徐丹丹，劉 翠

(1.徐州市科技中學(xué)，江蘇 徐州 221000;2;江蘇師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 徐州 221116)

中學(xué)化學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力、提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨?；瘜W(xué)實驗作為化學(xué)學(xué)科特色之一，在日常教學(xué)中的地位舉足輕重。怎樣提高課堂效率，在課堂上成功做好化學(xué)實驗以及最大化發(fā)揮實驗的教育教學(xué)功能是化學(xué)教師必須探索的問題。

1 實驗的價值及存在的問題

二氧化碳是初中化學(xué)階段所要學(xué)習(xí)的一種極其重要的元素化合物，二氧化碳的實驗室制法及性質(zhì)是初中現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)中8個重要的基礎(chǔ)實驗之一。通過這一系列實驗，學(xué)生可以認識二氧化碳的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，學(xué)習(xí)基本的實驗技能，了解二氧化碳對人類生活和生產(chǎn)的意義。

目前滬教版九年級化學(xué)上冊教材中這部分知識是安排兩課時，第1課時學(xué)習(xí)二氧化碳的性質(zhì)，二氧化碳氣體的制備安排在第2課時。人教版教材中是第1課時學(xué)習(xí)二氧化碳氣體的制取，第2課時學(xué)習(xí)二氧化碳的性質(zhì)。兩種教材均使用集氣瓶來收集儲存二氧化碳氣體。實際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)制取及驗證二氧化碳的有關(guān)性質(zhì)實驗時，由于反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳氣體速率較快，而且二氧化碳氣體長時間儲存在集氣瓶中容易逸散，會大大影響實驗效果。課堂上，老師們時常將二氧化碳的制取和性質(zhì)實驗聯(lián)在一起快速完成，然后再來討論相關(guān)的問題，這種方法一定程度上制約了學(xué)生實驗探究的樂趣，影響課堂教學(xué)效果?；蛘呓處熜枰n前準(zhǔn)備多瓶二氧化碳才能完成二氧化碳的性質(zhì)實驗，費時且浪費藥品。能否想辦法既不浪費藥品、又能給學(xué)生充分的探究時間，完成二氧化碳這一系列相關(guān)實驗?zāi)兀?/p>

筆者通過查閱網(wǎng)絡(luò)資源平臺發(fā)現(xiàn)，對二氧化碳的性質(zhì)實驗改進比較多，二氧化碳的實驗室制法改進有些也很有創(chuàng)意，但仍存在或多或少的不足。知識不應(yīng)該是割裂開的，實驗如果有連貫性，形成一組實驗教學(xué)效果也會更好?；谶@些考慮，從利于知識的整體性、全面性角度出發(fā)，筆者將這一系列實驗再作改進和創(chuàng)新設(shè)計。

2 實驗原理

制取二氧化碳：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

二氧化碳性質(zhì)：密度比空氣大，一般情況下不可燃、不支持燃燒，與水反應(yīng)生成碳酸，能使澄清的石灰水變渾濁。

3 實驗設(shè)計方案

3.1 實驗儀器、用品及藥品

電子秤、錐形瓶、1000mL燒杯、玻璃片、氣球、膠塞、導(dǎo)管、玻璃活塞、坩堝鉗、試管、火柴、棉條、稀鹽酸、石灰石、飽和碳酸氫鈉溶液、氯化鈣固體、蒸餾水、澄清的石灰水、藍色石蕊試紙。

3.2 實驗裝置

(1)在二氧化碳氣體的制取裝置的直導(dǎo)氣管部位加裝一個玻璃活塞，上端安裝一個彩色的氣球，用于收集、貯存制取的氣體。氣球中貯存的氣體通過連接的玻璃活塞隨時取用，足夠順利完成二氧化碳的有關(guān)性質(zhì)實驗。

(2)直角導(dǎo)氣管連接一個干燥管，干燥管的前端放入浸有飽和NaHCO3溶液的棉花團，用于吸收除去揮發(fā)出來的氯化氫氣體，干燥管的圓球部分放入固體CaCl2，用于吸附二氧化碳氣體中混有的水分，獲得干燥純凈的二氧化碳，以利于后續(xù)實驗的順利完成。

(1)用氣球收集、貯存氣體，取用方便，利于完成后續(xù)實驗。

(2)用干燥管除去HCl氣體和水蒸氣，制得的二氧化碳氣體更純凈。

4 教學(xué)設(shè)計方案

4.1 稱量燒杯中二氧化碳的質(zhì)量

教師活動

【實驗】(1)取1000mL大燒杯和玻璃片，放在電子秤上，然后將讀數(shù)清零。

(2)用大燒杯收集二氧化碳，并用燃著的火柴驗滿，蓋上玻璃片再放在電子秤上，稱量，讀出其質(zhì)量。然后移開玻璃片，讓學(xué)生觀察讀數(shù)的變化。

學(xué)生活動

觀察，記錄，思考

【回答】燒杯內(nèi)二氧化碳的質(zhì)量為0.667g，移開玻璃片，電子秤讀數(shù)不斷減小。

【思考】電子秤讀數(shù)為什么不斷減小？

設(shè)計意圖

用稱量數(shù)據(jù)的方法定量的驗證二氧化碳氣體的密度大于空氣，有效提高學(xué)生的感性認識。通過電子秤示數(shù)不斷變小，學(xué)生直觀感受到二氧化碳氣體的擴散，有助于學(xué)生“微粒觀”的形成。

4.2 驗證二氧化碳的密度大于空氣

教師活動

【實驗】把裝有空氣的兩只相同大小的氣球分別放入盛有二氧化碳氣體和空氣的兩只燒杯中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

學(xué)生活動

觀察現(xiàn)象，看到放入盛有二氧化碳氣體的燒杯中的氣球漂浮起來了。

設(shè)計意圖

通過對比實驗，學(xué)生直觀的感受到二氧化碳氣體的密度大于空氣，增強了實驗的趣味性。

4.3 二氧化碳氣體和水反應(yīng)

教師活動

【實驗】在一只試管上分別纏繞一段濕潤的和干燥的藍色石蕊試紙，然后放入盛有二氧化碳氣體的燒杯中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

學(xué)生活動

【回答】干燥的藍色石蕊試紙沒有變化，濕潤的藍色石蕊試紙變紅色，說明二氧化碳氣體和水反應(yīng)生成了酸性物質(zhì)。

設(shè)計意圖

創(chuàng)新的使用干、濕藍色石蕊試紙做對比實驗，通過不同的現(xiàn)象驗證二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，實驗效果明顯，操作簡單、直觀。取出試管片刻，可以看到變紅的石蕊試紙重新變回藍色，驗證碳酸不穩(wěn)定，易分解。連貫的實驗設(shè)計優(yōu)于教材上的處理，易于學(xué)生對知識的理解。

4.4 二氧化碳的滅火實驗

教師活動

【實驗】用坩鍋鉗夾著燃燒著的棉條的一端，慢慢放入盛有二氧化碳的燒杯中，然后再慢慢提起，最后把棉條全部放入燒杯中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

學(xué)生活動

觀察，思考，回答

【回答】火柱上的火焰由下向上慢慢熄滅，提起后，棉條由上到下慢慢復(fù)燃。二氧化碳具有不助燃、不可燃、密度大于空氣的性質(zhì)。

設(shè)計意圖

通過棉條火焰的逐漸熄滅和逐漸復(fù)燃，清晰演示二氧化碳能滅火的連續(xù)過程，可以反復(fù)操作，給學(xué)生充分觀察和思考的時間，加深學(xué)生對二氧化碳能滅火這一原理的理解。實驗中有趣的現(xiàn)象可以喚起學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生更好的融入課堂。

4.5 二氧化碳能和澄清的石灰水反應(yīng)

教師活動

【實驗】在裝滿二氧化碳氣體的集氣瓶中倒入少量澄清的石灰水，振蕩，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

【追問】如果捏起玻璃片，會發(fā)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生活動

觀察，思考，討論

【回答】澄清的石灰水變渾濁，集氣瓶可能會掉下來。

教師捏起玻璃片，集氣瓶沒有掉下來。

學(xué)生討論，集氣瓶為什么會吸在玻璃片上，不掉下來？

設(shè)計意圖

利用和學(xué)生預(yù)期不一樣的現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生主動的思考，讓學(xué)生直觀感受到集氣瓶內(nèi)外壓強的變化，進而得出二氧化碳能和澄清的石灰水反應(yīng)的性質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

5 實驗創(chuàng)新設(shè)計意義

(1)通過化學(xué)實驗設(shè)計的優(yōu)化，增添化學(xué)實驗的趣味性，激發(fā)學(xué)生主動思考，加深學(xué)生對化學(xué)知識的理解。讓學(xué)生在實驗探究活動中領(lǐng)會創(chuàng)新精神，有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

(2)實驗教學(xué)的授課方式有利于學(xué)生體驗化學(xué)世界的奧秘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮實驗的教育功能，使學(xué)生的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃忧笾健?，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。

6 幾點說明

該實驗裝置(如下圖)還可以完成氧氣的相關(guān)實驗：氧氣的制取與儲存、實現(xiàn)細鐵絲在氧氣中持續(xù)燃燒等。用于完成氫氣的制取、儲存及氫氣的性質(zhì)實驗，效果也很好。