摘 要： 实验是初中化学教学基础。在教学改革不断推进的过程中, 自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用既符合绿色化学理念, 也可以培养学生实践动手能力。就自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用进行探讨。
关键词： 自制微型实验仪器; 初中化学; 实验教学; 绿色化学;
1、 前言
自制微型实验仪器既有普通实验仪器的性能, 又与实验仪器标准相契合, 应用在初中化学实验教学中, 使实验操作更加简便, 实验现象更加明显。同时, 自制微型实验仪器多来源于生活中的废旧物品, 这无疑是倡导绿色化学理念的体现。因此, 要重视自制微型实验仪器的制作及其在初中化学实验教学中的应用。
2、 自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用意义
初中化学是一门以实验为基础的学科, 而传统的实验教学存在实验操作复杂、实验现象不明显、学生缺少实践动手机会等弊端, 这极大影响了初中化学实验教学效果, 限制了学生实验学习能力的提升。自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用, 保持了普通仪器的实验原理, 与课程标准和教材实验高度匹配, 具有以下几个方面的意义。
1) 实验装置精细轻巧, 但经得起轻微碰撞, 不但实验操作方便, 而且由于容纳的实验药品少, 化学反应不至于过于强烈;即使学生操作中不慎发生意外, 也不至于产生较大的危险。这是自制微型实验仪器应用的教学优势体现。
2) 自制微型实验仪器的应用, 极大弥补了学校实验仪器的不足。由于自制微型实验仪器的制作材料多取材于生活中的废旧物品, 简约环保, 符合绿色化学理念, 可以潜移默化地培养学生的节约品质和环保意识[1]。
3) 自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用, 容易激发学生的好奇心, 促使学生产生对科学探究的兴趣, 有利于培养学生的创新思维和克服困难的意志品质。同时, 在自制微型实验仪器制作过程中可以锻炼学生的动手操作能力, 对学生的发展大有裨益。
3、 常见的自制微型实验仪器种类和材料
在初中化学实验教学中, 很多实验可以运用自制微型实验仪器进行, 这些自制微型实验仪器主要有以下十种。
1) 点滴板, 主要用于酸碱盐、氧化物反应及不需加热的实验反应, 可以用塑料铝箔药品包装片制作。
2) 滴瓶, 实验中用于盛放液体或者挤压滴出液体, 可以使用废旧的眼药瓶制作, 具体大小根据实验反应需要而定。
3) 加热试管, 主要用于试管内的加热实验, 如高锰酸钾分解实验, 可以使用针剂安瓿瓶制作。
4) 试管架, 主要用于夹住加热的试管, 可以使用电线夹连接木质手柄的方式进行制作。
5) 气体发生器, 主要应用于固体和液体之间的反应, 或者加热制取气体的实验, 如氢气制取实验、氧气制取实验等, 可以使用青霉素瓶、空油笔芯塑料管、注射器等组合制作。
6) 固体试剂瓶, 实验中主要用于盛放固体试剂, 使用普通的药品瓶制作即可[2]。
7) 铁架台, 用于固定加热试管, 可以使用废旧的罐头瓶盖和自行车辐条制作。
8) 酒精灯, 实验中加热的重要工具, 可以使用玻璃药瓶、衣服上的金属圈制作, 然后放入灯芯。
9) 水槽, 主要用于排水收集气体, 可以使用废旧的透明塑料瓶制作。
10) 集气瓶, 实验中用于收集空气, 可以使用锉磨砂青霉素瓶制作。
4、 自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用实例
氧气制取实验氧气制取实验是初中化学教学中的一个重要实验, 在实验过程主要是通过高锰酸钾加热分解, 并以二氧化锰为催化剂从而生成氧气。在自制微型实验仪器实验中, 水槽可以使用小搪瓷盆或者医用盐酸瓶进行代替, 而铁架台则可以让学生用水泥进行自制, 药匙可以通过将铁丝压扁并弯成匙型制成, 铁夹同样可以使用铁丝弯制而成。在实验过程中, 有两个方面是需要注意的:首先是使用高锰酸钾制取氧气可以在瓶口放入少量的玻璃纤维, 从而防止高锰酸钾被氧气带出来;其次是加热固体药品时应将小瓶向下倾斜, 而在停止集气时, 要先移走导气管, 再拿走酒精灯, 这样可以为实验效果提供保障。这些都是在进行自制微型实验仪器实验中需要注意的。
还原氧化铜实验木炭还原氧化铜实验原理主要是利用木炭具有的还原性, 将金属氧化物还原, 从而生成金属单质和二氧化碳。在实验中可以使用橡皮塞、玻璃管、自行车气门芯、酒精灯、止水夹、青霉素瓶等自制实验器具, 而实验药品主要为木炭、氧化铜固体、氢氧化钙固体。在实验过程中, 按照反应比例去称量实验药品, 并将两者充分混合, 将混合物放入干燥的玻璃管中, 并塞上玻璃棉;然后打开止水夹, 将混合物进行加热, 整个过程中学生会看见黑色的混合物变成红色, 同时生成的气体会使澄清的石灰水变得浑浊;最后将止水夹夹住橡皮管, 移走酒精灯, 待铜全部冷却还原再打开止水夹[3]。
在这个自制微型实验仪器实验中, 由于自制的玻璃管体积整体较小, 因此极大节约了实验药品, 并且实验效果也更加明显, 是一个十分可行的自制微型实验仪器实验。
铁丝在氧气中燃烧实验铁丝在氧气中燃烧实验是初中化学教学中的一个重要实验, 但是教材中的实验操作方式很难把握时机, 往往会出现铁丝不能燃烧或者燃烧时间太短等问题。为改进教学中存在的诸多弊端, 笔者采用自制实验仪器的方式进行教学。具体而言, 在实验中在1.5 L的塑料桶中加入少量水, 然后用止水夹夹住上支管, 下支管连接氧气发生装置, 在桶口使用橡皮塞加紧;将点燃的细铁丝迅速插入塑料桶中, 同时打开上支管的止气夹, 并在下支管中通入氧气, 让细铁丝在桶内持续燃烧;最后使用止气夹夹住下支管, 停止通入氧气, 观察最终的燃烧产物。
在这个自制实验仪器实验中, 通过上下直管的连接, 更加便于排气和进气, 可以持续供氧, 为实验的顺利进行提供保障, 便于学生观看, 极大增强了实验教学效果。
硫在空气、氧气中燃烧实验在进行硫在空气、氧气中燃烧实验时会产生二氧化硫气体, 而这些气体若是不能完全排除, 会造成空气污染, 同时刺鼻的气味也会使学生感到不适, 违背环保教育原则。针对这种教学弊端, 可以采用自制微型实验仪器方式进行。在实验中使用废旧透明塑料桶, 并在桶内放入一定量的水或者氢氧化钠, 桶的下端连接氧气发生装置, 打开止气夹就可以将氧气迅速通入桶内。在实验中点燃连接在橡皮塞上燃烧匙内的硫粉, 并迅速插入桶内, 这样学生就可以通过透明的塑料桶看见硫燃烧产生的淡蓝色火焰, 而生成的气体会被桶中的液体吸收。此自制实验仪器实验方式, 实现了空气中硫的燃烧和氧气中硫的燃烧实验的结合, 同时极好地实现了生成气体无污染。
二氧化碳性质实验进行二氧化碳性质实验, 在倾倒二氧化碳熄灭阶梯蜡烛时, 很容易出现上层蜡烛先熄灭的尴尬情况;在进行二氧化碳与水反应生成盐酸的反应实验时, 教材中指出用石蕊试剂进行实验验证, 整体的实验效果并不理想。为了能够实现更好的实验效果, 笔者运用自制微型实验仪器进行实验。在实验过程中, 在玻璃棒上缠绕三条石蕊试纸, 其中最上面喷醋酸, 中间不处理, 下端喷水;将玻璃棒放入饮料瓶中, 然后盖紧瓶盖;将高低不同的两根蜡烛点燃, 分别放在饮料瓶的高低支嘴处;通入二氧化碳气体, 观察蜡烛和石蕊试纸的变化。这个自制实验仪器实验将两个实验合二为一, 实验效果更佳明显, 是一种可行的自制实验仪器实验方式。
探究燃烧条件实验探究燃烧条件实验在教材中要求在通风橱吸抽设备下进行, 但是很多学校的实验室并不具备这样的条件, 因此在实验中易出现气体污染或者溅出火星等问题, 从而影响实验安全性。为此, 可以通过采用自制微型实验仪器实验方式, 对这些问题进行改进。在实验过程中可以向试管中加入红磷和小块白磷, 关上橡皮塞;然后在酒杯中装入300 ml的开水, 使用自制的试管夹夹住试管, 并放入开水中, 从而观察实验现象。同时可以在橡皮塞中挖一个小孔, 并在其中放入白磷, 将充满氧气的试管倒入橡皮塞中, 观察实验现象。这样的自制实验仪器实验方式, 极大地保障了实验的安全性, 同时实现同样的燃烧条件探究效果, 因此是一种可行的自制微型实验仪器实验方式。
氢气的制取实验氢气的制取实验是初中阶段学生学习的一个重要实验, 实验原理为锌片在稀盐酸的作用下生成氢气。在自制微型仪器实验中, 主要使用青霉素药瓶、圆珠笔芯、输液管、注射器等工具, 而使用的药品为锌片、稀硫酸、铜丝。在实验过程中将使用的器具清洗干净, 将铜丝制作成药匙, 将药品通过胶塞送入瓶内, 盖上胶塞;使用注射器抽取5 ml的稀硫酸, 插入青霉素药瓶中;用圆珠笔芯与输液管上的胶管相连接, 并插入青霉素药瓶中;输液管的另外一端连接注射器, 作为气体收集装置。这样通过推动注射器就可以将稀硫酸推出, 而当稀硫酸与锌片接触时, 就会生产大量气泡, 使用收集装置收集气体。实验过程中可以根据需要控制实验反应。
通过自制实验仪器方式, 使实验操作更加简单方便, 同时可以有效控制反应速率, 避免药品浪费, 这是应用自制微型实验仪器进行实验的优势体现。
5、 结语
实验在初中化学教学中的地位不言而喻, 而传统的初中化学实验教学存在诸多弊端。自制微型实验仪器在初中化学实验教学中的应用, 具有操作简单、实验成功率高、培养学生科学品质等作用。因此, 教师要努力探索自制微型实验仪器教学应用方法, 以增强初中化学实验课堂效果。
参考文献：
[1]陈继清.自制教具在初中化学实验教学中的应用[J].中小学实验与装备, 2017, 27 (3) :32-33.
[2]杨永俊.注射器在初中化学新课程实验教学中的妙用[J].中学化学教学参考, 2007 (3) :32-33.
[3]汪仁焱.常用化学仪器投影模型片的制作与运用[J].实验教学与仪器, 1994 (11) :36-37.
