初中化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探索與作用

初中化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探索與作用初中化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)改良的探索與作用

文章編號(hào)：1008-0546〔2022〕11-0047-02中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.016

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為根底的學(xué)科，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動(dòng)，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在察看、實(shí)驗(yàn)和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力[2]。上教版九年級(jí)化學(xué)教材中配套設(shè)置了許多演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，除此以外，我們還可以設(shè)計(jì)一些改良實(shí)驗(yàn)來輔助教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)。

下面就例舉本人在課堂教學(xué)中嘗試的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)改良：

一、石灰石與稀鹽酸反饋產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)

通過義務(wù)教育課程規(guī)范教材中二氧化碳相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生們已經(jīng)知道了實(shí)驗(yàn)室常用石灰石〔或大理石〕與稀鹽酸來制取二氧化碳[1]，同時(shí)學(xué)會(huì)了如何來制取二氧化碳，并且也到實(shí)驗(yàn)室中自己動(dòng)手完成了“二氧化碳的制取與性質(zhì)〞的實(shí)驗(yàn)。則結(jié)合第四章所學(xué)的質(zhì)量守恒定律，我們能否用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)辦法，求出一定量石灰石與足量稀鹽酸完全反饋后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量。

1.實(shí)驗(yàn)原理

質(zhì)量守恒定律告訴我們，加入化學(xué)反饋的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反饋后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和[1]。化學(xué)反饋前后物質(zhì)的總質(zhì)量是相等的，則石灰石與稀鹽酸的反饋前后物質(zhì)的總質(zhì)量就應(yīng)該是相等的。在石灰石與稀鹽酸的反饋中有二氧化碳生成，而二氧化碳常溫下是氣體，產(chǎn)生以后會(huì)散逸到空氣中，所以反饋后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量要加上散逸到空氣中的二氧化碳的質(zhì)量才等于反饋前物質(zhì)的總質(zhì)量。所以我們只要稱出反饋前物質(zhì)〔石灰石與稀鹽酸〕的總質(zhì)量與反饋后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量，同時(shí)保證產(chǎn)生的二氧化碳全部散逸到空氣中，就能根據(jù)質(zhì)量守恒定律很輕松的計(jì)算出反饋產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量。

2.儀器選擇

實(shí)驗(yàn)中，除了取用石灰石需要的鑷子外，還需要反饋容器與稱量?jī)x器。為了保證所得結(jié)果更精確、誤差更小，對(duì)稱量?jī)x器與反饋容器的選擇都有一定的要求。

首先要選擇適宜的稱量?jī)x器。通過屢次實(shí)驗(yàn)比照發(fā)現(xiàn)，雖然初中化學(xué)常用的稱量?jī)x器是托盤天平，但是托盤天平精確值只有0.1g，所得數(shù)據(jù)誤差較大，所以不適合用于該實(shí)驗(yàn)。而電子天平精確值能到達(dá)0.01g或0.001g，不僅精確度高、誤差小，而且即使在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生微小的質(zhì)量變化也可以非常分明的顯示出來。所以最終選用的稱量?jī)x器是電子天平。

其次是選擇適宜的反饋容器。實(shí)驗(yàn)中分別選用錐形瓶和燒杯做了屢次比照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用錐形瓶并不適宜，因?yàn)殄F形瓶的瓶口較小，造成有較多的二氧化碳滯留在錐形瓶?jī)?nèi)無法在短時(shí)間內(nèi)全部散逸到空氣中，使稱得反饋后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量偏大，算得產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量偏小。所以為了保證反饋生成的二氧化碳能盡快全部散逸到空氣中，最后選擇了開口大的燒杯作為反饋容器。

3.操作步驟

〔1〕用電子天平稱出石灰石的質(zhì)量為m1，再將足量的稀鹽酸參加燒杯中，稱得燒杯連同鹽酸的總質(zhì)量為m2；

〔2〕用鑷子將石灰石全部參加燒杯中，放在電子天平上，等電子天平的示數(shù)不再發(fā)生變化時(shí)，記錄此時(shí)的質(zhì)量為m3；

〔3〕由質(zhì)量守恒定律可知，產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量為[m3-〔m1+m2〕]。

4.改良作用

通過實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生直觀地感知了實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，也使學(xué)生了解了化學(xué)計(jì)算所用數(shù)據(jù)的真實(shí)性〔計(jì)算中所用的數(shù)據(jù)并不是隨意臆造出來的，而是從真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中獲得的〕。

在進(jìn)行“依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算〞的教學(xué)中，將該實(shí)驗(yàn)作為課堂引入，效果不錯(cuò)。但是作為課堂引入實(shí)驗(yàn)，時(shí)間不能太長(zhǎng)，所以我們不必等到石灰石完全反饋，只需求出反饋一段時(shí)間后產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，然后引導(dǎo)學(xué)生回顧化學(xué)方程式的涵義，利用化學(xué)反饋中反饋物與生成物的質(zhì)量比求出耗費(fèi)碳酸鈣的質(zhì)量，再總結(jié)出依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)格式與步驟。通過屢次課堂實(shí)踐教學(xué)，這樣的引入與過渡，能將前后知識(shí)有機(jī)的串聯(lián)在一起，到達(dá)融會(huì)貫穿、溫故而知新的目的，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)起到了很好的促進(jìn)作用。

此外，我還將這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步設(shè)計(jì)成了名為“粗略測(cè)定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)〞的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，主要步驟是：

①分別稱出石灰石樣品、足量稀鹽酸的質(zhì)量；

②將足量稀鹽酸參加石灰石中，待反饋液中比擬平靜時(shí)可以認(rèn)為反饋根本停止，然后稱出反饋后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量，由“差量法〞求出容器內(nèi)逸出二氧化碳的質(zhì)量；

③據(jù)碳酸鈣與鹽酸反饋的化學(xué)方程式，用逸出二氧化碳質(zhì)量求出參與反饋的碳酸鈣的質(zhì)量；

④最后用參與反饋的碳酸鈣質(zhì)量除于石灰石樣品的質(zhì)量求出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

上課時(shí)，我將一個(gè)班級(jí)學(xué)生分成A、B兩個(gè)大組，每個(gè)大組再分成5個(gè)小組，各組實(shí)驗(yàn)桌上的實(shí)驗(yàn)用品分別是：A組〔錐形瓶、電子天平、鑷子、石灰石顆粒、稀鹽酸〕；B組〔燒杯、電子天平、鑷子、石灰石顆粒、稀鹽酸〕。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，不同組的學(xué)生通過交流各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)A組測(cè)出的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍小于B組測(cè)出的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)同一大組各個(gè)小組間測(cè)出的結(jié)果也有差別。面對(duì)差別學(xué)生經(jīng)過討論得出，A組結(jié)果普遍小于B組的主要原因是反饋容器不同，A組用錐形瓶，生成的二氧化碳有較多留在錐形瓶中，求出二氧化碳質(zhì)量誤差比擬大，所以求出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的誤差也就大；而B組用燒杯，生成的二氧化碳幾乎能全部散逸到空氣中，求出二氧化碳的質(zhì)量誤差相對(duì)較小，所以測(cè)得的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)誤差也較小。同一大組各個(gè)小組間測(cè)出的結(jié)果有差別的可能原因是：石灰石中碳酸鈣分布不均勻；石灰石中碳酸鈣未充沛反饋完；稱量不準(zhǔn)確；等等。通過將實(shí)驗(yàn)操作與化學(xué)計(jì)算相整合的學(xué)生實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，不僅可以穩(wěn)固學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，而且又能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理能力。

二、簡(jiǎn)易氣體發(fā)生裝置中有孔塑料片自制辦法的改良

假設(shè)要搭配一套固液常溫型簡(jiǎn)易氣體發(fā)生裝置，且要具備能控制反饋發(fā)生和停止的優(yōu)點(diǎn)，除了需要大試管、長(zhǎng)頸漏斗、雙孔橡皮塞、玻璃導(dǎo)管、橡膠管和彈簧夾這些儀器外，還有一樣必不可少的用品就是有孔塑料片。要自制有孔塑料片，過去常采用的辦法是用剪刀直接在圓形塑料片上鉆孔，但這種辦法實(shí)際操作起來不僅費(fèi)時(shí)，還很費(fèi)勁。所以我就一直在思考有沒有更簡(jiǎn)單省力、更易操作的辦法，偶然回顧起小時(shí)候曾用燒紅的火鉗燙破塑料瓶，由此構(gòu)想制作有孔塑料片是不是也可以用這樣的辦法呢！經(jīng)過屢次試驗(yàn)，的確可行，具體改良辦法如下。

1.實(shí)驗(yàn)用品

廢棄塑料礦泉水瓶、剪刀、焚燒匙、酒精燈、火柴、鑷子、隔熱手套

2.操作步驟

〔1〕取一個(gè)廢棄的塑料礦泉水瓶，用剪刀剪下其瓶底，再將瓶底修剪成一個(gè)直徑略小于試管直徑的圓形塑料片。

〔2〕點(diǎn)燃酒精燈，將焚燒匙的柄端放在火焰上燒到紅熱，左手拿鑷子夾住圓形塑料片，右手拿燒紅的焚燒匙柄，先在圓形塑料片的凹槽中心燙出一個(gè)正好可以插入長(zhǎng)頸漏斗下端的大圓孔，然后分別在大圓孔的周圍有間隔地燙出10個(gè)左右的小孔?！沧⒁猓簽榱似桨财鹨?，點(diǎn)燃酒精燈后，雙手要戴上隔熱手套才能繼續(xù)完成接下來的操作?！?/p>

3.改良作用

選用廢棄塑料礦泉水瓶比重新購置塑料片，既節(jié)約了本錢，又有利于節(jié)能減排，而且塑料礦泉水瓶瓶底的凹槽設(shè)計(jì)更有利于固體藥品的放置。用燒紅的焚燒匙柄端燙孔，比過去用剪刀在塑料片上直接鉆孔更方便省力、速度更快。最重要的是，用剪刀直接鉆孔有不可控的不平安因素存在，所以一般不倡議讓學(xué)生去操作，而利用這個(gè)辦法就可以讓學(xué)生自己動(dòng)手去完成有孔塑料片的制作。

因此我還教每個(gè)學(xué)生學(xué)會(huì)制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套簡(jiǎn)易氣體發(fā)生裝置并完成氣密性的檢查，最后請(qǐng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以下哪種氣體的制取能用所搭裝置完成：①鋅粒與稀鹽酸制取氫氣；②高錳酸鉀制取氧氣；③雙氧水和二氧化錳制取氧氣；④石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳。學(xué)生首先排除高錳酸鉀制氧氣，因?yàn)檫@里搭配的簡(jiǎn)易氣體發(fā)生裝置適用的反饋物的狀態(tài)是固體和液體，反饋條件為常溫；而高錳酸鉀制取氧氣反饋物是固體反饋條件是加熱。剩下的三種氣體制取，盡管反饋物的狀態(tài)與反饋條件都合乎，但學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這套裝置并不適用于雙氧水與二氧化錳制取氧氣，因?yàn)槎趸i是粉末狀固體，會(huì)從有孔塑料片的孔中流到試管底，無法到達(dá)固液別離，也就無法控制反饋的發(fā)生與停止。最后學(xué)生通過討論總