初中化学课堂教学中实验改进的探索与作用

　　文章编号：1008-0546（2014）11-0047-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.016

　　化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力[2]。上教版九年级化学教材中配套设置了许多演示实验和分组实验，除此以外，我们还可以设计一些改进实验来辅助教学，促进学生的化学学习。

　　下面就例举本人在课堂教学中尝试的两个实验改进：

　　一、石灰石与稀盐酸反应产生二氧化碳气体质量的测定实验

　　通过义务教育课程标准教材中二氧化碳相关内容的学习，学生们已经知道了实验室常用石灰石（或大理石）与稀盐酸来制取二氧化碳[1]，同时学会了如何来制取二氧化碳，并且也到实验室中自己动手完成了“二氧化碳的制取与性质”的实验。那么结合第四章所学的质量守恒定律，我们能否用简单的实验方法，求出一定量石灰石与足量稀盐酸完全反应后产生的二氧化碳气体的质量。

　　1. 实验原理

　　质量守恒定律告诉我们，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和[1]。化学反应前后物质的总质量是相等的，那么石灰石与稀盐酸的反应前后物质的总质量就应该是相等的。在石灰石与稀盐酸的反应中有二氧化碳生成，而二氧化碳常温下是气体，产生以后会散逸到空气中，所以反应后容器中物质的总质量要加上散逸到空气中的二氧化碳的质量才等于反应前物质的总质量。所以我们只要称出反应前物质（石灰石与稀盐酸）的总质量与反应后容器中物质的总质量，同时保证产生的二氧化碳全部散逸到空气中，就能根据质量守恒定律很轻松的计算出反应产生的二氧化碳的质量。

　　2. 仪器选择

　　实验中，除了取用石灰石需要的镊子外，还需要反应容器与称量仪器。为了保证所得结果更精确、误差更小，对称量仪器与反应容器的选择都有一定的要求。

　　首先要选择合适的称量仪器。通过多次实验对比发现，虽然初中化学常用的称量仪器是托盘天平，但是托盘天平精确值只有0.1g，所得数据误差较大，所以不适合用于该实验。而电子天平精确值能达到0.01g或0.001g，不仅精确度高、误差小，而且即使在短时间内产生微小的质量变化也可以非常清楚的显示出来。所以最终选用的称量仪器是电子天平。

　　其次是选择合适的反应容器。实验中分别选用锥形瓶和烧杯做了多次对比实验，发现用锥形瓶并不合适，因为锥形瓶的瓶口较小，造成有较多的二氧化碳滞留在锥形瓶内无法在短时间内全部散逸到空气中，使称得反应后容器中物质的总质量偏大，算得产生二氧化碳的质量偏小。所以为了保证反应生成的二氧化碳能尽快全部散逸到空气中，最后选择了开口大的烧杯作为反应容器。

　　3. 操作步骤

　　（1）用电子天平称出石灰石的质量为m1，再将足量的稀盐酸加入烧杯中，称得烧杯连同盐酸的总质量为m2；

　　（2）用镊子将石灰石全部加入烧杯中，放在电子天平上，等电子天平的示数不再发生变化时，记录此时的质量为m3；

　　（3）由质量守恒定律可知，产生的二氧化碳的质量为 [ m3-（m1+m2）]。

　　4. 改进作用

　　通过实验，不仅使学生直观地感知了实验的现象，也使学生了解了化学计算所用数据的真实性（计算中所用的数据并不是随意臆造出来的，而是从真实的实验中获得的）。

　　在进行“依据化学方程式计算”的教学中，将该实验作为课堂引入，效果不错。但是作为课堂引入实验，时间不能太长，所以我们不必等到石灰石完全反应，只需求出反应一段时间后产生的二氧化碳的质量，然后引导学生回忆化学方程式的涵义，利用化学反应中反应物与生成物的质量比求出消耗碳酸钙的质量，再总结出依据化学方程式计算的规范格式与步骤。通过多次课堂实践教学，这样的引入与过渡，能将前后知识有机的串联在一起，达到融会贯通、温故而知新的目的，对学生学习化学起到了很好的促进作用。

　　此外，我还将这个实验进一步设计成了名为“粗略测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数”的学生分组实验，主要步骤是：

　　①分别称出石灰石样品、足量稀盐酸的质量；

　　②将足量稀盐酸加入石灰石中，待反应液中比较平静时可以认为反应基本停止，然后称出反应后容器中物质的总质量，由“差量法”求出容器内逸出二氧化碳的质量；

　　③据碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，用逸出二氧化碳质量求出参与反应的碳酸钙的质量；

　　④最后用参与反应的碳酸钙质量除于石灰石样品的质量求出碳酸钙的质量分数。

　　上课时，我将一个班级学生分成A、B两个大组，每个大组再分成5个小组，各组实验桌上的实验用品分别是：A组（锥形瓶、电子天平、镊子、石灰石颗粒、稀盐酸）；B组（烧杯、电子天平、镊子、石灰石颗粒、稀盐酸）。实验结束后，不同组的学生通过交流各自的实验结果，发现A组测出的碳酸钙的质量分数普遍小于B组测出的碳酸钙的质量分数，同时还发现同一大组各个小组间测出的结果也有差异。面对差异学生经过讨论得出，A组结果普遍小于B组的主要原因是反应容器不同，A组用锥形瓶，生成的二氧化碳有较多留在锥形瓶中，求出二氧化碳质量误差比较大，所以求出碳酸钙的质量分数的误差也就大；而B组用烧杯，生成的二氧化碳几乎能全部散逸到空气中，求出二氧化碳的质量误差相对较小，所以测得的碳酸钙的质量分数误差也较小。同一大组各个小组间测出的结果有差异的可能原因是：石灰石中碳酸钙分布不均匀；石灰石中碳酸钙未充分反应完；称量不准确；等等。 　　通过将实验操作与化学计算相整合的学生实验的开展，不仅可以巩固学生的实验操作技能，而且又能提高学生对实验数据的分析与处理能力。

　　二、简易气体发生装置中有孔塑料片自制方法的改进

　　若要搭配一套固液常温型简易气体发生装置，且要具备能控制反应发生和停止的优点，除了需要大试管、长颈漏斗、双孔橡皮塞、玻璃导管、橡胶管和弹簧夹这些仪器外，还有一样必不可少的用品就是有孔塑料片。要自制有孔塑料片，过去常采用的方法是用剪刀直接在圆形塑料片上钻孔，但这种方法实际操作起来不仅费时，还很费力。所以我就一直在思考有没有更简单省力、更易操作的方法，偶然回忆起小时候曾用烧红的火钳烫破塑料瓶，由此设想制作有孔塑料片是不是也可以用这样的方法呢！经过多次试验，确实可行，具体改进方法如下。

　　1. 实验用品

　　废弃塑料矿泉水瓶、剪刀、燃烧匙、酒精灯、火柴、镊子、隔热手套

　　2. 操作步骤

　　（1）取一个废弃的塑料矿泉水瓶，用剪刀剪下其瓶底，再将瓶底修剪成一个直径略小于试管直径的圆形塑料片。

　　（2）点燃酒精灯，将燃烧匙的柄端放在火焰上烧到红热，左手拿镊子夹住圆形塑料片，右手拿烧红的燃烧匙柄，先在圆形塑料片的凹槽中心烫出一个正好可以插入长颈漏斗下端的大圆孔，然后分别在大圆孔的周围有间隔地烫出10个左右的小孔。（注意：为了安全起见，点燃酒精灯后，双手要戴上隔热手套才能继续完成接下来的操作。）

　　3. 改进作用

　　选用废弃塑料矿泉水瓶比重新购买塑料片，既节约了成本，又有利于节能减排，而且塑料矿泉水瓶瓶底的凹槽设计更有利于固体药品的放置。用烧红的燃烧匙柄端烫孔，比过去用剪刀在塑料片上直接钻孔更方便省力、速度更快。最重要的是，用剪刀直接钻孔有不可控的不安全因素存在，所以一般不建议让学生去操作，而利用这个方法就可以让学生自己动手去完成有孔塑料片的制作。

　　因此我还教每个学生学会制作有孔塑料片，再用它自己搭配一套简易气体发生装置并完成气密性的检查，最后请学生通过实验验证下列哪种气体的制取能用所搭装置完成：①锌粒与稀盐酸制取氢气；②高锰酸钾制取氧气；③双氧水和二氧化锰制取氧气；④石灰石与稀盐酸制取二氧化碳。学生首先排除高锰酸钾制氧气，因为这里搭配的简易气体发生装置适用的反应物的状态是固体和液体，反应条件为常温；而高锰酸钾制取氧气反应物是固体反应条件是加热。剩下的三种气体制取，尽管反应物的状态与反应条件都符合，但学生通过实验发现这套装置并不适用于双氧水与二氧化锰制取氧气，因为二氧化锰是粉末状固体，会从有孔塑料片的孔中流到试管底，无法达到固液分离，也就无法控制反应的发生与停止。最后学生通过讨论总结出，能用该装置制取的气体，反应物的状态应该是固体与液体，反应条件是常温，另外固体药品颗粒大小不能小于塑料片上的孔，同时固体药品还不能溶于水，才能实现控制反应的发生与停止。

　　学生是学习的主体，在一步一步完成实验的过程中，学生不仅体会到了成就感，树立了学习化学的自信心，而且也从自己动手完成的实验中获得了知识，这比生搬硬套、死记硬背更轻松、记忆更深刻。

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