西華師范大學(xué)化學(xué)教育研究所(637000) 何 晴 文豐玉

1 “可樂生火”實(shí)驗(yàn)

CO2與Na2O2的反應(yīng)屬于教材要求學(xué)生掌握的重要知識點(diǎn)，課本中只給出了反應(yīng)原理，并未進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。筆者以魔術(shù)的形式將該實(shí)驗(yàn)展示給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，使學(xué)生了解并掌握該實(shí)驗(yàn)原理。

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

作為常見的碳酸飲料，可樂中的CO2含量占70%～80%。在搖動裝有可樂的塑料瓶時(shí)，會產(chǎn)生大量的CO2。Na2O2與CO2發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)原理為：2CO2＋2Na2O2＝2Na2CO3＋O2↑。反應(yīng)過程中，棉花劇烈燃燒。根據(jù)燃燒三要素，引導(dǎo)學(xué)生得出反應(yīng)釋放出大量熱量和有氧氣產(chǎn)生的結(jié)論，從而更好地理解該反應(yīng)原理。

1.2 實(shí)驗(yàn)用品

石棉網(wǎng)、三角架、鑷子、脫脂棉、橡膠導(dǎo)管、止水夾、塑料瓶、藥匙、玻璃管、一瓶密封的可樂、Na2O2。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)將橡膠導(dǎo)管一端塞入打有小孔的塑料瓶蓋中，另一端連接塞有一小團(tuán)棉花的玻璃管，并將止水夾夾在導(dǎo)管上。

(2)取2藥匙Na2O2平鋪在較薄的脫脂棉上，將脫脂棉對折幾次后置于石棉網(wǎng)上。

(3)將150mL可樂迅速倒入塑料瓶中，擰緊瓶塞后立即左右搖動塑料瓶。觀察到塑料瓶中有大量的氣體產(chǎn)生，打開止水夾，將玻璃管對準(zhǔn)棉花(見圖1)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖1 “可樂生火”實(shí)驗(yàn)

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與反思

塑料瓶中產(chǎn)生大量氣體，包有Na2O2的脫脂棉劇烈燃燒。為防止可樂進(jìn)入導(dǎo)管影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，塞一小團(tuán)棉花，起到吸收水蒸氣的作用。用直觀的現(xiàn)象解釋反應(yīng)原理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2 “開開辨三體”實(shí)驗(yàn)

課本中給出了“單晶硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料”這一結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)從導(dǎo)電性出發(fā)，自制單刀三擲開關(guān)，設(shè)計(jì)了辨別導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三者的趣味實(shí)驗(yàn)，旨在幫助學(xué)生認(rèn)識硅以及半導(dǎo)體材料在日常生活的重要作用。

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)固體能帶理論可知，三者的導(dǎo)電性差異取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)。根據(jù)并聯(lián)電路中小燈泡的明亮程度辨別三者，加強(qiáng)學(xué)生對半導(dǎo)體的認(rèn)識。

2.2 實(shí)驗(yàn)用品

2節(jié)干電池、電池槽、小燈泡、二極管(硅制)、小木條、銅片、螺絲若干、導(dǎo)線若干、電路板、開關(guān)。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)分別用2根導(dǎo)線連接銅片、小木條、小燈泡。

(2)將2節(jié)干電池固定在電路板上的電池槽中，小燈泡的一根導(dǎo)線連接電池正極，另一根導(dǎo)線連接開關(guān)。

(3)用3個(gè)螺絲分別將連接銅片、木條、二極管的一端固定，再用一個(gè)螺絲將三者的另一端用導(dǎo)線固定在一起，實(shí)現(xiàn)單刀三擲開關(guān)的制作，并在該螺絲處連1根導(dǎo)線至電源負(fù)極，完成該電路的連接(見圖2)。

(4)將開關(guān)置于不同的螺絲上，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)記錄見表1。

圖2 實(shí)驗(yàn)電路連接圖

表1 導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)記錄單

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與反思

通過小燈泡的明亮程度，學(xué)生能直觀感受到三者在導(dǎo)電性能上的差異，對物質(zhì)硅有了初步認(rèn)識。

3 “紅瓶子”實(shí)驗(yàn)

氮為重要的無機(jī)元素，在自然界中以多種形式存在。以氨氣為代表，通過觀察錐形瓶中溶液顏色和天平讀數(shù)的變化，引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)氨氣的部分化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步理解質(zhì)量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。

3.1 實(shí)驗(yàn)原理

3.2 實(shí)驗(yàn)用品

大試管、橡膠塞、直形導(dǎo)管、50mL錐形瓶、膠頭滴管、電子天平(0.01g)、5mL注射器、藥匙、濃氨水、固體NaOH、蒸餾水、酚酞試劑。

3.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)取一藥匙NaOH固體于干燥的試管中，向其中加入3mL濃氨水，將產(chǎn)生的氨氣收集在錐形瓶中，并用橡膠塞塞緊。

(2)用注射器吸取5mL酚酞試劑，豎直插入錐形瓶橡膠塞的正中間。

(3)電子天平調(diào)零后，將錐形瓶放在托盤的正中間，待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見圖3)。慢慢推動注射器活塞，觀察錐形瓶中的顏色并記錄天平的讀數(shù)(見圖4)。

圖3 反應(yīng)前

圖4 反應(yīng)后

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與反思

向錐形瓶中注入酚酞溶液時(shí)，錐形瓶中的溶液立即變?yōu)榧t色；電子天平上的讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)開始前保持一致。由此驗(yàn)證了質(zhì)量守恒定律，學(xué)生能得出氨氣和水發(fā)生發(fā)應(yīng)后的水溶液呈堿性的結(jié)論，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)氨氣知識奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)，挖掘教材中不同形式實(shí)驗(yàn)的功能，讓學(xué)生真正意義上參與實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、熱愛實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而熱愛化學(xué)。趣味實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行能幫助學(xué)生更好地掌握知識點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，充分感受實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中獨(dú)特的魅力與價(jià)值。