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        基于實(shí)際教學(xué)條件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

        2022-05-04 22:02:52鄧福濤
        中學(xué)理科園地 2022年2期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新意識(shí)

        鄧福濤

        摘 ? 要:氯氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),為了提升課堂效率,采用微型化設(shè)計(jì)思路,嘗試?yán)脤W(xué)?,F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器創(chuàng)新使用,開發(fā)一系列微型化教具。實(shí)際教學(xué)中使用這些改進(jìn)微型化教具效果良好,能提高課堂效率,提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),落實(shí)新課標(biāo)提出的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”。

        關(guān)鍵詞:自制教具;微型實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新意識(shí)

        1 ?問題的提出

        Cl2實(shí)驗(yàn)室制取及其化合物性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的重難點(diǎn),一直備受高考試題命題者青睞。但人教版教材《化學(xué)1(必修)》P32介紹瑞典科學(xué)家舍勒制取氯氣的方法,即二氧化錳和濃鹽酸共熱[ 1 ]:

        MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+ Cl2↑+2H2O

        實(shí)際教學(xué)中,筆者發(fā)現(xiàn)此方法存在不足的地方如表1所示。

        如何采用更加方便、快捷、環(huán)保的方法,同時(shí)發(fā)揮學(xué)生主體性來完成該實(shí)驗(yàn)室制法是本文將要探討的問題。

        2 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

        2.1 ?氯氣的制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理

        (1)氯氣的制取實(shí)驗(yàn)原理

        2KMnO4+16HCl=5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O

        (2)氯氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理

        Cl2+H2O=HCl+HClO

        Cl2+2KBr=2KCl+Br2

        Cl2+2KI=2KCl+I2

        2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

        2.2 ?制取裝置及改進(jìn)裝置

        現(xiàn)行高中人教版《化學(xué)1(必修)》教材中,采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)室裝置制備氯氣。現(xiàn)行課本中氯氣的制取裝置,存在著裝置多、組裝復(fù)雜、氯氣易泄露的危險(xiǎn)。之前有不少教師做了大量研究及相關(guān)實(shí)驗(yàn)改進(jìn),不過有些實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新型裝置可重復(fù)性操作成功率較低[ 2-3 ]。筆者在參考已有的研究基礎(chǔ)上,基于所在學(xué)校實(shí)際實(shí)驗(yàn)室儀器條件,師生從環(huán)保簡(jiǎn)約角度出發(fā),采用微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,共同開發(fā)多套自制實(shí)驗(yàn)教具。這些自制教具可重復(fù)操作強(qiáng),大部分學(xué)校均具備實(shí)驗(yàn)儀器條件,下面以其中一套如圖2所示自制教具予以闡述。這套自制教具曾經(jīng)在2015年10月廈門第一中學(xué)舉行第十五屆化學(xué)年會(huì)暨第 12 屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新研討會(huì)上獲獎(jiǎng),李宏春等文章曾經(jīng)有對(duì)該教具大致介紹,但沒有具體課堂教學(xué)操作[ 3 ]。

        2.3 ?實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

        (1)儀器:250 ml廣口瓶、小玻璃瓶、帶注射針頭的橡皮塞、長(zhǎng)泡沫條、藥匙、小刀,紅紙、濾紙條、KI淀粉試紙、藍(lán)色石蕊試紙。

        (2)藥品:0.1 mol/L KBr溶液、6 mol/L 鹽酸(3-4 mL)、KMnO4固體(0.1-0.2 g)、Ca(OH)2固體(少許)、蒸餾水。

        3 ?實(shí)驗(yàn)步驟

        如圖2所示組裝好裝置:

        (1)用藥匙取約3 g氫氧化鈣粉末鋪在250 ml廣口瓶底部,隨后向該粉末滴加少許蒸餾水并用玻璃棒輕輕攪拌至呈乳狀。

        (2)先用藥匙取0.1-0.2 g KMnO4固體與小玻璃瓶中底部,然后用鑷子取小玻璃管輕輕放入250 ml廣口瓶底部,并固定好。

        (3)準(zhǔn)備一細(xì)長(zhǎng)的梯形泡沫條,先用美工刀割成若干小縫,縫與縫大約間隔1.5 cm距離;同時(shí)用紅色水筆標(biāo)記位置1、2、3、4;隨后輕輕將潤(rùn)濕的KI淀粉試紙鑲嵌位置1、藍(lán)色石蕊試紙鑲嵌位置2、浸有0.1 mol/L KBr溶液的濾紙條鑲嵌位置3、潤(rùn)濕的紅紙鑲嵌位置4。

        (4)用鑷子輕輕將準(zhǔn)備好的泡沫條小心地放入250 ml廣口瓶中并固定,與小玻璃瓶適當(dāng)保持位置。

        (5)先把注射器固定在橡皮塞中,隨后用該注射器吸取6 mol/L鹽酸大約3 mL,并小心地將橡皮塞固定在廣口瓶(帶橡膠手套)。

        (6)輕輕推注射器活塞,慢慢把6 mol/L鹽酸通過注射器針頭逐滴滴入到小玻璃瓶中,隨后反應(yīng)開始,注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做好記錄。

        4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。

        (1)當(dāng)鹽酸滴加到KMnO4中時(shí),立即產(chǎn)生黃綠色氣體;

        (2)四處出現(xiàn)的現(xiàn)象各不一樣,具體如表2所示。

        備注:多余的Cl2用Ca(OH)2固體吸收,此原理也應(yīng)用于工業(yè)制漂白粉。

        5 ?實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

        (1)實(shí)驗(yàn)裝置器材少且常見,多數(shù)學(xué)校都可以制備完成,同時(shí)實(shí)驗(yàn)試劑用量少,達(dá)到微型環(huán)保目的;

        (2)本裝置操作步驟簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯,能同時(shí)解決多個(gè)教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)問題,提高課堂效率,尤其是適用于高三復(fù)習(xí);

        (3)該裝置用到廣泛且利于教學(xué),中學(xué)化學(xué)教材中常見的不需要加熱的氣體制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)都可以完成,比如二氧化硫、氨氣等重要的氣體制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 人民教育出版社,課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《化學(xué)1(必修)》[M].北京:人民教育出版社,2007.

        [2] 李媛.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探究與實(shí)踐[D].重慶:西南大學(xué),2020.

        [3] 李宏春.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新優(yōu)化的策略[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器,2017(7),32-34.

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