劉鳳麗 朱磊 劉征 劉自力

[摘 要]利用快速制取氧氣裝置中剩余的氧氣進(jìn)行帶火星的木條復(fù)燃、鐵絲的燃燒等實(shí)驗(yàn)，提高裝置的利用率；在一套密閉裝置中，分別完成硫在空氣和氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)，使火焰更加明顯，燃燒時(shí)間更長(zhǎng)，并利用尾氣模擬酸雨的形成，驗(yàn)證了生成氣體（SO2）的溶解性、漂白性等；實(shí)驗(yàn)最后噴入氫氧化鈉溶液，充分吸收尾氣，防止環(huán)境污染。氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的探究性、趣味性以及綠色化學(xué)理念。

[關(guān)鍵詞]氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；硫的燃燒實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）17-0073-02

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的有效途徑，在知識(shí)建構(gòu)的過程中起到重要作用。教材的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)固然有現(xiàn)象明顯等優(yōu)點(diǎn)，但有些實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)亦很明顯，如實(shí)驗(yàn)裝置利用率不高，部分實(shí)驗(yàn)未對(duì)廢液、廢氣進(jìn)行處理等，故不能很好地發(fā)揮其在課堂教學(xué)中的作用。在此背景下，為了讓實(shí)驗(yàn)更好地服務(wù)于教學(xué)，河南省實(shí)驗(yàn)優(yōu)質(zhì)課比賽于2016年10月在河南南陽舉行，筆者有幸參加了此次比賽，并榮獲一等獎(jiǎng)。下面就“氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)談一談筆者在此實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中遇到的問題以及改進(jìn)的思路。

《氧氣》為人教版九年級(jí)化學(xué)第二章第二節(jié)的內(nèi)容，為驗(yàn)證氧氣的化學(xué)性質(zhì)（助燃性、氧化性），教材安排了實(shí)驗(yàn)2-2：氧氣可以使帶火星的木條復(fù)燃；實(shí)驗(yàn)2-3：硫分別在空氣和氧氣里燃燒；實(shí)驗(yàn)2-4：鐵絲在空氣中紅熱，在氧氣中劇烈燃燒等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及“木炭和硫分別在空氣里和在氧氣里燃燒的現(xiàn)象不同，這說明了什么”的討論內(nèi)容。此前在教學(xué)本節(jié)內(nèi)容時(shí)，筆者遇到了一些問題。例如，為了完成四個(gè)班的教學(xué)任務(wù)，需要提前制取O2，且每班至少需要制取四瓶O2，不僅存在需要攜帶儀器多、搬運(yùn)困難的問題，而且還有制取氧氣的發(fā)生裝置內(nèi)剩余的O2不能得到有效利用，造成資源浪費(fèi)；收集的O2不易儲(chǔ)存，逸出造成損失等問題。另外，在實(shí)驗(yàn)過程中還存在木炭燃燒的產(chǎn)物不易觀察、硫燃燒造成環(huán)境污染、鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)成功率不高等問題。為了提高實(shí)驗(yàn)效率，滲透綠色化學(xué)理念，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，并總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)。

一、部分氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

筆者采用圖1實(shí)驗(yàn)裝置，利用H2O2在MnO2的催化下快速制取O2，待氣體均勻冒出，用兩支注射器收集，橡皮泥封口后備用（如圖2）。后取帶火星的木條靠近瓶口，觀察到木條復(fù)燃（如圖3），說明氧氣支持燃燒。將單孔塞拔去，將引燃后的細(xì)鐵絲伸入集氣瓶，觀察鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象（如圖4）。

利用一套快速制取O2的實(shí)驗(yàn)裝置，完成了氧氣的收集、帶火星的木條復(fù)燃、鐵絲的燃燒等實(shí)驗(yàn)，減少了很多前期準(zhǔn)備工作，且氧氣的供給充足，大大提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。

二、硫燃燒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

為了完成硫在空氣和氧氣中的燃燒對(duì)比實(shí)驗(yàn)，且消除生成的SO2對(duì)環(huán)境的影響，與此同時(shí)利用生成的SO2模擬酸雨的形成及其危害，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探究性和趣味性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“SO2是一種空氣污染物”的理解，筆者改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置并增加了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1.實(shí)驗(yàn)裝置

①實(shí)驗(yàn)儀器及藥品：標(biāo)本瓶、注射器、長(zhǎng)頸漏斗、Y形管、氣球、止水夾、玻璃管、鐵絲球、碎磚塊、花瓣、碳粉、鎂帶、H2O2、NaOH、硫粉。

②組裝步驟：如圖5，將多孔塞塞入標(biāo)本瓶，多孔塞上分別連有經(jīng)改良的長(zhǎng)頸漏斗（長(zhǎng)頸漏斗的另一端與Y形管相連，Y形管一支與盛有150 mL空氣的注射器相連，另一支與盛有150 mL氧氣的注射器相連）、盛有50 mL氧化劑H2O2（或尾氣處理劑NaOH溶液）的注射器、氣球（系在玻璃管上，玻璃管下端掛有花瓣、pH試紙、鎂帶等掛件）。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

a.將包裹碎磚塊的鐵絲球（受熱快、保溫效果好，且無焰色反應(yīng)）受熱后放入經(jīng)改良的長(zhǎng)頸漏斗，將硫粉灑在灼熱的鐵絲球上，打開止水夾1，推入空氣，硫粉燃燒產(chǎn)生微弱的淡藍(lán)色火焰。打開止水夾2推入氧氣，硫粉燃燒產(chǎn)生明亮的藍(lán)紫色火焰。硫粉在空氣、氧氣中的燃燒對(duì)比，體現(xiàn)了氧氣的助燃性。

b.將H2O2溶液推入，模擬酸雨的形成。一段時(shí)間后觀察到掛件上的pH試紙變紅及紅色花瓣的顏色褪去，鎂帶被腐蝕。模擬酸雨的形成及危害增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)“SO2是一種空氣污染物”的認(rèn)識(shí)與理解，體現(xiàn)了知識(shí)的連續(xù)性。將盛有H2O2溶液的注射器換成裝有NaOH溶液的注射器，推入NaOH溶液來處理廢液和廢氣，體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念。

除了上述改進(jìn)，筆者還增強(qiáng)了學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)的目的性，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教材的聯(lián)系，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率，完善了學(xué)生的知識(shí) 體系。如在完成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比木炭與硫分別在空氣、氧氣中的燃燒現(xiàn)象得出結(jié)論：可燃物在氧氣中比在空氣中燃燒劇烈；氧氣化學(xué)性質(zhì)活潑，體現(xiàn)為助燃性和氧化性；對(duì)比硫燃燒和鐵絲燃燒時(shí)瓶底留水的原因分析可知：一些實(shí)驗(yàn)加入堿液或者留水是為了處理廢氣或吸收熱量，體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念。

此次改進(jìn)，效果明顯，同時(shí)也存在一些問題，如實(shí)驗(yàn)裝置略顯笨重；有些操作雖無危險(xiǎn)，但對(duì)操作者的操作熟練程度要求較高；等等。因此，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新就像摸著石頭過河，只有多琢磨、多請(qǐng)教、多實(shí)踐才有可能日趨完美。

總之，不囿于成見，不斷創(chuàng)新，是科學(xué)發(fā)展的不竭動(dòng)力，也是教育教學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵因素。作為一線教師，我們要注意在科學(xué)探究中滲透優(yōu)良品質(zhì)，并有意識(shí)地訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生這方面的品質(zhì)，使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到有效提升，使實(shí)驗(yàn)課堂充滿生機(jī)與活力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2012：33.

[2] 汪希清.實(shí)驗(yàn)室“硫燃燒實(shí)驗(yàn)”改進(jìn)及意義[J].科學(xué)教育研究，2015（3）：123.

[3] 賀瑞紅.從污染性角度談“硫燃燒”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].新課程（中學(xué)），2015（1）：18-19.

[4] 童昌.對(duì)硫分別在空氣和氧氣里燃燒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2013（1）：71-72.

[5] 楊國(guó)萍，齊俊林.硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的新方法[J].化學(xué)教學(xué)，2016（2）：69-71.

[6] 李德前，李為才，張玲.初中化學(xué)教材中“酸雨模擬”探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2011（7）：58-59.

（責(zé)任編輯 羅 艷）