“二氧化碳制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)與應(yīng)用.docx

1、“二氧化碳制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)與應(yīng)用本文系江蘇省教育規(guī)劃辦“十三五”課題“社會(huì)課程資源開發(fā)應(yīng)用于初中化學(xué)教學(xué)的研M（B-b/2020/02/08）階段性研究成果。通諫系人：E-mail：104920675余晨曦'周文榮葉（1新橋初級(jí)中學(xué)江蘇常州213032；2新北區(qū)教師發(fā)展中心江蘇常州213022）摘要：在分析教材“二盤化碳的制取和性質(zhì)"實(shí)驗(yàn)可改進(jìn)之處的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有經(jīng)臉，合理利用身邊材料和箕柄V型管，將二再化碳的制取與性質(zhì)整合于一體，從微型、綠色、可視等多方面分析實(shí)驗(yàn)資源的創(chuàng)新之處，并合理地應(yīng)用到課堂學(xué)習(xí)中。關(guān)鍵詞：身邊材料：長柄V型管：實(shí)驗(yàn)資源文章編號(hào):1008-

2、0546（2021）09X-0088-03中圖分類號(hào)2632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Bdoi：io.3969/jissn.ioo8-0546.202i.09x.027二敏化碳的制取和性質(zhì)探究是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)占用課堂時(shí)間長、儀器與藥品繁多、操作復(fù)雜等一系列原因，教師在課堂上多用演示實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生實(shí)驗(yàn)，不注重課堂探究和課堂實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)注重實(shí)驗(yàn)裝置的改造與創(chuàng)新，并應(yīng)用于課堂教學(xué)。一、教材實(shí)驗(yàn)資源與已有研究的分析1. 教材實(shí)驗(yàn)資源分析滬教版九年級(jí)化學(xué)教材中相關(guān)實(shí)驗(yàn)資源為二氧化碳的制備、驗(yàn)滿及檢驗(yàn)、階梯蠟燭、碳酸受熱分解等五大實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)探究，可使學(xué)生深入掌握二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)、制法以及用途

3、。這些分散的系列實(shí)驗(yàn)在實(shí)際教學(xué)中存在一些不足： 二氧化碳的來源：教材中利用稀鹽酸與石灰石來制取，但稀鹽酸的揮發(fā)性使得二氧化碳中混有氯化氫氣體，產(chǎn)物不純。 二氧化碳的存放：二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)較多，需提前制取多瓶氣體，集氣瓶蓋上玻璃片帶入課堂。由于玻璃片密封性并不高，二氧化碳容易逸散，且運(yùn)輸過程中會(huì)帶來集氣瓶傾倒、玻璃片滑落等問題，造成實(shí)驗(yàn)失敗。0二氧化碳的性質(zhì)：教材中關(guān)于二氧化碳與水的反應(yīng)，沒有設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究到底是何種物質(zhì)使指示劑變色；階梯蠟燭實(shí)驗(yàn)失敗率較高；未探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)是否發(fā)生。2. 己有的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案一線教師對(duì)于“二氧化碳的制取及性質(zhì)探究”相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大量的研究并做了

4、一系列改進(jìn)與創(chuàng)新，大致可分為以下三類：0）實(shí)驗(yàn)操作簡便化，提高成功概率滬教版九年級(jí)化學(xué)教材中并未設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究二敏化碳與水的反應(yīng)，李少紅作了如下改進(jìn)（見圖1）孔1一4號(hào)為干燥的石蕊紙花，1號(hào)噴稀醋酸，2、3號(hào)噴水1、2號(hào)與3、4號(hào)紙花用塞子隔開，當(dāng)開始制取二氧化碳時(shí)，一步即可完成實(shí)驗(yàn)。另一個(gè)主要實(shí)驗(yàn)“階梯蠟燭”成功率低，李娜將木質(zhì)槽和玻璃槽合二為一，使二敏化碳?xì)怏w通過木質(zhì)槽空余部分流動(dòng)，即可看到相應(yīng)現(xiàn)象。裝置如圖2所示七0實(shí)驗(yàn)探究一體化，實(shí)現(xiàn)微型設(shè)計(jì)因二氧化碳性質(zhì)較多，需要提前收集多瓶氣體旦攜帶大量實(shí)驗(yàn)藥品，因此，一體化微型實(shí)驗(yàn)的必要性不言而喻。趙東洋、焦國芬使用少量石灰石與稀鹽酸，在凹槽中

5、先后放置石蕊試液和澄清石灰水，燒杯中裝入氫氧化鈉溶液，利用噴泉實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)裝置-體化、微型化（如圖3）叫稀鹽酸!。微型集氣瓶（寥*一Xr型管套石灰石恐塑料2:澄清石物C圖S氏餐化純凈水瓶2個(gè)鉆孔丫的透明小、LT圓筒楓珠筆筒可旋轉(zhuǎn)的白酒瓶塞=.小塞子，塊狀固體液體電三去圖4張平創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)圖3趙東洋、焦國芬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)0實(shí)驗(yàn)裝置生活化，體現(xiàn)原料易得關(guān)于二氧化碳的實(shí)驗(yàn)較多，教師的演示使學(xué)生對(duì)探究實(shí)驗(yàn)沒有參與感。因此，利用廉價(jià)易得的身邊材料設(shè)計(jì)一體化學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生自主探究出二氧化碳的性質(zhì)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)非常有利。張平用純凈水瓶、塑膠圓筒、白酒瓶蓋、圓珠筆空筒等改進(jìn)固液不加熱型裝置，使之可隨制隨停（如圖4）叫

6、3. 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新的空間<1）文獻(xiàn)所能查到的創(chuàng)新或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，都未能將課標(biāo)中涉及的二氧化碳所有性質(zhì)探究到位，只能探究出一部分性質(zhì)。教師在教學(xué)過程中大多以演示實(shí)驗(yàn)為主，很少有學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。二、一體化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)在分析了教材實(shí)驗(yàn)資源及己有成果的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，致力于開發(fā)操作簡易、成功率高的的一體化微型實(shí)驗(yàn)。具體如下：1. 實(shí)驗(yàn)裝置與藥品（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示，實(shí)驗(yàn)裝置主要用到注射器、長柄V型管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、糖果盒、托盤（糖盒蓋子）、礦泉水瓶底、小木條、毛細(xì)滴管、酒精燈、吹風(fēng)機(jī)、三通閥、棉花團(tuán)等。圖5體化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的裝置底部戳有孔的糖果盒與礦泉水瓶底實(shí)現(xiàn)二氧化碳

7、的隨制隨停，通過三通閥與長柄V型管相連，長柄V型管從左至右分別有一個(gè)支管（上下與V型管等距離）、一個(gè)球泡、一個(gè)凹槽（上方帶有支管），最后連接注W器，既可緩沖壓強(qiáng)，又可通過驗(yàn)證產(chǎn)物判斷反應(yīng)發(fā)生。實(shí)驗(yàn)藥品澄清石灰水、氫氧化鈉溶液、藍(lán)色石蕊試紙、氯化鍥溶液、無水氧化鈣、蒸部K、石灰石、稀硫酸（混有氯化鉉溶液）等（如圖6）。圖6一體化創(chuàng)新裝置中盛裝的藥品因鹽酸具有揮發(fā)性，改用稀硫酸（混入氯化鉉溶液，起到增大硫酸鈣溶解度的作用，使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行）與石灰石反應(yīng)。在長柄V型管第-個(gè)支管最上、下方固定兩張濕潤的藍(lán)色石蕊試紙（藍(lán)色石蕊試紙比紫色石蕊試紙現(xiàn)象更明顯），球泡中放置棉花團(tuán)包裹的無水氯化鈣，之后是干燥藍(lán)色

8、石蕊試紙。凹槽中的澄清石灰水和彎管中的氫氧化鈉溶液可從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀得出二氧化碳的檢驗(yàn)方法。氯化銀溶液可與碳酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng),從新物質(zhì)產(chǎn)生的視角證明反應(yīng)的發(fā)生。2. 實(shí)驗(yàn)步驟0）連接裝置：檢查裝置氣密性后依次裝入所需藥品，連接儀器。0制取氣體：將糖果盒放入礦泉水瓶底，制取二氧化碳。O觀察現(xiàn)象：控制三通閥，觀察長柄V型管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在觀察到相應(yīng)現(xiàn)象后，打開支管上方橡膠套，將燃著的木條伸至支管上方。妙停止制備：將糖果盒上提放在托盤上，使石灰石與稀硫酸固液分離，反應(yīng)停止。O探究產(chǎn)物：將氯化銳溶液注入反應(yīng)后的溶液中；將吹風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)濕潤的磁開啟熱風(fēng)，探究碳酸性質(zhì)（部分步驟如圖7）。圖7一體化創(chuàng)新裝置驗(yàn)滿二氧

9、化碳及碳酸性質(zhì)探究3. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論（見表1）表1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象下方濕潤的藍(lán)色石蕊試紙比上方的先變紅，加熱后恢復(fù)為藍(lán)色。濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅，干燥的藍(lán)色石蕊試紙不變也。澄清石灰水變渾濁。的熄若條。燃木風(fēng)一開始?xì)溲趸c溶液中無現(xiàn)象，注射入氧化欽溶液后有白色沉淀。實(shí)驗(yàn)結(jié)論1. 二氧化碳密度大于空乓。2. 碳酸受熱易分解。二氧化碳能與水反應(yīng)。二氧.化碳能與氫氧化鈣溶液反應(yīng)，并可用于二氧化碳的檢驗(yàn)。不可燃不助燃，并可用于收集二氧化碳時(shí)的蜥。二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。4.創(chuàng)新之處微型化：在改裝的塑料瓶和內(nèi)徑為12mm的石英管內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，藥品用量少。0綠色化：在微型、密閉環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，環(huán)

10、保且安全。0可視化：實(shí)驗(yàn)用品量少但并不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅、石灰水變渾濁等，都能又快又清晰觀察到。系統(tǒng)化：本一體化裝置融合氣體的制備、性質(zhì)探究、產(chǎn)物檢驗(yàn)三部分，簡化了實(shí)驗(yàn)過程，提高了實(shí)驗(yàn)的流暢性、綜合性、性。6撇化本實(shí)驗(yàn)儀器生活化且價(jià)格低廉，«搭建簡單，操作較為安全，可以推廣到學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。0多用化：利用該裝置還可以進(jìn)行一些其他實(shí)驗(yàn)，比如實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)煉鐵、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物檢驗(yàn)等。三、實(shí)驗(yàn)資源的課堂應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)和利用不僅要求教師拓寬知識(shí)面，深入挖掘各教材及書籍、文獻(xiàn)中的探究因素，更要利用實(shí)驗(yàn)資源，打造開放性、多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境，增進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考能力，在啟迪

11、新思維中建構(gòu)核心知識(shí)，最終達(dá)到能力素養(yǎng)的提高®。1. 呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置，引發(fā)學(xué)生思考在制取和探究二氧化碳性質(zhì)時(shí)，教師先逐一介紹改進(jìn)的裝置，并指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，白主完成實(shí)驗(yàn)探充。在實(shí)驗(yàn)操作前，教師及時(shí)提醒操作規(guī)范，使學(xué)生提高動(dòng)手能力，進(jìn)一步體會(huì)實(shí)踐的曲折和快樂。改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置.與書中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)比明顯，可進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器、藥品的作用的思考，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)與。與此同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)利用身邊材料，貼近學(xué)生生活，增強(qiáng)直觀性，真正做到在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在愉快中感悟，深刻體會(huì)化學(xué)的實(shí)用性。2. 分析實(shí)驗(yàn)裝置，建構(gòu)核心知識(shí)通過實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)操作簡單，成功率高，效果明顯，促進(jìn)學(xué)生積極

12、參與到實(shí)驗(yàn)探究中去。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象并做好記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教以問題為驅(qū)動(dòng)，比如“實(shí)驗(yàn)過程中依次觀察到什么現(xiàn)象？”“該現(xiàn)象說明了二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)是什么？""二氧化碳的這一性質(zhì)決定了它在生活中有什么樣的用途？”，學(xué)生不僅提升了觀察能力，還在一系列的問題串中，提高了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析能力，使學(xué)生自主獲得生動(dòng)具體的知識(shí)，更好地理解化學(xué)概念和規(guī)律，有利于學(xué)生化學(xué)核心知識(shí)的建構(gòu)。3. 利用實(shí)驗(yàn)資源，發(fā)展能力素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)資源的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了從知識(shí)傳授為中心到實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)造為中心的轉(zhuǎn)變，充分展示了化學(xué)對(duì)于生產(chǎn)生活的價(jià)值。通過實(shí)驗(yàn)，將化學(xué)問題簡單化、生活化，使學(xué)生形成一系列具有

13、真實(shí)問題解決情境的基本技能。如今的化學(xué)實(shí)驗(yàn)題中大多為具有系統(tǒng)性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，因此，在做完實(shí)驗(yàn)后，利用實(shí)驗(yàn)資源配以相應(yīng)練習(xí)，可使學(xué)生的能力得到進(jìn)一步發(fā)（下轉(zhuǎn)第85頁）生銹原理的探究”的實(shí)驗(yàn)過程中，在多次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用'U形管”進(jìn)行傳統(tǒng)的原電池實(shí)驗(yàn)比用燒杯現(xiàn)象更加明顯，避免了鋅和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體干擾正極產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，而在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不僅以看到鐵釘?shù)纳P，而旦能看到中間產(chǎn)物灰綠色固體的生成，是實(shí)驗(yàn)過程中一個(gè)意外的驚喜。在設(shè)計(jì)“探究酵母菌呼吸作用”實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)酸性重銘酸鉀的配制對(duì)實(shí)驗(yàn)有很大影響，通過分析級(jí)離子濃度對(duì)氧化還原電極電勢(shì)的影響，明白了其中原因。因此，一次次的嘗試，雖然經(jīng)歷過很多失

14、敗，但那種“靈光一現(xiàn)”的感覺是讓人興奮的，也促使我們?cè)诮虒W(xué)的路上有更多的創(chuàng)新思維被激發(fā)，學(xué)生同樣也能感受到教師己經(jīng)走出了常規(guī)的教學(xué)模式，在不斷地創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起到了重要的作用。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)用于教學(xué)旨在引導(dǎo)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)，探究事物和現(xiàn)象的本源，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過程中能起到非常重要的作用。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、讀取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力，很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也給了學(xué)生直觀地感性認(rèn)識(shí)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的使用應(yīng)根據(jù)教學(xué)的需要，不宜過早過多介入，不能忽略傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的重要性。要根據(jù)實(shí)際需要將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)整合，在實(shí)踐過程中要繼續(xù)研（上接第9。頁）

15、展。如可以根據(jù)圖8的改進(jìn)裝置設(shè)置系列問題：教材中原料不用稀硫酸的原因以及凹槽中所發(fā)生反應(yīng)的原理；若在支管a下方放置階梯蠟燭，可觀察到哪些現(xiàn)象，得到何種結(jié)論：二氧化碳的這一性質(zhì)在日常生活中用途有哪些；與教材中實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該裝置具有哪些優(yōu)點(diǎn)等等。石灰石圖8二氧化碳的制取與性質(zhì)探究一體化創(chuàng)新裝置充如何更好地利用數(shù)字化輔助傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。前面對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的嘗試應(yīng)用，主要是化學(xué)必修內(nèi)容，在“化學(xué)反應(yīng)原理”內(nèi)容的教學(xué)中，如：酸堿中和滴定、弱電解質(zhì)的電離平衡等，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有更多的施展空間，這是需要重點(diǎn)研究和實(shí)踐的。除了化學(xué)知識(shí)的教學(xué)外，還有很多活動(dòng)的開展也需要利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，如酒精燈外焰

16、和內(nèi)焰溫度比較、探究使木條復(fù)燃的氧氣含暈:、測(cè)量蠟燭燃燒過程中氧氣或二氧化碳的含量變化等?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，當(dāng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的輔助后，就像給我們傳統(tǒng)思維裝上了一對(duì)想象的翅膀，可以&往更廣闊的天空，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)也像“眼睛”一樣讓我們看到化學(xué)變化的內(nèi)在特征，帶領(lǐng)我們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋驹?。參考文獻(xiàn)龐紅梅.將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合一“探究鐵生銹的原理”教學(xué)設(shè)計(jì)J.教育研究與評(píng)論（課堂觀察）,2016（12）:60-631 龐紅梅.傳感器“眼”中的“藍(lán)瓶子4J.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2020（07）:47-49參考文獻(xiàn)李少紅.二氧化碳與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新J.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（10）:5