分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)與思考

龔虎

摘要：作者在已有改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)，采用實(shí)驗(yàn)室常用儀器如表面皿、漏斗、導(dǎo)管、具支試管和試管等，對(duì)分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn)，取得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

關(guān)鍵詞：分子運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）06-0096-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.026

一、問題的提出

人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)49頁“探究”中提出，在小燒杯A中盛放酚酞溶液，在小燒杯B中加入約5mL濃氨水，用一個(gè)大燒杯罩住A、B兩個(gè)小燒杯，然后觀察現(xiàn)象。希望通過此實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生觀察到燒杯A中酚酞溶液變紅，得到“分子總是在不斷運(yùn)動(dòng)的”的結(jié)論。然而筆者在教學(xué)中卻發(fā)現(xiàn)了一些問題，例如（1）藥品用量大，濃氨水實(shí)際使用時(shí)都是隨手倒，多數(shù)時(shí)候多于5mL;（2）污染有點(diǎn)嚴(yán)重，在使用濃氨水過程中，由于藥品用量大、裝置不密閉，揮發(fā)出大量氨氣，演示老師和前排同學(xué)實(shí)在受不了;（3）時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)，1.5min溶液表面才有微微的紅色，5min只有前面3、4排的同學(xué)能看到現(xiàn)象，即使10min也不能保證班級(jí)最后一排同學(xué)能看到紅色;（4）移動(dòng)不方便，一個(gè)大燒杯罩著兩個(gè)小燒杯，不方便將裝置移動(dòng)到教室后面，從而影響后排同學(xué)觀察想象;（5）實(shí)驗(yàn)功能單一，該實(shí)驗(yàn)只能探究“分子是在不斷運(yùn)動(dòng)的”，而不能探究分子運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系。為此筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了興趣，取得了一些成果，希望與各位讀者分享。

二、相關(guān)的研究

發(fā)現(xiàn)問題后，筆者立即通過百度學(xué)術(shù)和中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的查詢，發(fā)現(xiàn)很多教師對(duì)分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。通過分析比較，發(fā)現(xiàn)大致分為下列三類：

1.用新藥品改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

杜玉芬等在大試管中加入1/2體積的酒精，再取一個(gè)大小合適的單孔橡膠塞，在橡膠塞上固定一個(gè)自制的酒精測(cè)試試紙;馬逸群等選用水和變色硅膠、汽油和高錳酸鉀溶液等藥品設(shè)計(jì)出7種新的實(shí)驗(yàn)方案，以期提供更好的范例。

2.用生活用品改進(jìn)買驗(yàn)

周廣等將蘸有酚酞溶液的物品放人塑料瓶（如5L塑料油瓶等）中，密封，然后用注射器吸取0.1mL濃氨水注入到塑料瓶中，觀察現(xiàn)象;潘國榮等在小藥瓶的膠蓋凹心處塞一團(tuán)吸有酚酞的脫脂棉，再在小藥瓶瓶底滴一滴濃氨水，蓋好膠蓋，觀察現(xiàn)象，或在小藥瓶中放置高低棉簽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.用實(shí)驗(yàn)室常見儀器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

姚亮發(fā)等提出，將濕潤(rùn)過酚酞的棉花分別放到具支試管和試管中，打開止水夾，用注射器注入濃氨水，觀察現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再注入稀硫酸消除污染;張亭等提出，將一支試管中加入2mL濃氨水，在另一支試管中加人滴有酚酞的蒸餾水2mL，用導(dǎo)管將兩支試管連接，其中一端伸入酚酞溶液中，另一端則不需要。

縱觀上述改進(jìn)方案，無不給予筆者啟迪，給人以靈感。這些研究者在對(duì)裝置小型化、綠色化、直觀化等方面做出了可喜的改進(jìn)。但筆者還是發(fā)現(xiàn)了一些問題：（1）有些藥品在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室很難找到，例如變色硅膠、汽油、氯化鈷試紙等等，同時(shí)現(xiàn)階段化學(xué)藥品采購還比較困難;（2）有些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中人為地使用生活用品替代玻璃儀器，淡化了化學(xué)味;（3）有些改進(jìn)方案中某些用品需要特殊制作，例如酒精檢測(cè)試紙等;（4）有些方案中裝置復(fù)雜，操作不便等等;（5）有些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)現(xiàn)象時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)，例如張亭老師的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。為此筆者吸取這些文獻(xiàn)中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過多次實(shí)踐總結(jié)，最終形成如下實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案。

三、實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1

（1）實(shí)驗(yàn)用品

表面皿、250mL燒杯、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

（2）實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①取干凈的表面皿，放兩小團(tuán)脫脂棉;

②先在一個(gè)脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液，然后在另一個(gè)脫脂棉上滴兩滴濃氨水;

③迅速蓋上燒杯，觀察現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2

（1）實(shí)驗(yàn)用品

漏斗、單孔塞、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

（2）實(shí)驗(yàn)裝置，如圖2所示。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①在脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液，將有酚酞部位的脫脂棉朝下放人漏斗中;

②快速將帶有漏斗的橡膠塞塞在有濃氨水的試劑瓶上，塞緊;

③觀察現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)3

（1）實(shí)驗(yàn)用品

玻璃導(dǎo)管、棉簽、濃氨水、酚酞溶液

（2）實(shí)驗(yàn)裝置，如圖3所示。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①取一截玻璃導(dǎo)管放在桌面上;

②將一支棉簽浸濕酚酞溶液，從玻璃導(dǎo)管一端伸人，將另一支棉簽浸濕濃氨水，從導(dǎo)管另一端伸入;

③觀察現(xiàn)象。

4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)4

（1）實(shí)驗(yàn)用品

兩支具支試管、脫脂棉、橡膠塞、彈簧夾、膠皮管、濃氨水、酚酞溶液

（2）實(shí)驗(yàn)裝置，如圖4所示。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①將兩支具支試管用膠皮管連接，并用彈簧夾夾緊;

②將兩小團(tuán)脫脂棉分別放人具支試管中，分別滴加兩滴濃氨水、酚酞，塞緊橡膠塞;

③打開彈簧夾，觀察現(xiàn)象。

5.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)5

（1）實(shí)驗(yàn)用品

試管、脫脂棉、橡膠塞、濃氨水、酚酞溶液

（2）實(shí)驗(yàn)裝置，如圖5所示。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①在試管中滴兩滴濃氨水，用橡膠塞夾緊;

②在脫脂棉上滴兩滴酚酞，將脫脂棉（有酚酞溶液部位朝向試管底）塞進(jìn)試管內(nèi)，塞緊橡膠塞;

③觀察現(xiàn)象

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的總結(jié)

1.相比于教科書上的實(shí)驗(yàn)，筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：藥品用量少、儀器易得、環(huán)保、現(xiàn)象明顯、時(shí)間短、操作方便、可移動(dòng)、可探究分子運(yùn)動(dòng)與溫度關(guān)系。

2.借助于實(shí)驗(yàn)室常用的儀器和藥品，就能很好地探究分子運(yùn)動(dòng)，實(shí)在沒有必要使用初中化學(xué)永遠(yuǎn)不會(huì)用到的藥品，更沒有必要組裝復(fù)雜的裝置或用生活用品來替代，“化繁為簡(jiǎn)”應(yīng)該成為大家改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的追求之一。

3.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作肯定還會(huì)聞到少量的刺激性氣味，但它的刺激程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般的爆竹污染，完全沒有必要過于緊張，況且這本身也是師生親近化學(xué)、體驗(yàn)化學(xué)的機(jī)會(huì)。

4.筆者將這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)用于教學(xué)實(shí)踐，其中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1、2和3收到了老師和同學(xué)們的更多好評(píng)，他們認(rèn)為操作更簡(jiǎn)單、更方便，現(xiàn)象也明顯。筆者建議演示實(shí)驗(yàn)用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)采用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的思考

“分子是不斷運(yùn)動(dòng)的”是普遍規(guī)律，濃氨水分子能運(yùn)動(dòng)到酚酞那里而使酚酞變紅，那酚酞分子能否也能運(yùn)動(dòng)到濃氨水那里而變紅嗎？引起了筆者的好奇心，為此筆者分別按照課本實(shí)驗(yàn)方案和筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)即使放置三天也沒有看到濃氨水變紅。那升高溫度是否可以呢？筆者取1mL酚酞溶液于試管中，再在試管中部塞入浸有濃氨水的脫脂棉，試管口用氣球套上密封，分別用熱水加熱和酒精燈加熱，都沒有發(fā)現(xiàn)浸有濃氨水的脫脂棉變紅。那有其它方法嗎？筆者通過中國知網(wǎng)查詢文獻(xiàn)，只發(fā)現(xiàn)了張花等在“探究分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”中有所闡述，她們提出，在外套試管底部放人浸有酚酞酒精溶液的脫脂棉，在內(nèi)套試管底部放人浸有濃氨水的脫脂棉，在外套試管口套上橡膠指套，加熱浸有酚酞的脫脂棉部位，筆者嚴(yán)格按照他們的實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，可惜也沒能再現(xiàn)想要看的結(jié)果。筆者研究了一個(gè)月，也沒有成功，實(shí)屬遺憾。如果有讀者對(duì)此問題也感興趣，希望在不久的將來能看到您的成果。