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【内容摘要】微型化学实验是能体现绿色化学理念的一种化学实验方法。它的特点是仪器微型化、药品微量化、实验绿色化。本文结合教学实践阐述了微型化学实验的具体做法和优势。
【关键词】微型 化学实验 做法和优势
所谓微型化学实验是指相对常规实验用尽可能少的化学试剂在相对较小的化学仪器装置中进行的(或相对常规实验采用代用品的)化学实验。它的特点是仪器微型化、药品微量化、实验绿色化,是能体现绿色化学理念的一种化学实验方法。
下面就列举几个本人在教学实践中使用的微型化的化学实验,谈谈微型化学实验的具体做法。
1.粉笔的妙用
人教版选修五《有机化学基础》中19页讲物质的分离、提纯方法中色谱法时提到粉笔的妙用。
色谱法需要有吸附剂,还要把吸附剂装在色谱管上,操作会比较复杂一些,用粉笔来模拟柱色谱法,既简单又有趣。具体操作如下:取5克新鲜的菠菜叶(或其他绿色植物的叶子),用剪刀剪碎后放入研钵中,加入10mL无水乙醇或丙酮研磨成浆状,过滤除去渣子,将滤液放入50mL烧杯中,再在烧杯中心垂直放置一根白粉笔。约10min后观察实验现象。
可以观察到粉笔颜色分段,上段为黄色,下段为绿色。
2.注射器的妙用
人教版选修四《化学反应原理》中18页做化学反应速率的实验时,用注射器作为集气和量气装置,代替了传统的排水集气量气法,使实验得到了简化。下面再举个利用注射器微型化化学实验的例子。
铜与稀硝酸的反应一般都是在试管中进行的,其缺陷有生成的一氧化氮气体的无色不易观察,无色气体变成红棕色的界限不明显,生成的二氧化氮会严重污染环境。而如果改在注射器中进行,让装置密封,气体不能外逸,这些问题都能解决。具体方法如下:
①拔下注射器(5ml)的活塞,向注射器内放入少量已经绕成螺旋状的细铜丝,装上注射器的玻璃活塞,推动活塞排尽注射器内的空气,然后吸入少量(2ml)的稀硝酸,迅速将注射器针头插在事先配好的胶塞上,可看到铜丝表面产生大量气泡,注射器活塞被后推(说明有无色气体生成),同时溶液由无色变为蓝色溶液。
②反应完毕后,将胶塞拔掉,拉动活塞吸入少量的空气,再迅速将注射器针头插在胶塞上,可以观察到注射器内无色气体迅速变成红棕色。
③将氢氧化钠溶液吸入注射器内,将剩余溶液和有毒气体除掉。
医用注射器用过之后可以说是一种垃圾,但是在我们化学实验里只要将用过的注射器进行消毒,就可以作为化学仪器来使用,这样不仅废物利用,减少了垃圾的产生,而且注射器还有很多优点:它来源广,成本低,密封性好,活塞可上下移动,有刻度,使用方便等等。所以它的用途也很广泛;可用于加压、减压,可用于加样、取样;可用于集气、量气,还可以有效防止有害气体泄漏,减少大气污染等等。用注射器代替很多常规仪器后,增加了学生动手的机会和实验安全性,激发了学生的求知欲,培养了学生的创新意识和环保意识。
3.点滴板的妙用
我们在做浓硫酸的脱水性和吸水性时,可以用点滴板来进行。在一个白色点滴板的孔穴中分别放入小纸片、火柴梗和少量胆矾(如图所示),然后分别滴入几滴浓硫酸和稀硫酸,观察实验现象。
点滴板上有许多小孔,在点滴板上可以同时做许多实验,浓硫酸的脱水性和吸水性这是一个对比实验,使用点滴板能更好的达到对比的效果。实验中使用点滴板就可以不用或少用试管,实验所需仪器减少,减少了实验中仪器的使用与损耗,同时使用点滴板所需使用的化学试剂用量也非常少,从而节约药品,减少了实验废液的产生,也降低了实验的危险性,符合绿色化学的理念。
中学中常见的为白色点滴板,其实点滴板分白色和黑色两种,带色反应适用于白板上进行,白色或浅色沉淀反应适于在黑板上进行。
点滴板还可以用家庭废弃物来代替,一些巧克力包装盒内的塑料衬板,某些较大颗粒的药丸包装底板等等,都可以成为一种简易的点滴板,而且不易破碎。
通过以上微型实验的介绍,我们不难看出微型实验相对大多数常规实验是有优势的。微型实验虽然试剂用量少,但其效果却可以达到准确,明显,安全,环保和方便等。除此之外,在价格上微型化仪器比一般仪器经济,可以大大降低实验成本,易于学生实验时每人一套,人人动手,所以微型实验大大提高了化学实验的普及率,学生人人都能参与实验探究活动中,使学生既动脑又动手,理论联系实际,有利于激发学生学习化学的兴趣,培养学生敏锐的观察能力和创新思维,使学生的学习方式变为“主动”和“探索式”,更好的使“学生为主体,教师为主导”的教学方式得以实现。微型化学实验是化学实验的革命,值得广泛推广。
(作者单位:江苏省如皋市薛窑中学)