徐靜

[摘要]微型化學(xué)實驗正以其獨特的有效性和節(jié)能性逐漸廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中。文章以玻璃w管為例，講述其在不同實驗中的應(yīng)用和對實驗的改進，充分說明微型實驗器材在科學(xué)實驗教學(xué)中的優(yōu)點，并從某些應(yīng)用的局限性分析了微型化學(xué)實驗需要關(guān)注的一些注意點。

[關(guān)鍵詞]微型化學(xué)實驗;玻璃w管;科學(xué)實驗;有效性

[中圖分類號]G633.98[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0095-02

科學(xué)是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多科學(xué)知識都是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，通過認真總結(jié)和思考得來的。微型實驗教學(xué)是一種新的教學(xué)方法，是實驗教學(xué)的一種變革。如何走進“微型”世界，將探究性實驗與微型實驗相結(jié)合，提高科學(xué)實驗的有效性，是科學(xué)教學(xué)研究的主要方向。目前，微型化學(xué)實驗正以其獨特的優(yōu)勢逐漸廣泛應(yīng)用于科學(xué)課堂教學(xué)中。本文主要探討微型化學(xué)實驗的具體應(yīng)用。

一、微型化學(xué)實驗分析

微型化學(xué)實驗指用少量的化學(xué)藥品就可達到相同甚至更好的效果的實驗方法與技術(shù)。微型化學(xué)實驗，在長期的反復(fù)實踐和廣泛的醞釀過程中，越來越受到教育工作者的關(guān)注和青睞。微型化學(xué)實驗的特點是體積小、時間短、反應(yīng)速率快、現(xiàn)象明顯、操作簡單、安全性高、操作機會多、趣味性高、用藥少、污染低。微型化學(xué)實驗無論是對于演示實驗還是學(xué)生分組實驗，都有獨特的作用。微型化學(xué)實驗以“實驗”為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生探究能力為目的，能使學(xué)生的學(xué)習(xí)具有更強的探究性，可以使學(xué)生更有自主性，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。微型化學(xué)實驗可利用廢棄物或身邊廉價的物品來自制教具，改進實驗器材，使實驗現(xiàn)象更明顯。現(xiàn)以玻璃W管在微型化學(xué)實驗中的應(yīng)用實例來進行具體展示。

二、微型化學(xué)實驗的具體應(yīng)用

[案例一]檢驗蠟燭燃燒后的產(chǎn)物

實驗原型：

如圖1在蠟燭火焰上方罩一個干燥的燒杯，如圖2在蠟燭火焰上方罩一個內(nèi)壁蘸有石灰水的燒杯。

預(yù)期現(xiàn)象：干燥的燒杯內(nèi)壁有小水珠出現(xiàn)，蘸有石灰水的燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)石灰水變渾濁的現(xiàn)象。

實驗不足之處：（1）圖1用燒杯收集水蒸氣時不易操作：若是燒杯位置太高，水蒸氣會“逃”走，不易在燒杯內(nèi)壁液化，從而收集困難;若是燒杯位置太低，則會使燒杯溫度過高，不易用手拿，而且即使燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)了水珠，若是加熱時間過長，水又會被蒸發(fā)走了。（2）圖2檢驗二氧化碳時，雖然涂抹了一層石灰水，但是石灰水量過少，使得石灰水變渾濁的現(xiàn)象不明顯，又因為Ca（OH）₂的溶解度隨溫度的升高而下降，所以即使有時會出現(xiàn)白色固體，也有可能是因為加熱過程溫度升高，或者水分蒸干后Ca（OH）₂固體析出導(dǎo)致，因此對實驗結(jié)論有干擾。

微型實驗驗證：

利用頸部斷裂且廢棄的長頸漏斗，將其頸部在酒精噴燈上彎曲成如圖3中3的直角形狀，再用一根玻璃導(dǎo)管也在酒精噴燈上吹捏成w的形狀，再按圖3進行連接。

實驗時，在彎曲處2中放入少量澄清石灰水，適當調(diào)整高度后點燃蠟燭，注意本實驗蠟燭不宜過長。隨著反應(yīng)的進行，可以看到彎曲處1中有少量水蒸氣冷凝，彎曲處2中的澄清石灰水變渾濁。

微型實驗優(yōu)點：（1）操作簡便，用鐵架臺固定后安全系數(shù)高;（2）用廢棄的長頸漏斗做實驗器材可達到廢物利用的目的;（3）彎曲處2中的石灰水量比燒杯內(nèi)壁涂的石灰水更多，收集的燃燒產(chǎn)物更充分，因此實驗現(xiàn)象更明顯。

結(jié)合實驗中的“玻璃W管”再思考：實驗室制取二氧化碳是否也可微型化？

[案例二]實驗室制取二氧化碳

實驗原型：

如圖4連接實驗裝置，等到產(chǎn)生氣泡一段時間后再收集二氧化碳。

實驗不足之處：（1）裝置易漏氣。長頸漏斗無活塞關(guān)閉，所以在加藥品初期，由于長頸漏斗頸部未伸入液面下，就會使裝置漏氣，因此用該裝置制取二氧化碳，所需藥品量較多，浪費較大。（2）不易判斷裝氣時間。錐形瓶容積較大，裝置內(nèi)原有空氣量多，收集二氧化碳只能等氣泡產(chǎn)生一段時間后進行，但并無明顯現(xiàn)象說明空氣已經(jīng)排盡。

微型實驗制取：

如圖5的裝置所示，微型塑料滴管中加稀鹽酸，“玻璃W管”內(nèi)分別加石灰石和澄清石灰水，實驗時可以先看到澄清石灰水變渾濁后，再收集二氧化碳。

微型實驗優(yōu)點：（1）微型塑料滴管可使用生活中的眼藥水瓶，其作用與圖3中的長頸漏斗相同，同樣可達到廢物利用的目的。（2）當彎曲處的澄清石灰水變渾濁且現(xiàn)象明顯時，預(yù)示著可開始收集二氧化碳，收集信號明確。（3）鹽酸、石灰石、澄清石灰水的用量都很少，經(jīng)濟省時。

注意：本實驗中由于玻璃W管比較細，所以石灰石的顆粒應(yīng)盡量細小，且本裝置只適合制取少量二氧化碳。

[案例三]高錳酸鉀制取氧氣

實驗原型（如圖6）：

預(yù)期現(xiàn)象：高錳酸鉀受熱分解產(chǎn)生氧氣。

實驗不足之處：（1）實驗所需藥品量大。（2）實驗中試管口得塞一團棉花以防止高錳酸鉀固體顆粒進入到導(dǎo)管口，使導(dǎo)管堵塞。

微型實驗改進：

圖7中玻璃w管左側(cè)可以事先用塑料紙封住，1位置裝上高錳酸鉀，2位置裝少量水，實驗時可以在玻璃w管右側(cè)用衛(wèi)生香檢驗產(chǎn)生的氧氣，并收集。

微型實驗優(yōu)點：（1）實驗器材簡單，w形狀的彎管可以防止高錳酸鉀固體顆料進入到導(dǎo)管中，故不需要塞棉花。（2）實驗藥品用量少，起到節(jié)約的作用。（3）圖中2位置加水類似于將原來大試管的試管口略向下傾斜，可防止管內(nèi)原有的水蒸氣遇冷液化成小水滴后使玻璃管破裂。（4）氧氣檢驗的簡單、方便，用衛(wèi)生香直接在玻璃w管右側(cè)檢驗即可。

“玻璃W管”的進一步改進：

[案例四]氫氣還原氧化銅實驗

實驗原型（如圖8）：

預(yù)期現(xiàn)象：黑色的氧化銅粉末變成紫紅色，試管口有小水珠出現(xiàn)，說明氫氣能把氧化銅還原成銅，并生成水。

實驗不足之處：（1）實驗器材復(fù)雜，實驗藥品用量多。（2）連接裝置時若不小心未把試管口略向下傾斜，會使小水珠倒流，使試管破裂。

微型實驗改進：

圖9中微型滴管（眼藥水瓶）中加稀鹽酸或稀硫酸，彎曲處1中加鋅粒小顆粒，彎曲處2中加氧化銅粉末;擠壓微型滴管使稀鹽酸或稀硫酸進入彎曲處1，與鋅粒反應(yīng);一段時間后，點燃彎曲處2的酒精燈，加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色的氧化銅變成紫紅色，彎曲處3會有小水珠滑落。

微型實驗優(yōu)點：（1）實驗器材少而簡單，實驗藥品用量大大減少。（2）操作簡單，減少實驗的危險性。

從以上實驗案例可以發(fā)現(xiàn)，玻璃W管不管是對于一般的固體分解反應(yīng)、固液反應(yīng)，還是對于液液反應(yīng)來制取少量氣體及氣體性質(zhì)的驗證，加熱或不加熱都適用，其優(yōu)點顯而易見，尤其適用于某些邊講邊做和一些有毒有害氣體的制取或驗證實驗。

但是，在使用玻璃w管時應(yīng)注意：（1）玻璃w管并不是所有化學(xué)實驗都適用，建議玻璃w管與常規(guī)實驗儀器互相補充使用。（2）由于玻璃W管較小，所以只適用于氣體檢驗或制取少量氣體。（3）在班級人數(shù)較多的情況下，教師使用玻璃w管做演示實驗得有選擇性，對于某些需要加熱的實驗，當不易移動裝置時，盡量不選擇它做演示。

微型化學(xué)實驗正逐步走進常規(guī)的課堂教學(xué)，玻璃w管的使用也被教師不斷探索著，如果我們能發(fā)揮它的優(yōu)點，彌補它的不足，相信它在初中科學(xué)教學(xué)中會有更廣闊的應(yīng)用前景。