《初中化学实验改进与创新案例集》(续)

《初中化学实验改进与创新案例集》(续)初中化学实验改进与创新课题组吉安县教研室陈人昌2018年1月改进型实验方案的设计要点吉安县教研室陈人昌一、实验方案设计遵循的原则1、立意的科学性。2、操作的可行性。3、过程的安全性。4、用品的简约性。5、思路的创新性。6、效果的启发性。二、实验方案设计满足的要素1、改进背景与设计目的。2、用品选取与装置组配。3、实验过程与操作方法。4、实验记录、现象分析与结果讨论。5、注意事项与改进反思。三、实验方案设计侧重的内容1、实验药品的科学选取。2、实验仪器的有效选择。3、实验装置的科学改进。4、操作方法的简便易行。5、实验内容的不断创新。案例23《空气中氧气含量测定实验》的改进实验名称《空气中氧气含量测定实验》实验目的改进教材现行实验，使该实验具有更好的定量性、环保性、实用性等特点。实验原理利用红磷与氧气反应消耗密闭装置中的氧气，使装置内气体压强减小，进入装置中的水即为空气中氧气的体积。实验仪器及药品硬质大试管2个、50ml量筒、铁架台、（带铁夹）、酒精灯、双孔橡皮塞、导管、小气球、橡胶管、止水夹、火柴（或火机）等，红磷（或白磷）、水（或硫酸铜和酸性高锰酸钾混合溶液）。实验装置实验步骤及现象1、连接装置如图2中A，检查装置气密性。试管B中装满水，（最好用硫酸铜和酸性高锰酸钾混合溶液）后倒入量筒中，记下液体的体积V0。2、向试管A中加入少量细沙，盖住试管底部。再加入足量黄豆粒大小的红磷（或白磷）。将试管A固定在铁架台上，调整高度，把导管一端插入量筒中，并把导管另一端与橡胶管相连。记下量筒中液体休积V1。3、点燃酒精灯，加热试管，如图3所示，待红磷（或白磷）燃烧后，停止加热。观察现象。4、待试管冷却到室温后，打开止水夹，如图4所示，观察现象。液体停流后，记录量筒中液体体积V2。5、通过量筒中液体的体积差，计算空气中氧气的体积分数：（V1-V2）/V0X100%。创新设计后的优点1.节约、直观性：所用药品少，反应现象明显，速度快，试管冷却到室温时间短。2.环保、安全性：在密闭环境中进行，不污染空气，不会对师生身心造成伤害。3.实用、准确性：操作简便，更适合用于学生分组实验，实验数据误差很小。4.创新、科学性：具有一定的创新性，方便定量分析，具有一定的科学严谨性。实验说明1.装置具有良好的气密性。2.试管B中装满水：应考虑止水夹前的导管和小气球及导管中的空气体积。3.试管A中加入少量细沙，防止造成试管破损。4.加入足量黄豆粒大小的红磷（或白磷）。5.待试管冷却到室温后，打开止水夹。6.红磷（或白磷）燃烧产物的处理：用硫酸铜和酸性高锰酸钾混合溶液吸收，可有效地消除五氧化二磷的污染。图1案例24碳还原氧化铜的实验改进实验名称《用长柄V型管做碳还原氧化铜实验》实验目的高成功率、快速地完成碳还原氧化铜的实验改进理由影响教材实验成功的因素很多，如碳和氧化铜的类型、碳和氧化铜的配比、反应的热源、使用催化剂（氯化钠或铁粉）、反应容器、碳和氧化铜的干燥程度，致使试管破裂或现象不明显，影响实验效果，挫伤学生学习化学的积极性。实验仪器及药品酒精喷灯、长柄V型管（石英质地）、铁架台、胶头滴管、药匙、火柴（或火机），澄清石灰水、活性炭、氧化铜（分析纯）实验装置实验步骤及现象1.取3药匙活性炭放入蒸发皿中加热干燥，称取活性炭的质量，将干燥后的活性炭倒入研钵中研碎，按照碳和氧化铜的质量比1：10的比例称取氧化铜（理论上比应为1：12.6，此处碳过量减少氧化亚铜的生成），将称好的氧化铜倒入研钵中充分研磨。2.取1/4药匙（约2克）混合物粉末放在长柄V型管直管离管口1/3处，根据酒精喷灯高度把长柄V型管固定在铁架台上。3.用胶头滴管从长柄V型管口处加澄清石灰水至V型管处不再有空气，给粉末加热，剩余药品装在试剂瓶中，以备下次再用。4.实验现象：加热后2分钟石灰水开始变浑浊，长柄V型管中混合物处于红热状态，4分钟后石灰水中不再有气泡产生。冷却后先用胶头滴管吸尽浑浊的液体，取下胶塞，将反应后的固体倒在白纸上，可观察到较多紫红色固体。创新设计后的优点1.现象明显，体现了有效性：该实验可明显观察到石灰水变浑浊，黑色粉末变为紫红色。2.耗时短，体现了高效性。3.节约药品，体现了微型性。4.循环使用，体现了重演性：长柄V型管耐高温，不易烧坏，一支可多班演示，多年使用；5.成功率高：按照此法近三年实验，成功率100%。案例25《溶液均一性的实验验证》实验名称《溶液均一性的实验验证》实验目的通过直观的实验现象来感受溶液的均一性实验原理光在同一均匀介质中沿直线传播，在通过不同介质时会发生折射现象。实验仪器及药品两支黄颜色铅笔、500ml烧杯、溶质质量分数为20%和60%的蔗糖溶液，实验装置图1图2实验步骤及现象1、在图1烧杯中倒入20%的蔗糖溶液，在图2烧杯中先倒入60%的蔗糖溶液，然后再往烧杯中慢慢倒入20%的的蔗糖溶液，不用搅拌，使图2烧杯中形成上下浓度不同的混合溶液。2、将两支黄颜色铅笔斜靠在烧杯中，观察铅笔在两只烧杯中的图象。3、观察到铅笔在均匀的蔗糖溶液中没有被“折断”，而在浓度不同的蔗糖溶液中发生了“折断”。从而得出溶液具有均一性的特点。创新设计后的优点1.操作简单。2.现象明显。3.形象直观。案例26《利用Y型管探究燃烧的条件实验改进》实验名称《利用Y型管探究燃烧的条件实验改进》实验目的通过设计简单的、巧妙的、趣味性强的实验探究燃烧的条件。实验原理图1中利用白磷着火点低的特点,通过控制热水的流动,达到与白磷接触和分离的效果,以此观察白磷的燃烧情况,得出燃烧的条件之一是氧气；图2中利用红磷和白磷着火点的不同,探究可燃物燃烧的条件是温度要达到可燃物的着火点。实验仪器及药品2个Y形管、小气球、单孔橡皮塞、小段玻璃管、药匙、80℃的热水、烧杯、白磷、红磷。实验装置实验步骤及现象1.如图1所示,在Y形管的一侧放入少量白磷,迅速在同一侧加入一定量80℃的热水,塞上带有小气球的单孔橡皮塞，观察到白磷没有燃烧。2.缓慢倾斜Y形管,将热水倾倒入Y形管的另一侧(白磷位置没有变动),再次观察白磷的燃烧情况。此时观察到白磷燃烧产生白烟。从步骤1和2中可知可燃物燃烧需要氧气。3.如图2所示,在Y形管的两侧分别放入等量的白磷和红磷,塞上带有小气球的单孔橡皮塞。4.将Y形管放入盛有80℃热水的烧杯中,观察白磷和红磷是否燃烧。此时观察到白磷燃烧，红磷没有燃烧。从步骤3和4中可知可燃物燃烧需要的条件是温度要达到可燃物的着火点。创新设计后的优点1.装置简单、操作易行。2.气球的设置平衡了内外压强,又有效避免了环境污染。案例27《利用Y型管进行CO2的随制随停和性质实验》实验名称《利用Y型管进行CO2的随制随停和性质实验》实验目的通过设计简单的、巧妙的、趣味性强的实验进行CO2的制取和部分性质实验。实验原理图1中固体与液体接触,反应即发生;固体与液体分离,反应即停止；图2、3利用二氧化碳密度大的性质,使其自主与石灰水、紫色石蕊充分接触,以此检验二氧化碳的相关性质。实验仪器及药品Y形管、镊子、棉花、稀盐酸、大理石实验装置实验步骤及现象1随制随停CO2：①如图1所示,在Y形管的两端加入稀盐酸和大理石,在两支管结合处放置一团棉花(起过滤作稀盐酸用)。②将Y形管向右倾斜,使稀盐酸流入大理石一侧与之接触,再恢复至图示装置的角度,即可产生二氧化碳。③将Y形管向左倾斜,使稀盐酸流入左侧,再恢复至图示装置的角度,则固液分离,反应停止。2.验证CO2的性质：如图2、3所示，用大理石与稀盐酸反应产主二氧化碳气体,利用二氧化碳密度大的性质,使其自主与石灰水、紫色石蕊充分接触,以此检验二氧化碳的相关性质。创新设计后的优点1.通过Y形管的左右倾斜,使固体与液体接触或分离,达到控制反应发生和分离的效果。2.该实验药品用量少、装置简单、易于操作,适合学生分组实验。案例28《利用Y型管进行金属活动性顺序的探究实验》实验名称《利用Y型管进行金属活动性顺序的探究实验》实验目的通过设计简单的、对比性强、趣味性强的实验进行镁、锌、铁、铜的金属活动性顺序的实验探究。实验原理金属活动性不同的铁丝、镁带、锌粒、铜片分别与等量且溶质质量分数相同的稀盐酸反应,通过观察产生气泡的速率,比较金属活动性强弱。实验仪器及药品4只相同的Y形管、镊子、铁丝、镁带、锌粒、铜片、稀盐酸。实验装置实验步骤及现象1.如图1-4所示,取4只相同的Y形管,其中在Y形管的右端分别加入质量相等的铁丝、镁带、锌粒、铜片，左端均加入5mL溶质质量分数相同的稀盐酸。2.将4只Y形管并排拿在手里,金属同在一端。3.将Y形管向金属一侧倾斜,使5mL稀盐酸同时注入金属一侧,与金属充分接触。4.观察产生气泡的速率。实验中，观察到镁带、锌粒、铁丝与稀盐酸反应时均有气泡，而铜片表面没有气泡，且镁带、锌粒、铁丝表面的气泡由多到少，产生气泡由快到慢。创新设计后的优点1.装置简单,操作方便。2.可使稀盐酸与金属同时接触,避免了课本实验中在四支试管中分别进行滴加稀盐酸造成的误差,提升了运用控制变量法的说服力,现象对比明显。3.启发性强：用此装置、用同样的操作方法还可以完成多个实验：如案例29《验证活性炭的吸附是物理变化》实验名称《验证活性炭的吸附是物理变化》实验目的验证活性炭的吸附是物理变化，不是化学变化。实验原理活性炭疏松多孔，能吸附一些有颜色或有异味的物质。实验仪器及药品一瓶二氧化氮气体、酒精灯、活性炭、实验装置确图1图2实验步骤及现象1.取一瓶二氧化氮气体，观察颜色为红棕色，如图1。2.往瓶中加入一些活性炭粉末，观察瓶中颜色的变化，如图2。3.待瓶中红棕色基本褪去，再将该集气瓶在酒精灯上适当加热，观察到瓶中颜色加深，变为红棕色。4.实验结论：活性炭的吸附是物理变化。创新设计后的优点1.操作简单。2.现象明显。3.说服力强。案例30《分子运动实验的改进》实验名称《分子运动实验的改进》实验目的通过明显的实验现象来认识微粒是在不断运动的实验原理分子在不断的运动，浓氨水可以使酚酞试液变成红色。实验仪器及药品大试管、硬质白纸、剪刀、胶头滴管、玻璃片、酚酞、浓氨水实验装置实验步骤及现象1.取一大试管和一张硬质白纸，根据试管宽度将白纸剪成条状，以刚好能放进试管为准。2.在白纸条上按一定间隔处滴一滴酚酞试液，将白纸条烘干后，塞进大试管中。（白纸条可多做一些，可以分组实验用）3.取一洁净的玻璃片，在其中央滴水不漏滴浓氨水。（如图1）4.将上面塞好了白纸条的大试管倒扣在玻璃片的中央，使浓氨水被罩入大试管内。（如图2）5.观察试管中白纸条从下往上的点依次变成红色。（如图3、图4）创新设计后的优点1.操作简单，可以让学生进行分组实验。2.现象明显，有较强的说服力。3.节约药品，体现实验的微型性。4.实验趣味性强。案例31《探究活性炭的吸附性实验的改进》实验名称《探究活性炭的吸附性实验的改进》实验目的改进活性炭的吸附性实验，使其微型化、简单化、易分组实验。实验原理活性炭疏松多孔，能吸附一些有颜色或有异味的物质实验仪器及药品棉花、弯形玻璃管、胶头滴管、活性炭、红墨水实验装置实验步骤及现象1.取两根弯形玻璃管A和B，在A中塞入包有一定量活性炭的棉花团，在B中塞入棉花团。2.分别从A、B的a端滴入几滴红墨水，保持a端朝上，观察到红墨水经棉花团后流入b管内。3.现象：A中的红墨水变为无色，B中的红墨水仍为红色。4.结论：活性炭具有吸附性。创新设计后的优点1.操作简单，可以进行学生分组实验。2.现象明显，通过对比实验说明活性炭具有吸附性，3.节约药品，体现实验的微型化性。案例32《探究活性炭和木炭的吸附性对比实验》实验名称《探究活性炭和木炭的吸附性对比实验》实验目的通过实验对比探究活性炭和木炭的吸附性强弱实验原理活性炭和和木炭疏松多孔，能吸附一些有颜色或有异味的物质实验仪器及药品烧杯、药匙、玻璃棒、矿泉水瓶、剪刀、棉花、纱布、带导管的橡胶塞、活性炭、木炭、品红溶液实验装置实验步骤及现象1.准备三个相同大小的烧杯1、2、3，在三个烧杯内均倒入相同体积的同一品红溶液，如图1。2.分别在烧杯1和烧