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化学是一门以实验为基础的学科。而化学实验则是化学学科的灵魂,更重要的是化学实验过程本身就是培养学生创新精神和创新能力的最佳途径。本人在实验教学过程中做了几点尝试,对培养学生的创新精神和创新能力收到了较好的效果。
一、关注实验的必要性,把握实验呈现的时机
例1:Na与CuSO4溶液反应
1.从实验呈现的时机角度考虑
(1)不宜安排在“Na的化学性质中引出Na能与盐反应”的教学环节。Na与CuSO4溶液反应所包含的化学反应很复杂,个别反应机理有争议,还有待于进一步探究。这实验与“Na能与盐反应”两者无关联,教学功能很少很牵强。
(2)适宜安排在新高一学生的第一堂化学课中,以Na与CuSO4溶液反应实验来创设生动活泼的教学情景,有利于激发学生理解化学反应类型;置换反应、复分解反应的转化条件;以及氧化还原反应判断等教学内容,启迪学生的科学思维。
2.从实验探究的角度考虑
为了证明“Na能与盐反应”可以考虑将实验改为“在蒸发皿,取少量CuSO4溶液滴加到稍大的Na块”。但适宜安排在课外对学有余力学生的兴趣小组。[实验结果:Na表面有红色固体出现。实验解释:几滴CuSO4溶液滴加于足量Na块上。①由于反应放热多,使H2O蒸发,Na块熔化。②CuSO4溶液只有几滴,其中H2O的量很少很快被Na反应,造成剩下无水CuSO4和过量Na则发生固相置换反应,生成Cu。即:CuSO4(s)+2Na(s)=Na2SO4+Cu(s)此反应自由能变化值ΔrG=-604.93KJ/mol属易反应。如果学生对红色物质是否为铜有疑虑?可以加稀盐酸来区分Cu和Cu2O。]
二、关注实验的综合性和微型化,提升实验的效益
例2:Cl2的漂白实验
(1)[教材设计P41]:分别将干燥和湿润的有色布条放入两瓶干燥氯气中观察现象。实验准备时间长,尤其是3~4班连续上课的教师准备负担更重。
(2)[实验改进]:[见右图1]在广口瓶下层铺少许Ca(OH)2,中间放一个平底小试管(KMnO4),在橡皮瓶塞上打一个孔,插入滴管(浓HCl),在一张红纸上用水画一个小圈放入广口瓶。
(3)[实验现象]:当浓HCl滴加到KMnO4,有黄绿色气体产生,红纸没有褪色,而有水润湿的小圈褪色,现象清晰易观察。实验仪器组装简便,密封性能好,环保。实验易操作(只需要挤压滴管),又适合重复多次操作。整套装置包含Cl2发生装置;Cl2与H2O反应装置;HClO漂白装置;Cl2尾气吸收装置。其中滴管相当于小型分液漏斗,有很好的实验效益。
例3:浓硝酸的强氧化性和NO2与水反应的定量演示器
(1)[实验装置]:具支试管中(少量浓硝酸),在橡皮瓶塞上打两个小孔,插入滴管(H2O)和一根铜丝(可以拉动脱离液面),连接导管(一端拉成尖嘴)到盛水的烧杯。
(2)[实验现象]:①Cu与HNO3剧烈反应,试管内充满大量红棕色气体,溶液呈绿色。
②挤压胶头滴管中的水,则NO2与水反应产生负压,水通过喷嘴喷入反应器,产生喷泉现象。溶液有绿色变为蓝色,红棕色气体变为无色,水面上升到反应器(2/3处左右或更高处)。
(3)[现象分析]:实验仪器微型化,(其中滴管相当于小型分液漏斗)但实验现象清晰。尤其喷泉现象、溶液颜色改变、水面高度等。通过实验不仅能很好验证浓硝酸的强氧化性和NO2与水反应,而且对学有余力的学生,还可以分析溶液颜色为何改变?NO2与水反应和NO2,O2与水反应的定量计算。
三、关注实验的成败性,提升实验的探究能力
例4:乙醇催化氧化
(1)[化2教材:(苏教版P65)]向试管中加入3~4ml无水乙醇,浸入50℃热水中,加热铜丝,迅速伸入乙醇,反复多次,观察铜丝的颜色和感受乙醇气味变化。存在缺陷:①实验现象可观察性不强,只能看到铜丝颜色由紫红―黑―紫红,说明Cu丝的催化作用。能闻到一定量刺激的气味,但方法不符合绿色环保的要求。②实验结论可信度不强,实验教学功能难以体现。因为反应后的液体与新制Cu(OH)2碱性悬浊液反应,看不到砖红色现象,因此无法证明生成物就是乙醛。
(2)[探究实验不理想原因]:对于不理想或不成功的实验,我们教师应该加强对实验的探究。通过查找文献资料,教师们一起做实验讨论,认为:①此反应所需温度为550℃,而乙醇的沸点为78℃。②浓度:产物乙醛含量太少,大量乙醇存在对验证乙醛干扰大。而空气中O2浓度低,反应速度慢。
(3)[教师的实验探究]:[见右图3]若用氧气代替空气,酒精棉花代替酒精,则有利于加快反应速度,同时减少乙醇对乙醛干扰。
1.硬质玻璃管(25mm×300mm),略向下倾斜,既是反应器,又能发挥冷凝作用,敞开体系能解决气压大,使胶塞冲出的安全问题。
2.酒精灯给铜丝催化剂加热时,传导的热量足以使乙醇汽化。(铜丝可防回火)
3.O2的发生装置可以简化采用具支试管(Na2O2)和带滴管(H2O)的橡皮塞。
4.产物液体可用Cu(OH)2验证,能看到砖红色物质生成。
一、关注实验的必要性,把握实验呈现的时机
例1:Na与CuSO4溶液反应
1.从实验呈现的时机角度考虑
(1)不宜安排在“Na的化学性质中引出Na能与盐反应”的教学环节。Na与CuSO4溶液反应所包含的化学反应很复杂,个别反应机理有争议,还有待于进一步探究。这实验与“Na能与盐反应”两者无关联,教学功能很少很牵强。
(2)适宜安排在新高一学生的第一堂化学课中,以Na与CuSO4溶液反应实验来创设生动活泼的教学情景,有利于激发学生理解化学反应类型;置换反应、复分解反应的转化条件;以及氧化还原反应判断等教学内容,启迪学生的科学思维。
2.从实验探究的角度考虑
为了证明“Na能与盐反应”可以考虑将实验改为“在蒸发皿,取少量CuSO4溶液滴加到稍大的Na块”。但适宜安排在课外对学有余力学生的兴趣小组。[实验结果:Na表面有红色固体出现。实验解释:几滴CuSO4溶液滴加于足量Na块上。①由于反应放热多,使H2O蒸发,Na块熔化。②CuSO4溶液只有几滴,其中H2O的量很少很快被Na反应,造成剩下无水CuSO4和过量Na则发生固相置换反应,生成Cu。即:CuSO4(s)+2Na(s)=Na2SO4+Cu(s)此反应自由能变化值ΔrG=-604.93KJ/mol属易反应。如果学生对红色物质是否为铜有疑虑?可以加稀盐酸来区分Cu和Cu2O。]
二、关注实验的综合性和微型化,提升实验的效益
例2:Cl2的漂白实验
(1)[教材设计P41]:分别将干燥和湿润的有色布条放入两瓶干燥氯气中观察现象。实验准备时间长,尤其是3~4班连续上课的教师准备负担更重。
(2)[实验改进]:[见右图1]在广口瓶下层铺少许Ca(OH)2,中间放一个平底小试管(KMnO4),在橡皮瓶塞上打一个孔,插入滴管(浓HCl),在一张红纸上用水画一个小圈放入广口瓶。
(3)[实验现象]:当浓HCl滴加到KMnO4,有黄绿色气体产生,红纸没有褪色,而有水润湿的小圈褪色,现象清晰易观察。实验仪器组装简便,密封性能好,环保。实验易操作(只需要挤压滴管),又适合重复多次操作。整套装置包含Cl2发生装置;Cl2与H2O反应装置;HClO漂白装置;Cl2尾气吸收装置。其中滴管相当于小型分液漏斗,有很好的实验效益。
例3:浓硝酸的强氧化性和NO2与水反应的定量演示器
(1)[实验装置]:具支试管中(少量浓硝酸),在橡皮瓶塞上打两个小孔,插入滴管(H2O)和一根铜丝(可以拉动脱离液面),连接导管(一端拉成尖嘴)到盛水的烧杯。
(2)[实验现象]:①Cu与HNO3剧烈反应,试管内充满大量红棕色气体,溶液呈绿色。
②挤压胶头滴管中的水,则NO2与水反应产生负压,水通过喷嘴喷入反应器,产生喷泉现象。溶液有绿色变为蓝色,红棕色气体变为无色,水面上升到反应器(2/3处左右或更高处)。
(3)[现象分析]:实验仪器微型化,(其中滴管相当于小型分液漏斗)但实验现象清晰。尤其喷泉现象、溶液颜色改变、水面高度等。通过实验不仅能很好验证浓硝酸的强氧化性和NO2与水反应,而且对学有余力的学生,还可以分析溶液颜色为何改变?NO2与水反应和NO2,O2与水反应的定量计算。
三、关注实验的成败性,提升实验的探究能力
例4:乙醇催化氧化
(1)[化2教材:(苏教版P65)]向试管中加入3~4ml无水乙醇,浸入50℃热水中,加热铜丝,迅速伸入乙醇,反复多次,观察铜丝的颜色和感受乙醇气味变化。存在缺陷:①实验现象可观察性不强,只能看到铜丝颜色由紫红―黑―紫红,说明Cu丝的催化作用。能闻到一定量刺激的气味,但方法不符合绿色环保的要求。②实验结论可信度不强,实验教学功能难以体现。因为反应后的液体与新制Cu(OH)2碱性悬浊液反应,看不到砖红色现象,因此无法证明生成物就是乙醛。
(2)[探究实验不理想原因]:对于不理想或不成功的实验,我们教师应该加强对实验的探究。通过查找文献资料,教师们一起做实验讨论,认为:①此反应所需温度为550℃,而乙醇的沸点为78℃。②浓度:产物乙醛含量太少,大量乙醇存在对验证乙醛干扰大。而空气中O2浓度低,反应速度慢。
(3)[教师的实验探究]:[见右图3]若用氧气代替空气,酒精棉花代替酒精,则有利于加快反应速度,同时减少乙醇对乙醛干扰。
1.硬质玻璃管(25mm×300mm),略向下倾斜,既是反应器,又能发挥冷凝作用,敞开体系能解决气压大,使胶塞冲出的安全问题。
2.酒精灯给铜丝催化剂加热时,传导的热量足以使乙醇汽化。(铜丝可防回火)
3.O2的发生装置可以简化采用具支试管(Na2O2)和带滴管(H2O)的橡皮塞。
4.产物液体可用Cu(OH)2验证,能看到砖红色物质生成。