把握实验创新与改进的灵活性

把握实验创新与改进的灵活性

化学是一门以实验为基础的科学，而化学实验是进行科学探究的重要方式，要求学生具备基本的化学实验技能，这是学习化学和进行探究活动的基础和保证。化学实验的创新与改进，一方面要注重基本操作上的规范性，以保证实验的成功，培养学生的实验操作技能，培养学生的严谨、求实的科学态度。另一方面，更应遵循科学性、可行性等基本要求而注重其灵活性，使学生通过实验的创新与改进，能综合运用所学知识，积极主动地去思考化学实验的实施过程，从实验创新中深化和发展知识，并通过对学生进行理性思维方法的训练，提高学生分析问题和解决问题的能力，进一步培养学生的创新思维能力。一、教材实验科学的规范与灵活对于化学教材中的实验案例梳理汇总，见表1。在教材实验的探究过程中，既关注了基本仪器、基本操作的规范要求的目的与意义，更考虑了实验个案的特殊性，兼顾了规范与灵活，使特殊的教材实验得以顺利完成。二、高考实验科学的规范与灵活高考对中学化学教学起着指挥棒的重要引导作用，高考命题要遵循两个有利的原则，“既要有利于高校选拔新生，又要有利于中学素质教育”。现以课程改革走在中国前列的上海高考试题为例。【案例1】（2008年上海A卷类26）如图1所示，将甲、乙2个装有不同物质的注射器用导管连接起来，将乙筒内的物质压到甲筒内，进行表2的不同实验（气体在同温同压下测定）。试回答下列问题（表2）：三、注射器应用的典型案例【案例2】“甲烷的氯取代反应的改进”实验。如图2所示进行实验：2.将注射器放置于铁架台上，距离注射器7～8cm处，用高压汞灯照射。片刻之后，可以观察到注射器内出现白雾，气体体积缩小，几分钟后白雾消失，气体体积不再缩小，停止照射。3.打开止水夹，将胶管插入滴有几滴紫色石蕊试液的饱和食盐水中，饱和食盐水被吸入注射器中，溶液颜色变红，溶液的表面有少量的油滴。4.将反应之后的剩余气体推入NaOH溶液中，进行尾气处理。改进实验的优点：一是注射器的使用使实验中需要控制气体体积的因素变得容易精准控制；二是一次分别收集好和，可以做多次实验，适应多个班级的连续教学；三是有毒的收集方便、尾气处理彻底无污染。【案例3】“乙醇分子结构测定的改进”实验。1.教材实验的剖析如图3（教材装置）所示，通过实验，我们发现教材实验存在如下不足：（1）使用仪器偏大，中学化学实验室难以做到（能够量1120mL的量筒、大于1120mL的集气瓶），不便于实际操作。（2）教材使用分液漏斗，仪器内壁沾附乙醇较多（尤其是分液漏斗具有的长颈部）。（3）250mL的圆底烧瓶做反应容器，气体的热胀冷缩明显，并且是间接测量气体体积，存在较大误差。（4）至少2.4的活泼金属钠，6mL无水酒精，200多毫升空气混在一起，存在安全隐患。我们在实验中出现了炸裂烧瓶的情况。因此，我们觉得教材实验在中学化学实验室中较难顺利完成。仔细剖析教材实验装置的功能，装置左侧部分是加入测量了体积的液体，并作为反应的场所；实验装置的右侧部分是收集并测量生成气体的体积。基于这样的分析我们设计了如下的改进方案。2.实验改进的方案如下页图4所示，左边的注射器甲是一只5mL的小注射器，起加注并测量加入液体体积的作用；右边的注射器乙是一只100mL的大注射器（实验时，用植物油充分地涂抹注射器的活塞，润滑注射器减小摩擦力），作为反应的场所，收集并测量生成气体的体积。（1）在右边的注射器乙中放入一颗新切的钠（切下的钠块稍微大一点，保证反应过程中钠过量，尤其是表面要新、减少氧化，让反应的起始瞬间能冲动注射器的活塞），并将活塞轻轻推入针孔处，使注射器乙内几乎没有空气。（2）左边的注射器甲中吸入1.0mL的无水乙醇，如图4所示连接好（体系一定要密封，两注射器的对接处最好捆绑一下），将注射器甲的针管伸到金属钠上。（3）轻轻而缓慢地推动左边的注射器甲，推入无水乙醇0.6mL（无水乙醇的密度是0.789g/mL），再仔细观察注射器乙的刻度变化。（4）实验完毕，推出，立即清洗注射器。3.改进实验的创新（1）几乎没有与空气接触，并且药品用量少，是教材实验所需的，实验安全无隐患。（2）借用注射器的巧妙组合（“大”100mL与“小”5mL的悬殊对比、两对接的方式）完成实验，富有趣味性。（3）重要的是加入乙醇直接到金属钠块上，直接读出加入乙醇的体积，直接读取产生气体的体积，操作直观方便；现场展示，收集到110mL气体，定量实验的精确度达到了95.6%。四、注射器组合创新实验【案例4】如图5所示，在注射器中加入少许的晶体，并吸入适量浓硫酸（不接触纸条）进行实验。实验完毕之时，用注射器吸入右烧杯内的NaOH溶液，除去多余的、。该案例将的实验室制法、的性质、的尾气处理集中在1支注射器上，实验方便简洁而又环保。【案例5】如图6所示，是铜与稀硝酸反应的两个实验装置。装置Ⅰ是铜与稀硝酸反应的常规装置，不便于控制反应，容易生成多余的NO气体而污染环境（试管的橡胶塞应该取下，有安全隐患）。用装置Ⅱ进行实验时，在烧杯中加入适量的稀硝酸，打开止水夹，用注射器慢慢抽取，稀硝酸沿着干燥管慢慢上升，直到充满干燥管，停止抽拉注射器，关闭止水夹，实现铜与稀硝酸反应。反应停止后，打开止水夹，用注射器慢慢抽取干燥管的气体（事先已经将注射器内的空气推出），关闭止水夹后取下注射器，并再抽入一定量的空气，使NO与反应。上述实验完成后，将注射器内的气体通入到NaOH溶液中。铜与稀硝酸反应时，用装置Ⅰ进行实验，不仅不能随意控制反应的发生与停止，而且会逸出而污染环境。而用装置Ⅱ进行实验，实验完成后，将注射器内的气体通入到NaOH溶液中，使与NaOH反应，防止污染空气。因为注射器的使用，将一个看似不能随意控制的反应做到了随意控制反应的发生与停止，并且操作简单，装置密闭而环保。【案例6】注射器使用的其他典型案例。2.加注气体并测量气体的体积（图8），如测定空气中的含量等。诚然，塑料材质的注射器，用在涉及硝酸、氯气、酸性高锰酸钾溶液等强氧化性物质的实验中是不合适的。但玻璃材质的注射器耐氧化、