康映卓

（宿遷市馬陵中學(xué)宿遷馬陵223800）

一、大賽背景

蘇教版高中化學(xué)（必修1）第100頁【觀察與思考】欄目中，安排了銅分別與濃、稀硝酸反應(yīng)的實驗，并提供了如圖1所示的裝置。

教學(xué)過程中，本人把這兩個實驗設(shè)計成分組實驗，由學(xué)生在課堂上來完成。學(xué)生按照課本上的實驗步驟和裝置進行實驗操作，但意料之外的問題出現(xiàn)了。

圖1

［問題1］實驗開始不久，教室里便彌漫著一股很濃的二氧化氮的刺激性氣味。我觀察到有的學(xué)生用手捂住口鼻，有的學(xué)生被氣體嗆得劇烈咳嗽，這不但使學(xué)生參與實驗的熱情和積極性降低，而且直接影響到師生的身體健康，與綠色化學(xué)實驗的要求相距甚遠。

［問題2］不少學(xué)生對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生疑問，提出：“銅和濃硝酸反應(yīng)”的實驗現(xiàn)象與“銅和稀硝酸反應(yīng)”的實驗現(xiàn)象基本一樣，都是先觀察到紅棕色氣體，而集氣瓶中均收集到無色氣體，這是怎么回事？怎么和課本上描述的不一樣？

面對如此被動的局面，本人才真正意識到對這個實驗進行綠色化的設(shè)計與改進已刻不容緩！然而，怎樣化“危機”為“動力”，借助這個機會既引導(dǎo)學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，同時又提高他們的創(chuàng)新能力和環(huán)保意識呢？本人經(jīng)過短暫的思考之后，決定組織學(xué)生開展一次化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計比賽。于是，我便用贊美的語氣對同學(xué)們說：你們的問題提得很好，是老師在課前沒有考慮到的?，F(xiàn)在，請大家思考，課本上的實驗裝置有哪些不合理之處？請說出你的想法。

二、賽場紀實

［場景1］學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，積極思考，分組進行討論，然后小組匯總，最后每個小組選派一名代表進行匯報，全班修正。

討論結(jié)果：

1.本實驗中，產(chǎn)生的NO、NO2均有毒，而課本提供的實驗方案沒有尾氣處理裝置，有毒氣體大量逸散。

2.該實驗無法控制反應(yīng)的進程，導(dǎo)致產(chǎn)生的有害氣體增多，既浪費了藥品，又污染了環(huán)境。

3.銅和稀硝酸反應(yīng)的裝置中有空氣，所以反應(yīng)時看到的不是無色氣體，而是紅棕色氣體。

［場景2］教師宣布實驗創(chuàng)新設(shè)計大賽的規(guī)則和要求。

比賽規(guī)則：以學(xué)習(xí)小組為單位，每個小組設(shè)計一套“銅和稀硝酸反應(yīng)”的實驗裝置參加比賽，看哪一個小組設(shè)計的方案更加合理，更加環(huán)保；必要的實驗儀器可以到實驗室管理員處領(lǐng)取，老師可以進行適當?shù)闹笇?dǎo)；實驗設(shè)計時間為一天，第二天在課堂上進行演示，全體同學(xué)擔任評委。

實驗設(shè)計要求：

①符合綠色化學(xué)實驗要求；

②能夠看到實驗過程中有無色NO氣體產(chǎn)生，NO遇到空氣變成紅棕色的過程；

③可以做到隨時使反應(yīng)發(fā)生，隨時停止。

［場景3］在第二天的課堂上，比賽開始，各小組展示自己的研究成果。

學(xué)生成果一：如圖2所示

［操作步驟及現(xiàn)象］

圖2

（1）取一只無色滴瓶，在瓶內(nèi)加入少量氫氧化鈉溶液。將一根細銅絲繞成螺旋狀后插入膠頭滴管中，排出滴管中的空氣，吸入稀硝酸，將膠頭滴管迅速插入滴瓶中；

（2）將整個裝置進行投影。此時可觀察到銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，滴管中溶液變成藍色，液面逐漸下降，管內(nèi)氣體為無色；

（3）待銅絲和稀硝酸脫離接觸，擠捏膠頭滴管，可觀察到滴瓶內(nèi)有紅棕色氣體產(chǎn)生。振蕩滴瓶，紅棕色氣體逐漸消失，滴瓶內(nèi)出現(xiàn)藍色沉淀。

［點評］①裝置簡單，操作方便；②借助多媒體輔助實驗，增加了實驗的可視性；③微型化設(shè)計，節(jié)約藥品；④全封閉環(huán)境實驗，不污染環(huán)境。

圖3

學(xué)生成果二：如圖3所示

［操作步驟及現(xiàn)象］

（1）在長頸漏斗頸上纏繞銅絲，組裝好儀器。向B試管口塞上一團浸有氫氧化鈉溶液的棉花，通過長頸漏斗A試管中加滿稀硝酸，關(guān)閉止水夾K；

（2）試管A中有無色氣體產(chǎn)生，將液體壓入長頸漏斗中，試管A內(nèi)液面逐漸下降，銅絲與稀硝酸脫離接觸，反應(yīng)停止；

（3）打開K，試管B中氣體呈現(xiàn)紅棕色。

［點評］①設(shè)計合理，操作方便；②能通過止水夾K隨時使反應(yīng)發(fā)生或停止；③現(xiàn)象明顯，無污染。

圖4

學(xué)生成果三：如圖4所示

［操作步驟及現(xiàn)象］

（1）在醫(yī)用注射器的小針筒內(nèi)放入少量的銅片，將針筒內(nèi)的空氣排盡，吸入適量的稀硝酸，用橡膠帽封住針頭（如圖①）；

（2）待針筒內(nèi)有一定量的無色氣體產(chǎn)生后（如圖②），拔去橡膠帽，向外慢慢拉動活塞，吸入少量的空氣，針筒內(nèi)無色的氣體變成了紅棕色；

（3）把注射器中的氣體、液體一同慢慢注入氫氧化鈉溶液中（如圖③），可觀察到有藍色沉淀生成。

［點評］把生活中的常見器材引入化學(xué)實驗中，有創(chuàng)新意識；操作方便，現(xiàn)象明顯，無污染；完全符合微型實驗的要求。

學(xué)生成果四：如圖5所示

［操作步驟及現(xiàn)象］

圖5

（1）U型管中加入適量的稀硝酸，將U型管向左傾斜，使左側(cè)管中的空氣全部排出，用膠塞塞住管口（如圖①），此時U形管左端有無色氣體產(chǎn)生，液面逐漸下降，而右端液面逐漸上升；

（2）待銅絲與液面脫離接觸后，反應(yīng)停止，用膠塞將右側(cè)管封閉（如圖②）；

（3）向右傾斜U型管，使右側(cè)管中的空氣進入左側(cè)管中（如圖③），此時左側(cè)管中無色氣體變成紅棕色。

［點評］①設(shè)計巧妙，現(xiàn)象明顯；②操作簡便，可重復(fù)演示；③在密封裝置中實驗，符合綠色化學(xué)實驗要求。

學(xué)生成果五：如圖6所示

［操作步驟及現(xiàn)象］

（1）向具支試管中加入少量碳酸鈣，塞上膠塞，打開分液漏斗活塞，向具支試管中滴加稀硝酸。碳酸鈣與硝酸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳將具支試管中的空氣排出，關(guān)閉止水夾K；

圖6

（2）按圖6連接儀器，打開K。將銅絲插入稀硝酸中，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，具支試管中氣體為無色；過一會兒，干燥管A中氣體呈現(xiàn)紅棕色；

（3）將銅絲向上拉，銅絲脫離液面，反應(yīng)停止。

［點評］①設(shè)計有新意，現(xiàn)象明顯；②可以控制反應(yīng)進行；③環(huán)保。

學(xué)生成果六：……

［場景4］師生共同討論，評出最佳方案。

通過師生的共同討論，大家一致認為第三組和第四組同學(xué)設(shè)計的方案比較好。其余幾個小組當堂進行實驗驗證，最終均得到理想的效果。

三、賽后反思

對于教材中的實驗，我們通常是讓學(xué)生按照課本上提供的實驗方案、操作步驟按部就班的完成，很少想到對其進行改進或創(chuàng)新。長此以往，便養(yǎng)成了人云亦云，不敢大膽質(zhì)疑的習(xí)慣，迷信教材的權(quán)威地位。殊不知，教材中提供的方案，也存在不夠完善的地方，也有值得商榷之處。作為教師，如果對存在的問題不引導(dǎo)學(xué)生進行討論，輕易放棄、回避，怎么能培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力呢？怎么能體現(xiàn)新課改的理念呢？

從上述案例可以看出，僅僅一個偶然的機會，在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了問題，教師因勢利導(dǎo)，抓住時機大膽加以引導(dǎo)，通過提出問題、創(chuàng)新設(shè)計實驗到解決問題（設(shè)計實驗比賽），短短一天的時間，學(xué)生便設(shè)計出各種構(gòu)思巧妙、近乎完美的作品，讓我深受感動和鼓舞。這次比賽雖然使教學(xué)進度受到了一些影響，但卻讓學(xué)生在實踐中體驗到了創(chuàng)新過程所帶來的樂趣，享受到了成功的快樂，極大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

［1］王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書化學(xué)（必修1）［M］.南京：江蘇教育出版社，2008.6