巧用微型化学实验，提高科学实验有效性

    徐静

    

    

    

    [摘要]微型化学实验正以其独特的有效性和节能性逐渐广泛应用于课堂教学中。文章以玻璃w管为例，讲述其在不同实验中的应用和对实验的改进，充分说明微型实验器材在科学实验教学中的优点，并从某些应用的局限性分析了微型化学实验需要关注的一些注意点。

    [关键词]微型化学实验;玻璃w管;科学实验;有效性

    [中图分类号]G633.98[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0095-02

    科学是一门以观察、实验为基础的学科，许多科学知识都是在观察和实验的基础上，通过认真总结和思考得来的。微型实验教学是一种新的教学方法，是实验教学的一种变革。如何走进“微型”世界，将探究性实验与微型实验相结合，提高科学实验的有效性，是科学教学研究的主要方向。目前，微型化学实验正以其独特的优势逐渐广泛应用于科学课堂教学中。本文主要探讨微型化学实验的具体应用。

    一、微型化学实验分析

    微型化学实验指用少量的化学药品就可达到相同甚至更好的效果的实验方法与技术。微型化学实验，在长期的反复实践和广泛的酝酿过程中，越来越受到教育工作者的关注和青睐。微型化学实验的特点是体积小、时间短、反应速率快、现象明显、操作简单、安全性高、操作机会多、趣味性高、用药少、污染低。微型化学实验无论是对于演示实验还是学生分组实验，都有独特的作用。微型化学实验以“实验”为基础，以培养学生探究能力为目的，能使学生的学习具有更强的探究性，可以使学生更有自主性，养成良好的学习品质。微型化学实验可利用废弃物或身边廉价的物品来自制教具，改进实验器材，使实验现象更明显。现以玻璃W管在微型化学实验中的应用实例来进行具体展示。

    二、微型化学实验的具体应用

    [案例一]检验蜡烛燃烧后的产物

    实验原型：

    如圖1在蜡烛火焰上方罩一个干燥的烧杯，如图2在蜡烛火焰上方罩一个内壁蘸有石灰水的烧杯。

    预期现象：干燥的烧杯内壁有小水珠出现，蘸有石灰水的烧杯内壁出现石灰水变浑浊的现象。

    实验不足之处：（1）图1用烧杯收集水蒸气时不易操作：若是烧杯位置太高，水蒸气会“逃”走，不易在烧杯内壁液化，从而收集困难;若是烧杯位置太低，则会使烧杯温度过高，不易用手拿，而且即使烧杯内壁出现了水珠，若是加热时间过长，水又会被蒸发走了。（2）图2检验二氧化碳时，虽然涂抹了一层石灰水，但是石灰水量过少，使得石灰水变浑浊的现象不明显，又因为Ca（OH）2的溶解度随温度的升高而下降，所以即使有时会出现白色固体，也有可能是因为加热过程温度升高，或者水分蒸干后Ca（OH）2固体析出导致，因此对实验结论有干扰。

    微型实验验证：

    利用颈部断裂且废弃的长颈漏斗，将其颈部在酒精喷灯上弯曲成如图3中3的直角形状，再用一根玻璃导管也在酒精喷灯上吹捏成w的形状，再按图3进行连接。

    实验时，在弯曲处2中放入少量澄清石灰水，适当调整高度后点燃蜡烛，注意本实验蜡烛不宜过长。随着反应的进行，可以看到弯曲处1中有少量水蒸气冷凝，弯曲处2中的澄清石灰水变浑浊。

    微型实验优点：（1）操作简便，用铁架台固定后安全系数高;（2）用废弃的长颈漏斗做实验器材可达到废物利用的目的;（3）弯曲处2中的石灰水量比烧杯内壁涂的石灰水更多，收集的燃烧产物更充分，因此实验现象更明显。

    结合实验中的“玻璃W管”再思考：实验室制取二氧化碳是否也可微型化？

    [案例二]实验室制取二氧化碳

    实验原型：

    如图4连接实验装置，等到产生气泡一段时间后再收集二氧化碳。

    实验不足之处：（1）装置易漏气。长颈漏斗无活塞关闭，所以在加药品初期，由于长颈漏斗颈部未伸入液面下，就会使装置漏气，因此用该装置制取二氧化碳，所需药品量较多，浪费较大。（2）不易判断装气时间。锥形瓶容积较大，装置内原有空气量多，收集二氧化碳只能等气泡产生一段时间后进行，但并无明显现象说明空气已经排尽。

    微型实验制取：

    如图5的装置所示，微型塑料滴管中加稀盐酸，“玻璃W管”内分别加石灰石和澄清石灰水，实验时可以先看到澄清石灰水变浑浊后，再收集二氧化碳。

    微型实验优点：（1）微型塑料滴管可使用生活中的眼药水瓶，其作用与图3中的长颈漏斗相同，同样可达到废物利用的目的。（2）当弯曲处的澄清石灰水变浑浊且现象明显时，预示着可开始收集二氧化碳，收集信号明确。（3）盐酸、石灰石、澄清石灰水的用量都很少，经济省时。

    注意：本实验中由于玻璃W管比较细，所以石灰石的颗粒应尽量细小，且本装置只适合制取少量二氧化碳。

    [案例三]高锰酸钾制取氧气

    实验原型（如图6）：

    预期现象：高锰酸钾受热分解产生氧气。

    实验不足之处：（1）实验所需药品量大。（2）实验中试管口得塞一团棉花以防止高锰酸钾固体颗粒进入到导管口，使导管堵塞。

    微型实验改进：

    图7中玻璃w管左侧可以事先用塑料纸封住，1位置装上高锰酸钾，2位置装少量水，实验时可以在玻璃w管右侧用卫生香检验产生的氧气，并收集。

    微型实验优点：（1）实验器材简单，w形状的弯管可以防止高锰酸钾固体颗料进入到导管中，故不需要塞棉花。（2）实验药品用量少，起到节约的作用。（3）图中2位置加水类似于将原来大试管的试管口略向下倾斜，可防止管内原有的水蒸气遇冷液化成小水滴后使玻璃管破裂。（4）氧气检验的简单、方便，用卫生香直接在玻璃w管右侧检验即可。

    “玻璃W管”的进一步改进：

    [案例四]氢气还原氧化铜实验

    实验原型（如图8）：

    预期现象：黑色的氧化铜粉末变成紫红色，试管口有小水珠出现，说明氢气能把氧化铜还原成铜，并生成水。

    实验不足之处：（1）实验器材复杂，实验药品用量多。（2）连接装置时若不小心未把试管口略向下倾斜，会使小水珠倒流，使试管破裂。

    微型实验改进：

    图9中微型滴管（眼药水瓶）中加稀盐酸或稀硫酸，弯曲处1中加锌粒小颗粒，弯曲处2中加氧化铜粉末;挤压微型滴管使稀盐酸或稀硫酸进入弯曲处1，与锌粒反应;一段时间后，点燃弯曲处2的酒精灯，加热一段时间后发现黑色的氧化铜变成紫红色，弯曲处3会有小水珠滑落。

    微型实验优点：（1）实验器材少而简单，实验药品用量大大减少。（2）操作简单，减少实验的危险性。

    从以上实验案例可以发现，玻璃W管不管是对于一般的固体分解反应、固液反应，还是对于液液反应来制取少量气体及气体性质的验证，加热或不加热都适用，其优点显而易见，尤其适用于某些边讲边做和一些有毒有害气体的制取或验证实验。

    但是，在使用玻璃w管时应注意：（1）玻璃w管并不是所有化学实验都适用，建议玻璃w管与常规实验仪器互相补充使用。（2）由于玻璃W管较小，所以只适用于气体检验或制取少量气体。（3）在班级人数较多的情况下，教师使用玻璃w管做演示实验得有选择性，对于某些需要加热的实验，当不易移动装置时，尽量不选择它做演示。

    微型化学实验正逐步走进常规的课堂教学，玻璃w管的使用也被教师不断探索着，如果我们能发挥它的优点，弥补它的不足，相信它在初中科学教学中会有更广阔的应用前景。