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微型化学实验在高中课堂教学中的实践

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所谓微型化学实验,就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。它不是常规实验的简单微缩,它是在绿色化学思想下,用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的结果。

2008年上海高考第12题,2009年肇庆和重庆市的中考化学试题所出现的微型还原反应、二氧化碳的微型制备都考查了讨论微型实验的价值。作为中学一线教师,必须要能够跟上时代的步伐,适应发展的趋势,在化学新课程教学改革不断深入的今天,一线化学教师也应该有所行动。下面就高一化学教学过程中,对微型化学实验的实践应用谈一些看法。

微型化学实验具有省试剂、少污快速、便于操作等优点,微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为重要,它能明显减少实验给环境带来的污染,有利于传播绿色化学的观念,为实施素质教育服务,培养学生环保意识,激发他们关心自然、关心社会的情感。同时,可以提高学生的动手率,它有利于提高学生实验技能,培养学习兴趣,开发学生智力和提高教学质量。基于PH试纸使用的启发,微型化学实验的一个典型就是“滤纸实验”。

一、微型电解实验

2008年上海高考题第12题呈现出试纸上的微型电解实验:取一张用饱和氯化钠溶液浸湿的PH试纸,用两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。

由此还可启发学生设计出多种PH试纸上的微型电解实验。如,“黑笔写红字”的实验,滤纸先用氯化钠、无色酚酞混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。

二、常见的显色反应

淀粉溶液与碘液的反应:在一片滤纸上滴一滴淀粉溶液后,再滴一滴碘水在上面。立即会变为蓝色,现象非常明显。类似的还有Fe3+与KSCN的显色反应等实验,效果非常好。

三、焰色反应

焰色反应是一些金属元素的重要物理性质。传统实验程序复杂,采用廉价的滤纸来做,不但可以降低实验成本而且简单易操作。

步骤:①首先配制有关的溶液,如,NaCl、KCl、BaCl2、CaCl2、CuCl2的溶液等。②将滤纸裁成小条,写上对应的名称,再将其泡在所配制的对应的溶液中,约十分钟后取出,晾干。③将干燥的滤纸条放入无水酒精中浸泡,拿到酒精灯上烧,能观察到相应的焰色出现:NaCl――黄色、KCl――黄色、BaCl2――红色、CaCl2――橙红、CuCl2――绿色。

四、氯气的部分性质实验

在一张滤纸上依次滴碘化钾溶液、红墨水、溴化钠溶液,插入一个集气瓶(可将集气瓶配胶塞,胶塞中间划一刀,夹入滤纸条)中,可见红墨水褪色,并分别出现碘、溴单质的颜色。

这种探索式的教学,有利于化学实验的开展,有利于普及实验教学,有利于减少仪器和节约药品,有利于把演示实验改为学生分组实验,有利于促进和提高学生的实验素质。

微型化学实验的另一个典型是利用小试管、点滴板、培养皿等微型化的仪器。

1.性质实验中液体之间的反应均以12×70mm的小试管来代替常规试管,同样可以得出明显的实验现象,但却减少了试剂的用量和缩短实验的时间。

2.氨气的性质实验。在一只烧杯中放两个棉花球,分别在上面滴加几滴浓氨水、浓盐酸、还可再分别滴紫色石蕊和无色的酚酞试液在烧杯中,并盖住烧杯口,很快就可以看到白烟,同时石蕊变蓝,酚酞变红,效果非常明显。也可以用培养皿代替烧杯做此实验,同样的装置还适用于过氧化钠与水的反应等。

3.SO2的性质实验。可用培养皿做仪器来验证二氧化硫的性质:将小培养皿放在白纸上,在培养皿中间放少量Na2SO3固体,周围分别滴一滴品红溶液、紫色石蕊试液、KMnO4溶液、NaOH溶液(含酚酞),然后往Na2SO3固体上滴浓硫酸,并立即盖上培养皿。很快便可看到培养皿内各种液滴的颜色发生了明显改变。氯气的制取及性质实验可以采用同样的装置,效果更明显。

整个实验现象明显,操作简单。用量小,增强了学生的节约意识,同时盖好培养皿对增强学生环保意识起到了潜移默化的作用。也改善了实验室环境,使实验绿色化。

当然也可以利用其他一些常见的仪器来做这样的实验,比如,用玻璃片或者点滴板来代替培养皿,上面罩一个大的烧杯。

另外,还可以寻找日常生活中的常见材料用于化学实验。例如,可以以医药包装片为反应装置、一些医用药剂瓶代替反应容器等。

微型实验作为一种新思想、新方法、新技术引入课堂后,改变了信息传递方式。但微型化学实验现在仍处于研究阶段,也有它的不足之处。如,易忽视基本操作的规范性,因此,微型实验虽然具有它的优越性,但也并不是所有实验都可用之代替的。在教学中,应根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择,使常规实验和微型实验相结合,两者取长补短,这样可以收到更好的教学效果。

如何充分发挥微型化学实验在教学中的作用,还需要更深入的研究。■