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        分子運動實驗的再改進與思考

        2020-07-31 09:41:47龔虎
        化學教與學 2020年6期
        關(guān)鍵詞:脫脂棉酚酞氨水

        龔虎

        摘要:作者在已有改進實驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)過實踐總結(jié),采用實驗室常用儀器如表面皿、漏斗、導管、具支試管和試管等,對分子運動實驗進行再改進,取得了非常好的實驗效果。

        關(guān)鍵詞:分子運動;實驗改進

        文章編號:1008-0546(2020)06-0096-02 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.026

        一、問題的提出

        人教版九年級化學上冊49頁“探究”中提出,在小燒杯A中盛放酚酞溶液,在小燒杯B中加入約5mL濃氨水,用一個大燒杯罩住A、B兩個小燒杯,然后觀察現(xiàn)象。希望通過此實驗探究,讓學生觀察到燒杯A中酚酞溶液變紅,得到“分子總是在不斷運動的”的結(jié)論。然而筆者在教學中卻發(fā)現(xiàn)了一些問題,例如(1)藥品用量大,濃氨水實際使用時都是隨手倒,多數(shù)時候多于5mL;(2)污染有點嚴重,在使用濃氨水過程中,由于藥品用量大、裝置不密閉,揮發(fā)出大量氨氣,演示老師和前排同學實在受不了;(3)時間有點長,1.5min溶液表面才有微微的紅色,5min只有前面3、4排的同學能看到現(xiàn)象,即使10min也不能保證班級最后一排同學能看到紅色;(4)移動不方便,一個大燒杯罩著兩個小燒杯,不方便將裝置移動到教室后面,從而影響后排同學觀察想象;(5)實驗功能單一,該實驗只能探究“分子是在不斷運動的”,而不能探究分子運動與溫度的關(guān)系。為此筆者對該實驗產(chǎn)生了興趣,取得了一些成果,希望與各位讀者分享。

        二、相關(guān)的研究

        發(fā)現(xiàn)問題后,筆者立即通過百度學術(shù)和中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫,進行相關(guān)文獻的查詢,發(fā)現(xiàn)很多教師對分子運動實驗進行了新的設(shè)計和改進。通過分析比較,發(fā)現(xiàn)大致分為下列三類:

        1.用新藥品改進實驗

        杜玉芬等在大試管中加入1/2體積的酒精,再取一個大小合適的單孔橡膠塞,在橡膠塞上固定一個自制的酒精測試試紙;馬逸群等選用水和變色硅膠、汽油和高錳酸鉀溶液等藥品設(shè)計出7種新的實驗方案,以期提供更好的范例。

        2.用生活用品改進買驗

        周廣等將蘸有酚酞溶液的物品放人塑料瓶(如5L塑料油瓶等)中,密封,然后用注射器吸取0.1mL濃氨水注入到塑料瓶中,觀察現(xiàn)象;潘國榮等在小藥瓶的膠蓋凹心處塞一團吸有酚酞的脫脂棉,再在小藥瓶瓶底滴一滴濃氨水,蓋好膠蓋,觀察現(xiàn)象,或在小藥瓶中放置高低棉簽進行實驗。

        3.用實驗室常見儀器改進實驗

        姚亮發(fā)等提出,將濕潤過酚酞的棉花分別放到具支試管和試管中,打開止水夾,用注射器注入濃氨水,觀察現(xiàn)象,實驗結(jié)束后,再注入稀硫酸消除污染;張亭等提出,將一支試管中加入2mL濃氨水,在另一支試管中加人滴有酚酞的蒸餾水2mL,用導管將兩支試管連接,其中一端伸入酚酞溶液中,另一端則不需要。

        縱觀上述改進方案,無不給予筆者啟迪,給人以靈感。這些研究者在對裝置小型化、綠色化、直觀化等方面做出了可喜的改進。但筆者還是發(fā)現(xiàn)了一些問題:(1)有些藥品在初中化學實驗室很難找到,例如變色硅膠、汽油、氯化鈷試紙等等,同時現(xiàn)階段化學藥品采購還比較困難;(2)有些改進實驗中人為地使用生活用品替代玻璃儀器,淡化了化學味;(3)有些改進方案中某些用品需要特殊制作,例如酒精檢測試紙等;(4)有些方案中裝置復(fù)雜,操作不便等等;(5)有些改進實驗再現(xiàn)現(xiàn)象時間有點長,例如張亭老師的改進實驗。為此筆者吸取這些文獻中改進實驗的優(yōu)缺點,經(jīng)過多次實踐總結(jié),最終形成如下實驗改進方案。

        三、實驗再改進

        1.實驗改進1

        (1)實驗用品

        表面皿、250mL燒杯、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實驗裝置,如圖1所示。

        (3)實驗步驟

        ①取干凈的表面皿,放兩小團脫脂棉;

        ②先在一個脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液,然后在另一個脫脂棉上滴兩滴濃氨水;

        ③迅速蓋上燒杯,觀察現(xiàn)象。

        2.實驗改進2

        (1)實驗用品

        漏斗、單孔塞、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實驗裝置,如圖2所示。

        (3)實驗步驟

        ①在脫脂棉上滴兩滴酚酞溶液,將有酚酞部位的脫脂棉朝下放人漏斗中;

        ②快速將帶有漏斗的橡膠塞塞在有濃氨水的試劑瓶上,塞緊;

        ③觀察現(xiàn)象。

        3.實驗改進3

        (1)實驗用品

        玻璃導管、棉簽、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實驗裝置,如圖3所示。

        (3)實驗步驟

        ①取一截玻璃導管放在桌面上;

        ②將一支棉簽浸濕酚酞溶液,從玻璃導管一端伸人,將另一支棉簽浸濕濃氨水,從導管另一端伸入;

        ③觀察現(xiàn)象。

        4.實驗改進4

        (1)實驗用品

        兩支具支試管、脫脂棉、橡膠塞、彈簧夾、膠皮管、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實驗裝置,如圖4所示。

        (3)實驗步驟

        ①將兩支具支試管用膠皮管連接,并用彈簧夾夾緊;

        ②將兩小團脫脂棉分別放人具支試管中,分別滴加兩滴濃氨水、酚酞,塞緊橡膠塞;

        ③打開彈簧夾,觀察現(xiàn)象。

        5.實驗改進5

        (1)實驗用品

        試管、脫脂棉、橡膠塞、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實驗裝置,如圖5所示。

        (3)實驗步驟

        ①在試管中滴兩滴濃氨水,用橡膠塞夾緊;

        ②在脫脂棉上滴兩滴酚酞,將脫脂棉(有酚酞溶液部位朝向試管底)塞進試管內(nèi),塞緊橡膠塞;

        ③觀察現(xiàn)象

        四、實驗改進后的總結(jié)

        1.相比于教科書上的實驗,筆者的改進實驗具有以下優(yōu)點:藥品用量少、儀器易得、環(huán)保、現(xiàn)象明顯、時間短、操作方便、可移動、可探究分子運動與溫度關(guān)系。

        2.借助于實驗室常用的儀器和藥品,就能很好地探究分子運動,實在沒有必要使用初中化學永遠不會用到的藥品,更沒有必要組裝復(fù)雜的裝置或用生活用品來替代,“化繁為簡”應(yīng)該成為大家改進實驗時的追求之一。

        3.改進后的實驗操作肯定還會聞到少量的刺激性氣味,但它的刺激程度遠遠低于一般的爆竹污染,完全沒有必要過于緊張,況且這本身也是師生親近化學、體驗化學的機會。

        4.筆者將這些改進實驗用于教學實踐,其中改進實驗1、2和3收到了老師和同學們的更多好評,他們認為操作更簡單、更方便,現(xiàn)象也明顯。筆者建議演示實驗用改進實驗2,學生分組實驗采用改進實驗3。

        五、實驗改進后的思考

        “分子是不斷運動的”是普遍規(guī)律,濃氨水分子能運動到酚酞那里而使酚酞變紅,那酚酞分子能否也能運動到濃氨水那里而變紅嗎?引起了筆者的好奇心,為此筆者分別按照課本實驗方案和筆者的改進實驗進行實驗,發(fā)現(xiàn)即使放置三天也沒有看到濃氨水變紅。那升高溫度是否可以呢?筆者取1mL酚酞溶液于試管中,再在試管中部塞入浸有濃氨水的脫脂棉,試管口用氣球套上密封,分別用熱水加熱和酒精燈加熱,都沒有發(fā)現(xiàn)浸有濃氨水的脫脂棉變紅。那有其它方法嗎?筆者通過中國知網(wǎng)查詢文獻,只發(fā)現(xiàn)了張花等在“探究分子運動實驗的改進”中有所闡述,她們提出,在外套試管底部放人浸有酚酞酒精溶液的脫脂棉,在內(nèi)套試管底部放人浸有濃氨水的脫脂棉,在外套試管口套上橡膠指套,加熱浸有酚酞的脫脂棉部位,筆者嚴格按照他們的實驗步驟和注意事項進行多次實驗,可惜也沒能再現(xiàn)想要看的結(jié)果。筆者研究了一個月,也沒有成功,實屬遺憾。如果有讀者對此問題也感興趣,希望在不久的將來能看到您的成果。

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