“二氧化碳制取与性质”实验资源的开发与应用.docx

1、“二氧化碳制取与性质”实验资源的开发与应用本文系江苏省教育规划办“十三五”课题“社会课程资源开发应用于初中化学教学的研M（B-b/2020/02/08）阶段性研究成果。通谏系人：E-mail：104920675余晨曦'周文荣叶（1新桥初级中学江苏常州213032；2新北区教师发展中心江苏常州213022）摘要：在分析教材“二盘化碳的制取和性质"实验可改进之处的基础上，结合已有经脸，合理利用身边材料和箕柄V型管，将二再化碳的制取与性质整合于一体，从微型、绿色、可视等多方面分析实验资源的创新之处，并合理地应用到课堂学习中。关键词：身边材料：长柄V型管：实验资源文章编号:1008-

2、0546（2021）09X-0088-03中图分类号2632.41文献标识码:Bdoi：io.3969/jissn.ioo8-0546.202i.09x.027二敏化碳的制取和性质探究是初中化学学习的重要实验。由于实验占用课堂时间长、仪器与药品繁多、操作复杂等一系列原因，教师在课堂上多用演示实验代替学生实验，不注重课堂探究和课堂实验。本设计注重实验装置的改造与创新，并应用于课堂教学。一、教材实验资源与已有研究的分析1. 教材实验资源分析沪教版九年级化学教材中相关实验资源为二氧化碳的制备、验满及检验、阶梯蜡烛、碳酸受热分解等五大实验。通过实验探究，可使学生深入掌握二氧化碳的相关性质、制法以及用途

3、。这些分散的系列实验在实际教学中存在一些不足： 二氧化碳的来源：教材中利用稀盐酸与石灰石来制取，但稀盐酸的挥发性使得二氧化碳中混有氯化氢气体，产物不纯。 二氧化碳的存放：二氧化碳性质实验较多，需提前制取多瓶气体，集气瓶盖上玻璃片带入课堂。由于玻璃片密封性并不高，二氧化碳容易逸散，且运输过程中会带来集气瓶倾倒、玻璃片滑落等问题，造成实验失败。0二氧化碳的性质：教材中关于二氧化碳与水的反应，没有设计对比实验探究到底是何种物质使指示剂变色；阶梯蜡烛实验失败率较高；未探究二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应是否发生。2. 己有的实验改进方案一线教师对于“二氧化碳的制取及性质探究”相关实验进行了大量的研究并做了

4、一系列改进与创新，大致可分为以下三类：0）实验操作简便化，提高成功概率沪教版九年级化学教材中并未设计对比实验探究二敏化碳与水的反应，李少红作了如下改进（见图1）孔1一4号为干燥的石蕊纸花，1号喷稀醋酸，2、3号喷水1、2号与3、4号纸花用塞子隔开，当开始制取二氧化碳时，一步即可完成实验。另一个主要实验“阶梯蜡烛”成功率低，李娜将木质槽和玻璃槽合二为一，使二敏化碳气体通过木质槽空余部分流动，即可看到相应现象。装置如图2所示七0实验探究一体化，实现微型设计因二氧化碳性质较多，需要提前收集多瓶气体旦携带大量实验药品，因此，一体化微型实验的必要性不言而喻。赵东洋、焦国芬使用少量石灰石与稀盐酸，在凹槽中

5、先后放置石蕊试液和澄清石灰水，烧杯中装入氢氧化钠溶液，利用喷泉实验实现装置-体化、微型化（如图3）叫稀盐酸!。微型集气瓶（寥*一Xr型管套石灰石恐塑料2:澄清石物C图S氏餐化纯净水瓶2个钻孔丫的透明小、LT圆筒枫珠笔筒可旋转的白酒瓶塞=.小塞子，块状固体液体电三去图4张平创新实验图3赵东洋、焦国芬创新实验0实验装置生活化，体现原料易得关于二氧化碳的实验较多，教师的演示使学生对探究实验没有参与感。因此，利用廉价易得的身边材料设计一体化学生实验，使学生自主探究出二氧化碳的性质对培养学生化学素养非常有利。张平用纯净水瓶、塑胶圆筒、白酒瓶盖、圆珠笔空筒等改进固液不加热型装置，使之可随制随停（如图4）叫

6、3. 实验改进与创新的空间<1）文献所能查到的创新或改进实验，都未能将课标中涉及的二氧化碳所有性质探究到位，只能探究出一部分性质。教师在教学过程中大多以演示实验为主，很少有学生分组实验。二、一体化创新实验资源的开发在分析了教材实验资源及己有成果的基础上，对实验用品和实验装置进行了改进，致力于开发操作简易、成功率高的的一体化微型实验。具体如下：1. 实验装置与药品（1）实验装置如图5所示，实验装置主要用到注射器、长柄V型管、铁架台、导管、糖果盒、托盘（糖盒盖子）、矿泉水瓶底、小木条、毛细滴管、酒精灯、吹风机、三通阀、棉花团等。图5体化创新实验的装置底部戳有孔的糖果盒与矿泉水瓶底实现二氧化碳

7、的随制随停，通过三通阀与长柄V型管相连，长柄V型管从左至右分别有一个支管（上下与V型管等距离）、一个球泡、一个凹槽（上方带有支管），最后连接注W器，既可缓冲压强，又可通过验证产物判断反应发生。实验药品澄清石灰水、氢氧化钠溶液、蓝色石蕊试纸、氯化锲溶液、无水氧化钙、蒸部K、石灰石、稀硫酸（混有氯化铉溶液）等（如图6）。图6一体化创新装置中盛装的药品因盐酸具有挥发性，改用稀硫酸（混入氯化铉溶液，起到增大硫酸钙溶解度的作用，使反应平稳进行）与石灰石反应。在长柄V型管第-个支管最上、下方固定两张湿润的蓝色石蕊试纸（蓝色石蕊试纸比紫色石蕊试纸现象更明显），球泡中放置棉花团包裹的无水氯化钙，之后是干燥蓝色

8、石蕊试纸。凹槽中的澄清石灰水和弯管中的氢氧化钠溶液可从实验现象直观得出二氧化碳的检验方法。氯化银溶液可与碳酸钠溶液发生反应,从新物质产生的视角证明反应的发生。2. 实验步骤0）连接装置：检查装置气密性后依次装入所需药品，连接仪器。0制取气体：将糖果盒放入矿泉水瓶底，制取二氧化碳。O观察现象：控制三通阀，观察长柄V型管中实验现象。在观察到相应现象后，打开支管上方橡胶套，将燃着的木条伸至支管上方。妙停止制备：将糖果盒上提放在托盘上，使石灰石与稀硫酸固液分离，反应停止。O探究产物：将氯化锐溶液注入反应后的溶液中；将吹风机对准湿润的磁开启热风，探究碳酸性质（部分步骤如图7）。图7一体化创新装置验满二氧

9、化碳及碳酸性质探究3. 实验现象及结论（见表1）表1实验现象及结论实验现象下方湿润的蓝色石蕊试纸比上方的先变红，加热后恢复为蓝色。湿润的蓝色石蕊试纸变红，干燥的蓝色石蕊试纸不变也。澄清石灰水变浑浊。的熄若条。燃木风一开始氢氧化钠溶液中无现象，注射入氧化钦溶液后有白色沉淀。实验结论1. 二氧化碳密度大于空乓。2. 碳酸受热易分解。二氧化碳能与水反应。二氧.化碳能与氢氧化钙溶液反应，并可用于二氧化碳的检验。不可燃不助燃，并可用于收集二氧化碳时的蜥。二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应。4.创新之处微型化：在改装的塑料瓶和内径为12mm的石英管内进行实验，药品用量少。0绿色化：在微型、密闭环境中进行实验，环

10、保且安全。0可视化：实验用品量少但并不影响实验现象的观察，湿润的蓝色石蕊试纸变红、石灰水变浑浊等，都能又快又清晰观察到。系统化：本一体化装置融合气体的制备、性质探究、产物检验三部分，简化了实验过程，提高了实验的流畅性、综合性、性。6撇化本实验仪器生活化且价格低廉，«搭建简单，操作较为安全，可以推广到学生分组实验。0多用化：利用该装置还可以进行一些其他实验，比如实验室模拟工业炼铁、有机物燃烧产物检验等。三、实验资源的课堂应用化学实验资源的开发和利用不仅要求教师拓宽知识面，深入挖掘各教材及书籍、文献中的探究因素，更要利用实验资源，打造开放性、多元化的学习环境，增进学生独立思考能力，在启迪

11、新思维中建构核心知识，最终达到能力素养的提高®。1. 呈现实验装置，引发学生思考在制取和探究二氧化碳性质时，教师先逐一介绍改进的装置，并指导学生根据实验步骤，白主完成实验探充。在实验操作前，教师及时提醒操作规范，使学生提高动手能力，进一步体会实践的曲折和快乐。改进的实验装置.与书中呈现的实验装置对比明显，可进一步引发学生对每个实验仪器、药品的作用的思考，增强他们的创新意识与。与此同时，该实验利用身边材料，贴近学生生活，增强直观性，真正做到在实践中学习，在愉快中感悟，深刻体会化学的实用性。2. 分析实验装置，建构核心知识通过实验装置的改进，实验操作简单，成功率高，效果明显，促进学生积极

12、参与到实验探究中去。在实验时，教师引导学生仔细观察现象并做好记录，实验结束后，教以问题为驱动，比如“实验过程中依次观察到什么现象？”“该现象说明了二氧化碳的相关性质是什么？""二氧化碳的这一性质决定了它在生活中有什么样的用途？”，学生不仅提升了观察能力，还在一系列的问题串中，提高了对实验现象的分析能力，使学生自主获得生动具体的知识，更好地理解化学概念和规律，有利于学生化学核心知识的建构。3. 利用实验资源，发展能力素养实验资源的创新，实现了从知识传授为中心到实践应用和创造为中心的转变，充分展示了化学对于生产生活的价值。通过实验，将化学问题简单化、生活化，使学生形成一系列具有

13、真实问题解决情境的基本技能。如今的化学实验题中大多为具有系统性的创新实验，因此，在做完实验后，利用实验资源配以相应练习，可使学生的能力得到进一步发（下转第85页）生锈原理的探究”的实验过程中，在多次实验中发现用'U形管”进行传统的原电池实验比用烧杯现象更加明显，避免了锌和硫酸反应产生的气体干扰正极产生气泡的现象，而在这个实验中不仅以看到铁钉的生锈，而旦能看到中间产物灰绿色固体的生成，是实验过程中一个意外的惊喜。在设计“探究酵母菌呼吸作用”实验的过程中，发现酸性重铭酸钾的配制对实验有很大影响，通过分析级离子浓度对氧化还原电极电势的影响，明白了其中原因。因此，一次次的尝试，虽然经历过很多失

14、败，但那种“灵光一现”的感觉是让人兴奋的，也促使我们在教学的路上有更多的创新思维被激发，学生同样也能感受到教师己经走出了常规的教学模式，在不断地创新，对学生的创新思维的培养起到了重要的作用。数字化实验用于教学旨在引导学生走向深度学习，探究事物和现象的本源，在引导学生进行科学探究的过程中能起到非常重要的作用。传统实验培养了学生的动手能力、观察能力、读取数据、处理数据的能力，很多实验现象也给了学生直观地感性认识。数字化实验的使用应根据教学的需要，不宜过早过多介入，不能忽略传统实验的重要性。要根据实际需要将数字化实验和传统实验有机结合，信息技术与传统教学有机整合，在实践过程中要继续研（上接第9。页）

15、展。如可以根据图8的改进装置设置系列问题：教材中原料不用稀硫酸的原因以及凹槽中所发生反应的原理；若在支管a下方放置阶梯蜡烛，可观察到哪些现象，得到何种结论：二氧化碳的这一性质在日常生活中用途有哪些；与教材中实验对比，该装置具有哪些优点等等。石灰石图8二氧化碳的制取与性质探究一体化创新装置充如何更好地利用数字化辅助传统实验，从而发展学生的学科核心素养。前面对数字化实验的尝试应用，主要是化学必修内容，在“化学反应原理”内容的教学中，如：酸碱中和滴定、弱电解质的电离平衡等，数字化实验有更多的施展空间，这是需要重点研究和实践的。除了化学知识的教学外，还有很多活动的开展也需要利用数字化实验，如酒精灯外焰

16、和内焰温度比较、探究使木条复燃的氧气含晕:、测量蜡烛燃烧过程中氧气或二氧化碳的含量变化等。化学是一门以实验为基础的学科，当传统实验有了数字化实验的辅助后，就像给我们传统思维装上了一对想象的翅膀，可以&往更广阔的天空，为创新型人才的培养奠定基础。而数字化实验也像“眼睛”一样让我们看到化学变化的内在特征，带领我们去探究事物的本源。参考文献庞红梅.将数字化实验和传统实验有机结合一“探究铁生锈的原理”教学设计J.教育研究与评论（课堂观察）,2016（12）:60-631 庞红梅.传感器“眼”中的“蓝瓶子4J.中学化学教学参考,2020（07）:47-49参考文献李少红.二氧化碳与水反应的实验创新J.中学化学教学参考，2016（10）:5