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        分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)與思考

        2020-07-31 09:41:47龔虎
        化學(xué)教與學(xué) 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(jìn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié),采用實(shí)驗(yàn)室常用儀器如表面皿、漏斗、導(dǎo)管、具支試管和試管等,對(duì)分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn),取得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

        關(guān)鍵詞:分子運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

        文章編號(hào):1008-0546(2020)06-0096-02 中圖分類(lèi)號(hào):G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.026

        一、問(wèn)題的提出

        人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)49頁(yè)“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(gè)大燒杯罩住A、B兩個(gè)小燒杯,然后觀(guān)察現(xiàn)象。希望通過(guò)此實(shí)驗(yàn)探究,讓學(xué)生觀(guān)察到燒杯A中酚酞溶液變紅,得到“分子總是在不斷運(yùn)動(dòng)的”的結(jié)論。然而筆者在教學(xué)中卻發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,例如(1)藥品用量大,濃氨水實(shí)際使用時(shí)都是隨手倒,多數(shù)時(shí)候多于5mL;(2)污染有點(diǎn)嚴(yán)重,在使用濃氨水過(guò)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(xué)實(shí)在受不了;(3)時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng),1.5min溶液表面才有微微的紅色,5min只有前面3、4排的同學(xué)能看到現(xiàn)象,即使10min也不能保證班級(jí)最后一排同學(xué)能看到紅色;(4)移動(dòng)不方便,一個(gè)大燒杯罩著兩個(gè)小燒杯,不方便將裝置移動(dòng)到教室后面,從而影響后排同學(xué)觀(guān)察想象;(5)實(shí)驗(yàn)功能單一,該實(shí)驗(yàn)只能探究“分子是在不斷運(yùn)動(dòng)的”,而不能探究分子運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系。為此筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)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(wèn)題后,筆者立即通過(guò)百度學(xué)術(shù)和中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的查詢(xún),發(fā)現(xiàn)很多教師對(duì)分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。通過(guò)分析比較,發(fā)現(xiàn)大致分為下列三類(lèi):

        1.用新藥品改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

        杜玉芬等在大試管中加入1/2體積的酒精,再取一個(gè)大小合適的單孔橡膠塞,在橡膠塞上固定一個(gè)自制的酒精測(cè)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(jì)出7種新的實(shí)驗(yàn)方案,以期提供更好的范例。

        2.用生活用品改進(jìn)買(mǎi)驗(yàn)

        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(guān)察現(xiàn)象;潘國(guó)榮等在小藥瓶的膠蓋凹心處塞一團(tuán)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(guān)察現(xiàn)象,或在小藥瓶中放置高低棉簽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

        3.用實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)儀器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

        姚亮發(fā)等提出,將濕潤(rùn)過(guò)酚酞的棉花分別放到具支試管和試管中,打開(kāi)止水夾,用注射器注入濃氨水,觀(guān)察現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(guān)上述改進(jìn)方案,無(wú)不給予筆者啟迪,給人以靈感。這些研究者在對(duì)裝置小型化、綠色化、直觀(guān)化等方面做出了可喜的改進(jìn)。但筆者還是發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題:(1)有些藥品在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室很難找到,例如變色硅膠、汽油、氯化鈷試紙等等,同時(shí)現(xiàn)階段化學(xué)藥品采購(gòu)還比較困難;(2)有些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中人為地使用生活用品替代玻璃儀器,淡化了化學(xué)味;(3)有些改進(jìn)方案中某些用品需要特殊制作,例如酒精檢測(cè)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(jìn)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)現(xiàn)象時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng),例如張亭老師的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。為此筆者吸取這些文獻(xiàn)中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐總結(jié),最終形成如下實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案。

        三、實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)

        1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1

        (1)實(shí)驗(yàn)用品

        表面皿、250mL燒杯、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實(shí)驗(yàn)裝置,如圖1所示。

        (3)實(shí)驗(yàn)步驟

        ①取干凈的表面皿,放兩小團(tuán)脫脂棉;

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

        ③迅速蓋上燒杯,觀(guān)察現(xiàn)象。

        2.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2

        (1)實(shí)驗(yàn)用品

        漏斗、單孔塞、脫脂棉、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實(shí)驗(yàn)裝置,如圖2所示。

        (3)實(shí)驗(yàn)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(guān)察現(xiàn)象。

        3.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)3

        (1)實(shí)驗(yàn)用品

        玻璃導(dǎo)管、棉簽、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實(shí)驗(yàn)裝置,如圖3所示。

        (3)實(shí)驗(yàn)步驟

        ①取一截玻璃導(dǎo)管放在桌面上;

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

        ③觀(guān)察現(xiàn)象。

        4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)4

        (1)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置,如圖4所示。

        (3)實(shí)驗(yàn)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(tuán)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(kāi)彈簧夾,觀(guān)察現(xiàn)象。

        5.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)5

        (1)實(shí)驗(yàn)用品

        試管、脫脂棉、橡膠塞、濃氨水、酚酞溶液

        (2)實(shí)驗(yàn)裝置,如圖5所示。

        (3)實(shí)驗(yàn)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(jìn)試管內(nèi),塞緊橡膠塞;

        ③觀(guān)察現(xiàn)象

        四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的總結(jié)

        1.相比于教科書(shū)上的實(shí)驗(yàn),筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn):藥品用量少、儀器易得、環(huán)保、現(xiàn)象明顯、時(shí)間短、操作方便、可移動(dòng)、可探究分子運(yùn)動(dòng)與溫度關(guān)系。

        2.借助于實(shí)驗(yàn)室常用的儀器和藥品,就能很好地探究分子運(yùn)動(dòng),實(shí)在沒(méi)有必要使用初中化學(xué)永遠(yuǎn)不會(huì)用到的藥品,更沒(méi)有必要組裝復(fù)雜的裝置或用生活用品來(lái)替代,“化繁為簡(jiǎn)”應(yīng)該成為大家改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的追求之一。

        3.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作肯定還會(huì)聞到少量的刺激性氣味,但它的刺激程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般的爆竹污染,完全沒(méi)有必要過(guò)于緊張,況且這本身也是師生親近化學(xué)、體驗(yàn)化學(xué)的機(jī)會(huì)。

        4.筆者將這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)用于教學(xué)實(shí)踐,其中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)1、2和3收到了老師和同學(xué)們的更多好評(píng),他們認(rèn)為操作更簡(jiǎn)單、更方便,現(xiàn)象也明顯。筆者建議演示實(shí)驗(yàn)用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2,學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)采用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)3。

        五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的思考

        “分子是不斷運(yùn)動(dòng)的”是普遍規(guī)律,濃氨水分子能運(yùn)動(dòng)到酚酞那里而使酚酞變紅,那酚酞分子能否也能運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)方案和筆者的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)即使放置三天也沒(méi)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(méi)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(guò)中國(guó)知網(wǎng)查詢(xún)文獻(xiàn),只發(fā)現(xiàn)了張花等在“探究分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”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(yán)格按照他們的實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),可惜也沒(méi)能再現(xiàn)想要看的結(jié)果。筆者研究了一個(gè)月,也沒(méi)有成功,實(shí)屬遺憾。如果有讀者對(duì)此問(wèn)題也感興趣,希望在不久的將來(lái)能看到您的成果。

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