第一篇:浅谈氢氧化亚铁实验的改进与创新
浅谈氢氧化亚铁实验的改进与创新
摘要:利用碘元素的氧化方法获取亚铁状离子,在较弱碱性环境下制取Fe(OH)2,强化课堂教学实验品质。其实验器具及原料包括还原型铁粉,晶状碘固体,氨化合物与氯化铵组成的缓冲型溶液,离心型玻璃试管,小型玻璃试管,盛药勺匙,长型胶状滴定管。
关键词:制备手段氢氧化亚铁氧化过程灰绿色晶体白色絮状析出物
中图分类号:G634 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)03(a)-0245-02
问题的构建
Fe(OH)2产品的制作试验过程中白色状态的Fe(OH)2要逐步转换成灰绿色状态的Fe(OH)3,让同学们误以为Fe(OH)2的本体颜色是属于灰绿色状态。现有很多科研人士均由排出氧气的方式对此试验实施了优化过程。
其中的一种情况是把烧碱溶液用酒精灯加热达到煮沸状态从而除掉其溶液中所含有的溶解态氧分子。这种措施会产生相当的净化掉溶液中溶解态氧的效果,然而仅利用煮沸过程不可能把溶解态的氧整体清除干净,因此白色状态的沉淀物可存在的时间必然长一些,但是其也只有数分钟的时间。
另一种方法是选取洋油、石蜡型油等油质物对这一反应装置实施液体封闭。因为在反应过程中其反应介质体系不能够和外部大气产生接触情况,即可在一定程度上缓解Fe(OH)3被氧化作用的速度。最为常用的一种改进方式通常是把此几类思考路径实施融合,把他们各自的反应优势实施匹配,从而实现最好的除氧品质,减低氧化幅度。然而此类实验工艺改进过程都不能实现最佳的试验效果,其白色状态沉淀物留存时间依然很短暂。
另外也有一种是依托离心分离工艺来最大限度地净化反应系统中所溶解了的氧气成分。通常运用在试管内产生的氢氧化亚铁来除掉烧碱、绿矾溶液中所溶解状态的氧。第一是在已出现氢氧化亚铁沉淀物的玻璃试管内放入过剩烧碱溶液,依靠?溲趸?亚铁胶体物质来除去烧碱溶液中的溶解状态氧;再有就是亦在已出现氢氧化亚铁胶体沉淀物的玻璃试管内放入过剩的硫酸溶液。依托氢氧化亚铁除掉硫酸铁溶液中所含的溶解状态的氧。尔后取两种溶液进行彼此滴定过程,如此处置之后所生成的氢氧化亚铁总体上是处在无氧成份液态条件中,故其不容易受到氧化作用,其白色状态的沉淀的延续时间最高能维持到2 h之上。然而实施如此改进的最大不足之处即在于其操作过程繁杂,不容易在教学课堂上进行实验的演示过程,从而失去它的真正价值。
基于前述多类优化手段,笔者亦由降低氧气生成量的思想去考虑,依照煮沸办法从而除去溶液中溶解态的氧,并且把横断面积低于玻璃试管横截面积的软胶管当作反应器皿,以降低反应过程中所可能接触到的氧气成分。在此基础上,亦变更了反应进行模式,利用二价铁离子和碳酸氢根离子的复水解反应以制出CO2并排放O2,从而加大白色状态沉淀的留存时间。而且因为此反应过程机理是复合型水解反应,且其反应始终处在动态转化过程之中,其受外界的干扰程度很小。利用透明型软胶管把该实验实施小型化规模设计,缩短了试验流程,提高了实验过程的情趣性,可大力促进课堂型实验过程的操作及实验效果的观注。
实验机理研究
2.1 实验任务
依托碘被氧化的方法获取二价铁离子,在低碱性环境下生成Fe(OH)2,强化课堂中的试验示范品质。
2.2 实验器具及材料
还原型精细铁粉,固体状碘,氨化合物一氯化铁双组份缓冲液体,离心型玻璃试管,小型玻璃试管,盛药勺匙,长胶头型滴定管。
2.3 实验装置
在试管中加入石蜡油进行液封,用胶头滴管直接将FeSO4溶液注入石蜡油下部,再用另一胶头滴管直接将NaHCO3或Na2CO3溶液注入FeSO4溶液中,以此避免氧气的进入。见图1。
2.4 实验程序
(1)在装有2 g固体碘的玻璃试管内,放人4 g还原型精细铁粉,让其覆盖在固体态碘上,压入4 mL经过煮沸并进行冷却之后的凉蒸馏水,等反应完全之后充分振荡此玻璃试管,静态放置一段时间,就可获取浅绿色状态的碘化亚铁盐类溶液。
(2)在离心型玻璃试管中放入4 mL利用经煮沸过的纯净蒸馏水调配的氨分子-氯化铁双组分缓冲型液体物质。
(3)利用长胶头型滴定管吸入适量碘化亚铁盐类溶液,把其尖嘴部位插进氨-氯化铁双组份缓冲型液体中的液面之下,缓慢用手挤住胶头,就能观察到在其尖嘴部位会产生并析出白色絮状物沉淀。
2.5 问题解释
(1)此试验过程是利用固体碘的氧化方法制取碘化亚铁盐类物质,并取代过去的利用硫酸溶液和铁单质进行化学反应来制取硫酸亚铁这一强酸弱碱盐,因为碘离子本身所具备的极强还原性,所以碘化亚铁这种盐类物质能静置很长时间而不产生氧化过程,从而让实验过程简单便捷。
(2)由于二价铁离子在溶液酸碱性pH=7.7上下时即可呈现Fe(OH)2胶状形态的沉淀由溶液中析出,因此pH过大或过小都无助于Fe(OH)2的制备过程,使用氨-氯化铁缓冲溶液便于将pH控制在弱碱性条件下,而且使用缓冲溶液可以控制其稳定在一个比较小的范围内。
(3)利用这种方法制备的氢氧化亚铁沉淀白色可保持1~2个小时,若用特殊方法处理(例如:加液体石蜡液封)白色可保持42个小时,将氢氧化亚铁沉淀上层清液倒出,加人自来水,白色沉淀很快变为灰绿色,最终变为红褐色。
实验注意事项
(1)FeSO4溶液中加入少量还原铁粉,防止实验过程中被氧化,避免溶液中产生Fe3+。
(2)NaHCO3溶液加热时要注意温度,尽可能将溶解氧除去,但是要避免沸腾再次溶入氧气。
(3)注射溶液时注意速度,避免从另一管口溢出。
实验创新点
(1)使用双水解的原理,将反应维持在动态平衡中,延长了白色沉淀的稳定时间,克服了这个实验的最大难点,同时也便于学生观察现象。
(2)加热NaHCO3溶液除去溶解氧,直接将FeSO4溶液注入NaHCO3溶液中部,省去液封这一步骤,简化了实验。
(3)反应生成的二氧化碳将氧气排出软管,减少并延缓产物Fe(OH)2被氧化。
(4)可以将该实验用于双水解的知识新授课。
参考文献
[1] 汤国柱.专题十四氢氧化亚铁制备[J].广东教育:高中版,2015(11):183.[2] 穆新巧.制备氢氧化亚铁实验的改进[J].教学仪器与实验,2007(10):69-70.[3] 谢国仪.氢氧化亚铁的制备和保存[J].中学化学教学参考,1991(5):110.[4] 宣文权,金淑泓.氢氧化亚铁制备实验的改进[J].化学教学,2002(4):172-173.
第二篇:氢氧化亚铁制取实验的改进
氢氧化亚铁制取实验的改进
重庆市壁山来凤中学 何荣开
***
摘要:氢氧化铁的制取试验是必修课中的一个普通的试验,若不处理好其中的细节,往往看不到它的本来面目,因此需要对试验做适当的改进,以达到比较理想的效果,但改进的时候如果将本试验与电化学知识联系起来,使相关的知识得以巩固和加强将达到满意的效果 关键词: 氢氧化亚铁
实验改进
高中新课程化学教科书(必修一)有一个制取氢氧化亚铁的实验,具体的操作步骤是,在FeSO4溶液中加入NaOH溶液,生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,但是在实验过程中往往看不到白色的氢氧化亚铁沉淀,只看到灰绿色的沉淀,就其原因是配制溶液的水中溶解有少量的氧气,实验过程中可以将水加热至沸腾除去其中溶解的氧气,然后将水配成溶液,用一支很长的胶头滴管吸取NaOH溶液插入盛有FeSO4溶液试管的底部,然后慢慢挤出NaOH溶液,这时可以较长时间地看到白色的Fe(OH)2沉淀,装置为图一,如果需要更长时间观察白色沉淀,可以做以下改进,即在FeSO4溶液中加入苯,将溶液与空气隔开,不让空气进入溶液中,装置如图二
图一 图二
其实制取氢氧化亚铁的过程,不但可以观察白色沉淀还可以清楚地看到沉淀由白色到灰绿色再到红褐色的转变过程,具体的操作过程如下,首先打开弹簧夹,让产生的气体排出氢氧化钠溶液中溶解的氧气,然后关闭弹簧夹,将铁与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁压入氢氧化钠溶液中,就可以看到以上颜色的变化,如图三。
学习了电解原理之后,不但可以运用电解原理得到白色纯净的氢氧化亚铁沉淀,还可以复习巩固有关电化学知识,将必修课的知识与选修课的知识联系起来,在头脑中形成清晰的线索,把分散的知识集中在一起,使学生的原有知识得以拓展、升华,眼界大开,从中体会到学习的喜悦与快乐。通过以下实验的设计及练习的完成可以考察学生对相关知识的理解与掌握程度。例如应用图四装置实验可制得白色纯净的氢氧化亚铁沉淀,两极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料应为
b电极反应式为(2)电解液c可以是。
A、纯水
B、NaCl溶液 C、NaOH溶液
D、CuCl2.溶液
(3)d为苯,其作用为,在加入苯之前对c应作何简单处理?。(4)为了在较短的时间内看到白色沉淀,可采取的措施是
A 改用稀硫酸作电解液
B、适当增大电源的电压 C、适当减小两极间距离
D、适当降低电解液的温度(5)、若c为硫酸钠溶液,当点解一段时间看到白色氢氧化亚铁
沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为。
图三 图四
在氢氧化亚铁的制取过程中,将课本知识进一步拓展、加深,系统化,条理化,既使所学的得以巩固、整合和加深,让学生在解决问题的问题的过程中感受到成功的喜悦,激发学生学习的积极性,提高学生分析问题解决问题的能力,从而提高教学质量。
第三篇:氢氧化亚铁制备教学设计(参考版)
氢氧化亚铁制备教学设计
教学目标
知识与技能目标
1、掌握Fe(OH)2的性质,Fe(OH)2与 Fe(OH)3的关系,以及制取Fe(OH)2的最佳方法。
2、掌握防止物质被氧化的措施。过程与方法目标
1、提高实验设计、实验操作能力;
2、提高运用所学知识解决实际问题的能力;
3、提高科学探究的能力;
4、增强知识迁移的能力与口头表达能力。情感态度与价值观目标
1、培养实事求是的科学世界观和严谨求实的学习态度;
2、学会自主学习,养成终身学习的习惯 教学重点
1、制备氢氧化亚铁的改进方案。
2、熟练掌握氢氧化亚铁的化学性质。教学难点
分析推断能力的培养 教具准备
1、实验仪器:试管、橡胶塞、胶头滴管、酒精灯、试管 夹、药匙
2、实验药品:氢氧化钠溶液、还原铁粉、稀硫酸、新制的硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、苯
3、多媒体、投影仪 教学过程
[展示图片、讲述]观察血红蛋白图片,它的作用是吞吐携带氧气,其中组成的一个重要的部分是二价铁离子。提示一下三价铁离子叫高铁血红蛋白,不具有携带氧气的作用,市场上销售的各种各样的补血剂实际上是补充亚铁的。
[讲述]铁及其化合物在生活中被广泛应用,下面我们一起来探讨铁的重要化合物的性质。
[板书]§3-2 几种重要的金属化合物
三、铁的重要化合物
[追问]你知道铁的哪些化合物?
[思考、回答] FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)
3、Fe(OH)
2、FeCl3
[过渡、提问]铁的化合物品种众多,分类研究更为便利。下列含铁元素物质如何分类:FeO、FeSO4、Fe2O3、Fe(OH)
3、Fe(OH)
2、FeCl3。
[学生]氧化物:FeO、Fe2O3 氢氧化物:Fe(OH)
3、Fe(OH)2 盐:FeCl3、FeSO4 [教师]铁的常见氢氧化物主要有两种:Fe(OH)2和 Fe(OH)3,它们都是难溶于水的物质。在实验室这两种物质是如何制取的呢?
[板书]
(一)铁的氢氧化物
1、氢氧化铁的制取
[复习回顾]初中课本氢氧化铜的制取
CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2↓ Cu2++2OH—= Cu(OH)2↓ [学生分组实验] 设计实验制取氢氧化铁【Fe(OH)3】。
[实验探究1]在试管里注入少量FeCl3溶液,再逐滴滴入NaOH溶液.观察发生现象。
[学生汇报实验结果]用FeCl3溶液和NaOH溶液制取Fe(OH)3,出现红褐色絮状沉淀,此沉淀就是Fe(OH)3,说明Fe(OH)3是红褐色的。
[设疑]氢氧化亚铁[Fe(OH)2]是铁的另一种重要的氢氧化物,它是怎么制取的呢?选取你们前面的实验仪器和药品来制取Fe(OH)2,说出它的颜色。
[板书]2、氢氧化亚铁的制取
(1)常规方法
[学生活动] 设计实验,制取氢氧化亚铁。
[实验探究
2、学生分组实验]
[投影] 常规制备方法及现象:
所用试剂:可溶性亚铁盐溶液和可溶性碱溶液 反应原理:Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓ 操作方法:
[学生1]用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液混合制取Fe(OH)2,出现灰绿色絮状沉淀,说明
Fe(OH)2是灰绿色的。
[学生2]我有不同意见,我在制取Fe(OH)2时先看到了白色絮状沉淀,Fe(OH)2应该是白色的。
[投影] 观察现象:只有瞬间的白色,几乎分辨不出
白色沉淀中夹杂着灰绿色 很快转变成灰绿色 振荡后灰绿色变深
试管壁上甚至出现了红褐色物质
[教师] 同学们不要争论,现在请大家来看老师在实验室制取并密封保存好的Fe(OH)2和
Fe(OH)3的样品。
[图片展示]已制好并密封保存的Fe(OH)2和 Fe(OH)3样品。[结论]Fe(OH)2样品是白色的,Fe(OH)3样品红褐色的。
[教师引导]那为什么我们实验中得到的Fe(OH)2是灰绿色物质,依据我们所学的知识,用Fe2++2OH-==Fe(OH)2应该是没错的。同学们的实验结果与事实不附,说明肯定是哪里有问题,可能是药品有问题,也可能是实验过程有问题。我们的实验为何不成功呢? [学生讨论] 因为Fe2+易被氧化,所以Fe(OH)2不稳定,在空气中容易被氧化。
[教师]回答的非常好,正是由于Fe(OH)2不稳定,在空气中很容易被氧化而生成Fe(OH)3而呈现灰绿色,灰绿色物质是由Fe(OH)2和 Fe(OH)3以一定比例混和的特殊物质,过一段时间,Fe(OH)2完全被氧化为 Fe(OH)3时,我们就会看到红褐色物质出现。
[投影] 用常规方法得不到白色沉淀的原因分析:
①Fe(OH)2很不稳定,极易被氧化,Fe(OH)2具有很强的还原性。
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ②溶液中可能有少量的Fe3+。
[教师引导]既然Fe(OH)2这么容易被氧化,那我们又可以通过什么方法制取纯净的Fe(OH)2呢?
[学生讨论、投影]制备氢氧化亚铁的关键:
需要创造的条件——无Fe3+的环境;无O2的环境
可以采取的措施——①排除溶液中的Fe3+ →加铁粉 ②避免与空气接触→反常规操作、油封、滴管的使用、试剂瓶装满等。
[设疑]请同学们用你前面的仪器和药品设计一个制取纯Fe(OH)2的实验。[板书](2)改进方案
[学生活动] 实验探究过程 学生六人一组进行讨论实验设计方案。[投影]参考方案如下:
第一种:在试管中加入新制的FeSO4溶液,先加入一些还原铁粉,再加入NaOH溶液。
第二种:在试管中加入少量铁粉,再加入稀硫酸溶液,等反应完全后,再加入NaOH溶液,然后用塞子把试管口塞住。
第三种:在试管中加入少量铁粉,再加入稀硫酸溶液,再加入油层隔绝空气。将装有NaOH溶液的滴管插到溶液底部。
[学生活动]分组实验(学生自行选择其中一种方案进行实验)
[实验结果]三个实验都不能制取出白色沉淀,都出现灰绿色物质。[教师分析]实验失败了,我们在实验时忽略了什么?必须注意什么? [学生讨论] 刚才实验时有O2存在,影响了实验结果。[教师设疑]我们在实验时如何才能消除O2的影响? [学生]隔绝空气,并设计成一个相对密闭的实验体系。
[教师引导]在刚才设计第二种实验方案的同学已经想到了要形成一密封系统,但由于在铁与稀硫酸反应完全后再加氢氧化钠时有空气进去。而第三种方案中为什么也会观测不到白色沉淀呢?
[学生讨论分析] 稀硫酸溶液和氢氧化钠溶液中溶解有氧气没有除去。
[教师引导] 如何完全消除O2的影响? [学生]分组进行讨论再次设计实验方案。
[教师引导]为了组成一个相对密闭的体系,切实消除O2的影响,我们必须要对稀H2SO4溶液和NaOH溶液加热,去除其中的溶解O2,并且要用适当的方法加入氢氧化钠溶液,而不能带入空气。下面请同学们再行设计更佳的实验方案进行实验。
[学生设计方案、投影]
1、将适量铁粉放入大试管中,加入稀硫酸约占试管容积的1/4微热,以加快反应并驱赶溶解的氧气。再立即往溶液中加入一些苯进行油封。
2、将加入氢氧化钠溶液的试管在酒精灯上煮沸2-3分钟,以赶走溶解的氧气, 加少量苯密封。待碱液冷却。
3、将滴管伸入苯层下边的FeSO4溶液中,吸取FeSO4溶液。
4、将吸有FeSO4溶液的滴管插入NaOH溶液中,缓缓挤出FeSO4溶液。[学生]分组实验
[实验结果]得到白色沉淀,并没有变成灰绿色。[观看视频] 氢氧化亚铁的制备。
[教师]要求学生总结:要做成功此实验必须注意什么?
[学生总结]
1、确保硫酸亚铁溶液中不含铁离子,可以加入略微过量的还原铁粉控制。
2、控制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液中溶解的氧气。
3、整个实验过程应该减少氧气的影响,使整个过程最好能在相对密闭的体系中进行。方案Ⅰ:装置如图1所示。
在试管中加入适量的5% FeSO4溶液,并覆盖一层苯,再用长滴管注入不含O2的1 -mol · L1NaOH溶液。由于苯的______作用,防止生成的Fe(OH)2被氧化,因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。
方案Ⅱ:装置如图8-2所示。
实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗的旋塞打开,稀H2SO4与铁粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞,则白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
方案Ⅲ:装置如图8-3所示。
以铁做阳极,石墨棒做阴极,电解液可以是NaCl溶液、NaOH溶液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe(OH)2沉淀生成,此时将电源反接,则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色
色,最后变成红褐
第四篇:改进创新实验
改进创新实验:
1.制备Fe(OH)2实验改进
实验用品:试管2支、酒精灯只、长滴管两支、FeSO4溶液、NaOH溶液
2.电解质导电性实验:
实验用品:学生电源一个、导线6根、电解槽一个、烧杯一个(100ml)、石墨电极一对;
食盐、蒸馏水
3.浓硫酸脱水实验环保改进法
实验用品:500ml烧杯一个、250ml烧杯一个、50ml烧杯一个
NaOH溶液、蔗糖、浓硫酸
4.H2S与SO2反应的实验改进
实验用品:50ml烧杯一个、试管2支、滴管与一只;
Na2S溶液、Na2SO3溶液、盐酸溶液
5.焰色实验改进
实验用品:蒸发皿一个、酒精灯、火柴
NaCl、无水乙醇、量筒。
改进创新实验:
6.制备Fe(OH)2实验改进
实验用品:试管2支、酒精灯只、长滴管两支、FeSO4溶液、NaOH溶液
7.电解质导电性实验:
实验用品:学生电源一个、导线6根、电解槽一个、烧杯一个(100ml)、石墨电极一对;
食盐、蒸馏水
8.浓硫酸脱水实验环保改进法
实验用品:500ml烧杯一个、250ml烧杯一个、50ml烧杯一个
NaOH溶液、蔗糖、浓硫酸
9.H2S与SO2反应的实验改进
实验用品:50ml烧杯一个、试管2支、滴管与一只;
Na2S溶液、Na2SO3溶液、盐酸溶液
10.焰色实验改进
实验用品:蒸发皿一个、酒精灯、火柴
NaCl、无水乙醇、量筒。
第五篇:浅谈初中化学实验创新与改进
浅谈初中化学实验创新与改进
摘要:化学是一门以实验为基础的科学,化学实验对于化学课程目标的全面落实具有重要的作用。因此必须优化教学设计,改进实验方案,使实验教学与探究学习融合起来,充分发挥实验的探究功能,但让学生获得知识,学到技能,而且重视让学生受到科学方法、科学思维的训练,养成科学精神,使学生对实验保持持久的探究兴趣和创造兴趣。
关键词:化学实验 改进
我国著名化学家戴安邦先生曾经说过:“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。”现行初中化学教材中的实验,大多数是经过千锤百炼,教育教学专家反复论证后编入课本中的,具有权威性。但也不可避免地会有一些实验,从可操作性、可观察性、安全性等方面还有待改进和创新。下面就本人教学实际情况和几年来参加和观摩化学实验创新比赛以来的经历和见闻进行总结,从化繁为简、多步组合、改进创新、补充强化、增设必需的实验、微型节约、绿色环保等几个方面谈谈对初中化学实验进行创新和改进,请大家指正。
一、化繁为简
化学实验在保证实验效果的前提下,一定要直观、显明、省时、准确、安全。例如:在探究二氧化碳的性质实验时四个实验可以用一个装置完成,方法是,取一个三通管,在它的上部和下部各放一张湿润的蓝色石蕊试纸,然后,将它与二氧化碳的发生装置连接。不一会,可观察到下部的试纸变红,而上部的试纸不变色,证明了二氧化碳密度比空气大,二氧化碳能与水反应生成碳酸。再将一燃着的木条放在三通管的上方,观察到火焰无变化,再把燃着的木条放在下口处,观察到木条立即熄灭,由此证明了二氧化碳的密度比空气大,同时还证明二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧的性质。最后将三通管取下来,把试纸变红的那端放在酒精灯火焰上加热,很快看到试纸由红色重新变成蓝色,说明碳酸不稳定。此实验的优点是:操作方便,快而明显,证明性质更多,更能引起学生的兴趣。特别是学生分组实验,更加实用。
二、多步组合
根据化学实验应现象明显、易于比较和力求省时的要求,我们可以把多步实验合在一起同时进行。
多种金属和酸的反应可一次完成,以比较其反应的快慢;如金属活动性的探究实验对于这个实验的改进方法是:在生物实验用的玻璃培养皿中放入两个垂直交叉的塑料片,形成四个格子,分别放入镁条、锌粒、铁钉和铜片,倒入稀硫酸
或稀盐酸,使四种金属同时接触酸液,实验现象更具有说服力,而且操作更加简单。如果把实验现象投影到屏幕上效果更加好。
酸溶液使石蕊和酚酞的变色与碱溶液使石蕊和酚酞的变色同时做,对比实验更易使学生记住这些颜色的变化;NaOH和FeCl3、NaOH和CuSO4的实验同时演示,四种不同的颜色变化更能引起学生强烈的兴趣和注意;悬浊液、乳浊液和溶液的实验同时进行,更易比较它们的区别;较高温度下的NaCl饱和溶液和KNO3饱和溶液同时降温,学生看清了的KNO3大量析出而NaCl则几乎没有,理解了结晶的两种不同方法。
三、改进创新
达尔文说:任何改进,都是进步。同样对实验的任何改进往往具有积极的意义,甚至起到意想不到的效果。
(一)改进装置
对实验器具选择及使用进行改进,使得实验操作更方便,方法更简单,效果更明显,说服力更强。
例如:在做氢气的爆炸实验时,由于不知道塑料筒氢气的多少和堵住的小孔是否漏气,导致实验没有100%成功。为此我对实验做了如下的改进:用2升左右的食品袋,充入空气,插入导管后压出一半空气,用橡皮筋系紧口。通入氢气待食品袋完全膨胀抽出导管,用燃着的木条捅食品袋,随着“砰”的一声,袋子被炸得粉碎。此改进使实验更易操作,更安全。
(二)改进过程
有的化学实验过程中,因为操作步骤的不严密,可能导致产生错误的理解,对实验的操作程序及步骤进行改进,使实验过程更加简捷,实验步骤更加合理,就需要根据具体情况适当改进一下实验过程。例如:CO2与Ca(OH)2反应有沉淀生成,而与NaOH反应无现象,那么CO2与NaOH是不是确实发生了反应?对于这种无现象的反应能不能设计出一些实验,使反应产生一些现象,从而直观地证明两者发生了反应?在此探究活动中,学生设计的众多方案中有这样一例 :由于CO2与NaOH反应生成Na2CO3,将CO2与NaOH反应,在反应后的溶液里滴加HCl,如果有气泡产生,证明CO2与NaOH发生了反应。但是对这样的设计方案过程中是否严密的问题,也有人提出了疑问:
因为CO2也能与H2O反应生成H2CO3,同样含有CO32-,怎么知道是Na2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2,还是H2CO3中的CO32-与酸反应放出的CO2?怎么消除H2CO3的影响?
所以将实验过程做了一点改进:先将反应后的溶液加热,使H2CO3分解,再滴加HCl。经过改进,这个实验方案变得完整,实验证明,加热后,再滴加HCl,有气泡产生,证明CO2与NaOH确实发生了反应,使实验解除了疑问,获得了准确的结论。也培养了学生养成怀疑的精神和严谨的思维习惯。
(三)改进方法
有的实验实验按照课本上的操作方法,现象不很明显,观察不到,对知识的理解印象不深。就要对原有的方法进行改进。
例如:固体氢氧化钠溶于水放热实验,用手触摸试管外壁时,现象不很明显,于是做了如下改进:将试管注入少量水,加热至沸腾,移开火焰,水停止沸腾,加入氢氧化钠固体少量,发现溶液又重新沸腾,说明氢氧化钠溶于水放热,使水又沸腾了。
例如:对倾倒二氧化碳实验的改进:课本中将收集有二氧化碳的集气瓶沿烧杯边沿慢慢往烧杯中倾倒,下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭,说明二氧化碳密度比空气大,二氧化碳不支持燃烧,也不燃烧。有些同学把握不好,倾倒时速度过快或集气瓶拿不稳,二氧化碳刚倒出就散开了,结果造成上面的蜡烛先熄灭,下面的后熄灭,对二氧化碳的密度作出了错误的结论。我们对这个实验做了改进后,成功率很高。在倾倒二氧化碳时,在烧杯内壁处放一短颈漏斗,将二氧化碳从漏斗倒入,这样就会顺利地完成实验。
四、补充强化
对一些实验可以在原实验的基础上补充,以增强学生对这方面知识的理解和深化。
例如:在做金属氧化物与酸反应的实验时,书上只让学生探究了氧化铁与稀盐酸的反应,为了更进一步探究这一性质的普篇性,增设探究了氧化铜与稀硫酸反应的实验,并对传统的这一实验做了一点改进,将一根铜丝擦光亮后,一端绕成螺旋状放在酒精灯火焰上灼烧,使这段变黑,然后趁热放进稀硫酸中,一会儿就可以看到螺旋上的黑色消失铜丝又变得光亮了,溶液也由无色变成蓝色。这一实验具有节约、省时、形成对比的特点,既加深了学生对金属氧化物与酸反应的性质的理解,实验现象的记忆,又巩固了铜的化学性质,增强了实验效果。
五、增设必需的实验
对于重要的知识,虽然教材未安排实验,但增加是必要的。初中化学实验的趣味性还不够,大量的实验需要改进,以增强化学实验的趣味性,加深对知识的理解。
例如:在实验室制取二氧化碳时,是以大理石或石灰石为原料与稀盐酸反应制取的,那么为什么不能用稀硫酸代替稀盐酸?为什么不能用碳酸钠代替大理石或石灰石呢?如何让学生信服和领会? 并掌握这部分知识,可补充下面的实验:
(一)用大理石和稀硫酸反应,观察实验现象:刚开始时反应进行很快,但反应一段时间以后,由于微溶于水的硫酸钙不断生成,附着在大理石的表面,使大理石无法接触到稀硫酸,反应就逐渐停止,没有气泡产生。
(二)用碳酸钠与稀盐酸反应,观察实验现象:反应速度过快,反应物一会儿就反应完了,产生的气体来不及收集。通过让学生自己动手做实验,观察现象并讨论反思,找出最佳的方法,可以有助于学生更容易地记住结论,巩固所学的知识。
再如:NaOH和CO2能否反应,教材是直接给出的,这难以使学生信服,因此很有必要增设。我采用的是“喷泉实验”,如右图,操作如下:在250 ml圆底烧瓶中先加入约5 gNa2CO3粉末,然后再加入5 ml浓盐酸,使其充分反应生成CO2,然后倒入5-10 ml浓NaOH溶液,迅即塞好带有导管的橡皮塞,晃动烧瓶,使其充分反应,将它倒置在铁圈上,打开导管上的止水夹,可观察到水迅速地进入烧瓶且变为红色,形成美丽的喷泉!学生会立即得出这是CO2反应完的缘故。这时再分析CO2和NaOH的反应及方程式的书写便是水到渠成了,学生也更感兴趣了。
(三)在讲解分子的基本特征之一中:分子是不断运动的,化学老师一般都是以日常生活中的例子,如“八月桂花香”、“墙内开花墙外香”、湿衣服晾干”等。这样既空洞又抽象。如果用碱的通性之一:碱能使无色的酚酞变成红色这样一条性质上设计一实验,证明分子是不断运动的小魔术。我认为可以这样设计实验:先在一张滤纸上用无色酚酞试液画上一只小动物(如:小猫、小狗、蝴蝶等),再用细线系在铁架台上,然后在滤纸的正下方放一只盛有浓氨水的烧杯,立即会看到滤纸上出现一只清晰的、红色的小动物。这样既可以满足学生对化学的好奇心,培养对化学产生的良好感情,又可以激起学生对化学实验的探究欲望。
六、微型节约
微型实验的试剂用量比常规实验节省得多,且许多实验还可以采用代用品作实验,在仪器上花费也很少,故微型实验大大节省了实验经费。改变过去那种“一人做、大家看”的局面;使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式,变为“主动”和“探索式”的学习方式;使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验。教学中,教师只要积极引导,学生通过自制仪器和动手做实验,既训练了动手能力,培养了创新思维,同时较强的参与意识及微型实验内在的魅力,又大大地激发了学生进行化学实验的兴趣。
例如:用滤纸片作为载体可以完成许多的化学实验,在滤纸片上完成化学实验相对于在试管、烧杯中完成化学实验既节约药品,又方便操作。
(一)、液体与液体的反应实验(以碱与指示剂的反应为例)
实验过程:(1)取两块滤纸片,将其分别放置在表面皿的不同位置上,然后在其中间部位分别滴上一滴氢氧化钠溶液.(2)再在两滤纸片上有氢氧化钠溶液的部位分别滴上一滴石蕊试剂和酚酞试剂,即可观察到滤纸片上的颜色变化。
(二)、例如:分子运动──氨分子的扩散的实验
在此实验中,用大烧杯罩住两只分别装有酚酞试液和浓氨水的小烧杯。学生在实验室中进行实验时,教师可以发现最大的问题在于:氨水挥发出来的刺激性气味很大,而且氨水的用量也较大。对于这个实验的改进方法是:用小烧杯代替大烧杯、用小贝壳代替小烧杯,分别在贝壳内滴入酚酞试液和浓氨水,把实验微型化,这样既节省了药品,现象明显且又不会有很大的刺激性气味。(小贝壳也可以用干奶片的空塑料面板代替。)
七、绿色环保
绿色化学是可持续发展的需要,是现代化学的新发展和重要特点。化学实验绿色化是社会发展的需要,是学生身心健康发展的需要,是进行环境教育的需要,也是了解现代化学发展和趋势的需要。中学化学教学过程中,无论是演示实验还是学生实验,常常是有毒的物质参加反应,若处理不当,对环境会造成污染。针对这一问题,而引导学生积极思维,进行创新,对实验进行绿色化设计。
硫在氧气里燃烧的实验有一定的污染,在做这个实验时作了以下改进,并将模拟酸雨的危害一起作,具体是:把一个小燃烧匙的柄固定在橡皮塞上,在集满氧气的集气瓶里倒入少量的水,放入一粒锌、一小块大理石和一片树叶。将少量的硫在燃烧匙内点燃,马上观察火焰的颜色后,伸入集气瓶,塞上橡皮塞,观察火焰颜色变化,熄灭后振荡,一会儿,就可以看见锌和大理石表明有少量气泡冒出,树叶发黄。该实验集几个实验于一体,验证了氧气的性质,酸雨的成因和危害,消除了实验中二氧化硫对空气的污染。
总之,化学实验的改革有助于学生观察能力、思维能力、创新能力和综合分析能力的培养。化学实验所起的作用和其地位非常重要,因此,加强化学实验教学及其改革是提高教学水平和质量必不可少的环节,同时也是我们每个化学教师在教育教学中都应该不断思考的问题。