴有石蕊試液的棉花不變色，說明二氧化碳的密度比空氣大。低的蠟燭熄滅，高的蠟燭不滅，說明二氧化碳密度大于空氣，不可燃不助燃。

2.實(shí)驗(yàn)室制取、收集氫氣，探究氫氣的性質(zhì)：可燃性，密度小于空氣。

實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論：

a.制?。宏P(guān)閉2、3號(hào)止水夾，打開1號(hào)止水夾，旋轉(zhuǎn)氣體發(fā)生裝置，開始反應(yīng)，并通過排氣管排出發(fā)生裝置內(nèi)的空氣。

b.收集：打開止水夾2，關(guān)閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動(dòng)儲(chǔ)氣。

c.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：旋轉(zhuǎn)發(fā)生裝置，使反應(yīng)停止，關(guān)閉2號(hào)止水夾，打開3號(hào)止水夾，向前推活塞，氣球變大，但上面的氣球比下面的氣球大，說明氫氣的密度比空氣小。

d.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：關(guān)閉3號(hào)止水夾，取下注射器，換上金屬針頭，點(diǎn)燃針尖處的氫氣，控制推活塞的速度以控制氫氣火焰的大小，在火焰上罩一干冷的燒杯，可清晰地觀察到淡藍(lán)色的火焰，燒杯內(nèi)壁的水珠，實(shí)驗(yàn)說明氫氣具有可燃性，燃燒生成水。

e.驗(yàn)純：注射器內(nèi)留下部分氫氣，抽入少量空氣，取下金屬針頭，推活塞，用燃著的木條靠近針頭處，可聽到尖銳爆鳴聲，說明點(diǎn)燃不純的氫氣會(huì)發(fā)生爆炸，因此點(diǎn)燃?xì)錃馇靶枰?yàn)純。

3.實(shí)驗(yàn)室用雙氧水制氧氣，收集氧氣，探究氧氣性質(zhì)：石蠟、木炭、鐵絲、硫在氧氣中燃燒。

實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論：

a.制取和檢驗(yàn)：打開所有彈簧夾，旋轉(zhuǎn)發(fā)生裝置，用倒置的集氣瓶收集并檢驗(yàn)氧氣。

b.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和收集：將點(diǎn)燃的蠟燭伸入集氣瓶中燃燒，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。關(guān)閉彈簧夾3，用注射器儲(chǔ)存氧氣。

c.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：旋轉(zhuǎn)發(fā)生裝置，使反應(yīng)變緩，打開彈簧夾3，將紅熱的木炭伸入集氣瓶中，緩慢推注射器活塞，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。相同的方法進(jìn)行鐵絲和硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。（集氣瓶底部墊有濕潤的濾紙，防止鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)中集氣瓶炸裂）

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

1.微型化：節(jié)約藥品，污染小，更安全。

2.集成化：集制備、收集、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)于一體，且可應(yīng)用于多種氣體，利用價(jià)值高，集成化的設(shè)計(jì)可使制—取—性質(zhì)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，有效防止沖塞的危險(xiǎn)。

3.簡單化：裝置簡單，易操作，邊制邊實(shí)驗(yàn)，節(jié)約了課堂時(shí)間，隨制隨停，保證了充足的氣體，可自控流速，現(xiàn)象明顯持續(xù)時(shí)間長，成功率高，可用于教師演示和學(xué)生分組，易推廣。

4.示范性：集成化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生的興趣，啟迪了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的能力，為學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了很好的示范。

作者簡介：李丹（1983.1—），女，江蘇常州人，本科，中學(xué)一級(jí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方向。

編輯 馬曉榮