初中化學(xué)課堂教學(xué)中實驗改進的探索與作用

初中化學(xué)課堂教學(xué)中實驗改進的探索與作用初中化學(xué)課堂教學(xué)中實驗改良的探索與作用

文章編號：1008-0546〔2022〕11-0047-02中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.016

化學(xué)是一門以實驗為根底的學(xué)科，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實驗為主的科學(xué)探究活動，有助于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在察看、實驗和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力[2]。上教版九年級化學(xué)教材中配套設(shè)置了許多演示實驗和分組實驗，除此以外，我們還可以設(shè)計一些改良實驗來輔助教學(xué)，促進學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)。

下面就例舉本人在課堂教學(xué)中嘗試的兩個實驗改良：

一、石灰石與稀鹽酸反饋產(chǎn)生二氧化碳氣體質(zhì)量的測定實驗

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)知道了實驗室常用石灰石〔或大理石〕與稀鹽酸來制取二氧化碳[1]，同時學(xué)會了如何來制取二氧化碳，并且也到實驗室中自己動手完成了“二氧化碳的制取與性質(zhì)〞的實驗。則結(jié)合第四章所學(xué)的質(zhì)量守恒定律，我們能否用簡單的實驗辦法，求出一定量石灰石與足量稀鹽酸完全反饋后產(chǎn)生的二氧化碳氣體的質(zhì)量。

1.實驗原理

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]?；瘜W(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算出反饋產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量。

2.儀器選擇

實驗中，除了取用石灰石需要的鑷子外，還需要反饋容器與稱量儀器。為了保證所得結(jié)果更精確、誤差更小，對稱量儀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儀器。通過屢次實驗比照發(fā)現(xiàn)，雖然初中化學(xué)常用的稱量儀器是托盤天平，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驗。而電子天平精確值能到達0.01g或0.001g，不僅精確度高、誤差小，而且即使在短時間內(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儀器是電子天平。

其次是選擇適宜的反饋容器。實驗中分別選用錐形瓶和燒杯做了屢次比照實驗，發(fā)現(xiàn)用錐形瓶并不適宜，因為錐形瓶的瓶口較小，造成有較多的二氧化碳滯留在錐形瓶內(nèi)無法在短時間內(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，記錄此時的質(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

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

在進行“依據(jù)化學(xué)方程式計算〞的教學(xué)中，將該實驗作為課堂引入，效果不錯。但是作為課堂引入實驗，時間不能太長，所以我們不必等到石灰石完全反饋，只需求出反饋一段時間后產(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)量比求出耗費碳酸鈣的質(zhì)量，再總結(jié)出依據(jù)化學(xué)方程式計算的標(biāo)準(zhǔn)格式與步驟。通過屢次課堂實踐教學(xué)，這樣的引入與過渡，能將前后知識有機的串聯(lián)在一起，到達融會貫穿、溫故而知新的目的，對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)起到了很好的促進作用。

此外，我還將這個實驗進一步設(shè)計成了名為“粗略測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)〞的學(xué)生分組實驗，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可以認為反饋根本停止，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，我將一個班級學(xué)生分成A、B兩個大組，每個大組再分成5個小組，各組實驗桌上的實驗用品分別是：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〕。實驗結(jié)束后，不同組的學(xué)生通過交流各自的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)A組測出的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍小于B組測出的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時還發(fā)現(xiàn)同一大組各個小組間測出的結(jié)果也有差別。面對差別學(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)量誤差相對較小，所以測得的碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)誤差也較小。同一大組各個小組間測出的結(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。通過將實驗操作與化學(xué)計算相整合的學(xué)生實驗的發(fā)展，不僅可以穩(wěn)固學(xué)生的實驗操作技能，而且又能提高學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理能力。

二、簡易氣體發(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，除了需要大試管、長頸漏斗、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，但這種辦法實際操作起來不僅費時，還很費勁。所以我就一直在思考有沒有更簡單省力、更易操作的辦法，偶然回顧起小時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，的確可行，具體改良辦法如下。

1.實驗用品

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直徑略小于試管直徑的圓形塑料片。

〔2〕點燃酒精燈，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正好可以插入長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個左右的小孔?！沧⒁猓簽榱似桨财鹨?，點燃酒精燈后，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，而利用這個辦法就可以讓學(xué)生自己動手去完成有孔塑料片的制作。

因此我還教每個學(xué)生學(xué)會制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套簡易氣體發(fā)生裝置并完成氣密性的檢查，最后請學(xué)生通過實驗驗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，因為這里搭配的簡易氣體發(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)生通過實驗發(fā)現(xiàn)這套裝置并不適用于雙氧水與二氧化錳制取氧氣，因為二氧化錳是粉末狀固體，會從有孔塑料片的孔中流到試管底，無法到達固液別離，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