陳紅

[摘 要]從“排水法測(cè)量氣體體積”的實(shí)驗(yàn)中學(xué)生存在的質(zhì)疑出發(fā)，從生活中尋找儀器和材料進(jìn)行裝置重組和實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出更加明顯、更具操作性、更有說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)，從而給力習(xí)題教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn) 給力 習(xí)題教學(xué)

有關(guān)氣體的制取和性質(zhì)檢測(cè)是初中學(xué)生必須掌握的實(shí)驗(yàn)，也是中考的熱門考點(diǎn)。但是由于學(xué)生思維能力有限，在新課教學(xué)中，往往只注重基本儀器的操作和使用，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)原理基于學(xué)生現(xiàn)有的水平，無(wú)法理解透徹。學(xué)生在復(fù)習(xí)中遇到一些深層次的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)似懂非懂，模棱兩可。如2014年臨海市初三科學(xué)調(diào)研卷中第35題（部分）：

圖1 小柯在學(xué)習(xí)了金屬的化學(xué)性質(zhì)后，想對(duì)鋅、銅合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行粗略測(cè)定。他設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，并選用了三種試劑：①水;②稀硫酸;③鋅、銅合金。溫馨提示：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H2難溶于水。根據(jù)小柯的實(shí)驗(yàn)思路，請(qǐng)你思考：

（1）在底部有小孔的試管內(nèi)應(yīng)加入 ?（填寫試劑的相應(yīng)序號(hào)），在廣口瓶中加入一定量的水。

（2）若廣口瓶?jī)?nèi)的水沒(méi)有裝滿（上方留有少量空間），則實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2體積將 ?。（選填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）

第（2）小題的答案是“無(wú)影響”。但學(xué)生在解答時(shí)，卻存在著較大的思維難度。如果用排水法收集H2，則集氣瓶?jī)?nèi)的水必須滿，不然會(huì)有空氣混合，導(dǎo)致收集到的H2不純，這點(diǎn)很好理解。但是當(dāng)用如上裝置來(lái)測(cè)量收集到的氣體體積時(shí)，如果水不裝滿，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的H2體積是否存在影響，學(xué)生卻存在著較大的疑惑。當(dāng)用理論解釋講解透徹有難度的情況下，解決質(zhì)疑的最好方法就是實(shí)驗(yàn)。如果讓學(xué)生親眼看到當(dāng)有V毫升的氣體通入這個(gè)集氣瓶，而被排出來(lái)的水的體積也是V毫升，眼見(jiàn)為實(shí)，學(xué)生才會(huì)信服。那么怎樣才能成功地進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？?shí)驗(yàn)中存在以下一些難題：①怎么知道壓入集氣瓶的氣體的體積，并且還是處于常溫常壓下的氣體體積;②玻璃管、木塞和集氣瓶之間的密封性不好，會(huì)有氣體逸出，在氣體量不多的情況下，甚至不出現(xiàn)水被排出的現(xiàn)象;③玻璃管在導(dǎo)水的過(guò)程中，會(huì)有水殘留在管內(nèi)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小。

上述的第①個(gè)問(wèn)題，我們用針筒就可以解決，將針筒的活塞拉至某刻度處，即可直接讀出針筒內(nèi)的氣體體積，此時(shí)的體積即為常溫常壓下的空氣體積。將活塞往里推，能將氣體擠出，并且根據(jù)前后活塞所對(duì)應(yīng)的刻度差可知被擠出氣體的體積;第②個(gè)問(wèn)題的解決方法，我們用100mL帶橡皮塞的藥水瓶來(lái)替代木塞和集氣瓶，用針尖插入橡皮塞，將針筒內(nèi)的氣體導(dǎo)入，將空?qǐng)A珠筆芯一端插入橡皮塞，浸沒(méi)在紅墨水的液面以下，另一端用小橡皮管連接進(jìn)行導(dǎo)水，氣密性好;第③個(gè)問(wèn)題的解決方法，用小橡皮管替代玻璃管，口徑小，殘留在管內(nèi)的水少，并且我們?cè)趯?shí)驗(yàn)前，可以先將針筒內(nèi)的氣體推入一部分進(jìn)入集氣瓶，使一部分水先被排出而填滿了小橡皮管的通道，從而排除因殘留在通道里的水而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小。另外，用紅墨水代替蒸餾水，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，在紅墨水上滴上幾滴植物油，可以防止空氣中的CO2等氣體溶解在水中而對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾。

圖2 具體實(shí)驗(yàn)儀器裝置如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)操作步驟：

1.將活塞往下推，使紅墨水從小橡皮管溢出，表明紅墨 水已充滿圓珠筆芯和小橡皮管。

2.讀出此時(shí)的活塞刻度，記為V1。

3.將小橡皮管的一端通入量筒中。

4.繼續(xù)將活塞往下推至某一位置，記為V2，則V氣=V1-V2即為壓進(jìn)來(lái)的氣體體積。

5.讀出量筒內(nèi)紅墨水的體積，與V氣進(jìn)行比較。

化學(xué)起源于實(shí)驗(yàn)，發(fā)展于實(shí)驗(yàn)，成就于實(shí)驗(yàn)。化學(xué)家戴安邦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的最佳場(chǎng)所?！薄拔衣?tīng)說(shuō)了，就忘記了，我看見(jiàn)了，就領(lǐng)會(huì)了，我做過(guò)了，就理解了?！币虼嗽趶?fù)習(xí)課的習(xí)題講評(píng)中，如果能夠很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，使學(xué)生身臨其境，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，打破習(xí)題教學(xué)中“師講生聽(tīng)”的消極氛圍，又可為化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的解答積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。