朱旋農(nóng)，汪三葉

（鄂南高級(jí)中學(xué)，湖北 咸寧 437100）

莎士比亞說：“簡(jiǎn)潔是智慧的靈魂。”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)有很多方向和方法，不管從哪一角度思考，都必須遵循最佳實(shí)驗(yàn)方案，我們認(rèn)為首要考慮的就是簡(jiǎn)約化原則。本文通過對(duì)新課標(biāo)人教版高中化學(xué)教材的分析和研究，結(jié)合部分演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)案例，談?wù)剬?duì)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)簡(jiǎn)約化策略的思考。

一、裝置簡(jiǎn)約，操作簡(jiǎn)便

鐵（或銅）和氯氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槁葰獾亩拘裕簧倮蠋煂?duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)“望而生畏”，有的甚至不愿意做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，就連人教版高中新課程化學(xué)必修1第四章第2節(jié)也刪去了這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。其實(shí)，增補(bǔ)和改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生理解氯氣的強(qiáng)氧化性很有必要。老教材中鐵、銅和氯氣的反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的是用坩堝鉗夾住一束鐵絲（或銅絲），灼燒紅熱后立刻伸入充滿氯氣的集氣瓶中，然后觀察現(xiàn)象。不難發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)存在如下問題：（1）有毒性的氯氣不可避免逸出，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的濃煙排放到空氣中污染空氣；（2）提前準(zhǔn)備的氯氣可能溢出降低濃度，影響實(shí)驗(yàn)的成功率。很多老師針對(duì)這些問題設(shè)計(jì)不少改進(jìn)方法，取得了很好的效果。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)這些改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置較復(fù)雜，操作并不簡(jiǎn)單，且耗時(shí)較長(zhǎng)，不是特別適合于課堂演示。為此我們?cè)O(shè)計(jì)利用布氏燒瓶（又稱抽濾瓶）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。改實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，集制氣、儲(chǔ)氣、反應(yīng)和驗(yàn)證產(chǎn)物于一體，教師便于展示，學(xué)生易于觀察，有效防止氯氣溢出污染環(huán)境，取得了滿意的實(shí)驗(yàn)效果，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)榮獲2012年湖北省高中化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新大賽中一等獎(jiǎng)。

圖1

又如乙炔的制備實(shí)驗(yàn)，按現(xiàn)行教材的裝置和方法，實(shí)驗(yàn)過程中存在以下幾點(diǎn)不足：（1）電石和飽和的食鹽水的反應(yīng)，速度仍然相當(dāng)?shù)目?，速度難控制；（2）反應(yīng)過程放出大量的熱，產(chǎn)生大量糊狀泡沫，難以觀察固體和液體反應(yīng)時(shí)固體表面冒氣泡這一現(xiàn)象；（3）混有磷化氫、硫化氫等雜質(zhì)而有特殊難聞的臭味。為此我們?cè)O(shè)計(jì)利用錐形瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。這樣簡(jiǎn)約化的實(shí)驗(yàn)裝置，既能較好地控制反應(yīng)速率，控制產(chǎn)生氣體的量，反應(yīng)平穩(wěn)，安全可靠，又能將電石中雜質(zhì)產(chǎn)生的氣體如磷化氫、硫化氫等得到有效的除去，避免了對(duì)乙炔性質(zhì)的影響，避免了刺激性氣體對(duì)環(huán)境的污染。也是集制氣、儲(chǔ)氣、反應(yīng)、除雜和驗(yàn)證產(chǎn)物于一體，取得了不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)效果。

圖2

二、材料簡(jiǎn)約，廉價(jià)易得

日常生活中的一些用品可用作化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，我們可以尋找一些簡(jiǎn)單的可以替代的材料來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。如礦泉水瓶做噴泉實(shí)驗(yàn)；氣球可以作為容器收集氣體或收集尾氣；特別是注射器，氣密性好，活塞上下伸縮性好，做銅與濃、稀硝酸制NO2、NO實(shí)驗(yàn)，可以很好的防止尾氣污染；注射器也可與軟塑料瓶、導(dǎo)管等組合成氣體發(fā)生器，可以構(gòu)成特殊的反應(yīng)容器。這些生活用品材料應(yīng)用得好，可以非常好的起到簡(jiǎn)約實(shí)驗(yàn)裝置的作用。

如：銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖3：

圖3

按現(xiàn)行教材的裝置和方法，有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：（1）即使有NaOH溶液處理氣體產(chǎn)物，但處理效果不佳，很易污染環(huán)境，威脅教師、學(xué)生的健康；（2）由于反應(yīng)固體和液體不易分離，無法控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)束；（3）實(shí)驗(yàn)所用試劑較多，造成試劑浪費(fèi)；（4）無法證明銅片與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO。我們用注射器代替試管，優(yōu)點(diǎn)很多：（1）所需試劑只有一片銅片、約10mL濃硝酸、10mL稀硝酸、20mL NaOH溶液，用品只需一個(gè)注射器、4個(gè)小藥瓶，試劑用量大大減少，材料簡(jiǎn)單易得且可重復(fù)多次使用。（2）可隨時(shí)控制實(shí)驗(yàn)的開始與結(jié)束。拉注射器推桿可使銅與硝酸接觸從而使反應(yīng)發(fā)生，推注射器推桿可使銅與硝酸分離從而使反應(yīng)結(jié)束，操作簡(jiǎn)便可行。（3）利于對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的研究。反應(yīng)剩余的液體在原盛裝有硝酸的小藥瓶?jī)?nèi)，反應(yīng)剩余的氣體可短時(shí)保留于注射器中，可取樣后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物作進(jìn)一步研究。生成NO后，在空氣中迅速向后拉注射器推桿，可使空氣進(jìn)入注射器內(nèi)，無色氣體變?yōu)榧t棕色的現(xiàn)象很明顯，進(jìn)而可證明銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO。

三、形式簡(jiǎn)約，現(xiàn)象明顯

乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)：在一支試管中加入3～5mL乙醇，取一根10～15 cm長(zhǎng)的銅絲，下端繞成螺旋狀，在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復(fù)幾次。注意觀察反應(yīng)現(xiàn)象，小心聞試管中液體產(chǎn)生的氣味。該實(shí)驗(yàn)的目的，主要是說明產(chǎn)物中有刺激性氣味的乙醛，從而說明乙醇被氧化。我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，此實(shí)驗(yàn)存在如下問題：（1）教材中的實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)開放體系完成，不符合綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念，且不適合做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)；（2）目標(biāo)產(chǎn)物乙醛的檢驗(yàn)方法缺乏信度；（3）未對(duì)產(chǎn)物水作檢測(cè)。很多老師針對(duì)這些問題設(shè)計(jì)新的改進(jìn)方法，取得了很好的效果。但我們?cè)谥貜?fù)實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)不少實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，不適合于課堂演示。我們利用彎頭試管裝入乙醇代替吸有乙醇的粉筆或棉花，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了多次探究。探究發(fā)現(xiàn)，決定此實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是產(chǎn)物的量和產(chǎn)物能否順利進(jìn)入檢測(cè)體系，為此我們?cè)O(shè)計(jì)利用洗耳球鼓入空氣的方法來解決這一關(guān)鍵問題，鼓入空氣既可以增加產(chǎn)物的量，又可以將產(chǎn)物順利帶入檢測(cè)體系，如圖4所示，取得很好的實(shí)驗(yàn)效果。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)榮獲2011年湖北省高中化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。上述幾例實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，集制氣、儲(chǔ)氣、反應(yīng)、除雜或驗(yàn)證產(chǎn)物于一體，節(jié)約儀器、藥品，操作方便，快而明顯，證明性質(zhì)更多，更能引起學(xué)生的興趣?！昂?jiǎn)約”并不簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約化的關(guān)鍵在哪里?中學(xué)化學(xué)哪些實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行簡(jiǎn)約化?這是值得深入研究的一個(gè)課題。總之，在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的時(shí)候，教師要遵循簡(jiǎn)約化原則，潛心研究，如何使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更安全、更簡(jiǎn)單、更迅速、現(xiàn)象更明顯，盡可能提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

圖4

［1］劉坤龍.新課程背景下中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，（6）.

［2］樊會(huì)武，朱旋農(nóng)，姚志紅.乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2012，（8）：49 ～50.