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标题	智改实验装置 实现六个优化
范文	王媛 摘要：针对某些实验存在的装置不环保、现象不明显、数据不精确、仪器不能用等问题，通过实验探究对实验装置进行了改进，使尾气处理装置、气体发生装置、实验常规装置、实验缓冲装置、实验平衡装置、实验验证装置等实现了节能化、绿色化、替代化、精准化、生活化、一体化等六个优化，增强了实验教学效果，培养了严谨求实的科学态度，提高了学生探究创新的能力。 关键词：尾气处理装置；气体发生装置；实验缓冲装置；实验平衡装置；实验验证装置 文章编号：1005–6629（2017）5–0078–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 化学是一门以实验为基础的学科。化学实验对于帮助学生理解巩固化学知识、形成化学概念、获得实验技能、培养实事求是的态度和科学方法具有不可替代的作用。日常教学中，实验装置的设计和组装是一个不断改进、逐步完善的过程，对实验过程中存在的操作繁琐、仪器短缺、现象模糊、数据粗略等问题巧妙改进，不仅解决了原有实验装置欠缺之处，而且能使实验现象更清晰、实验理念更环保、实验效果更明显、实验操作更连贯。对启迪学生心智、开拓学生思维、发展学生智力、培养学生能力有极为重要的作用。 1 改进尾气处理装置，实现实验节能化 工业炼铁的原理是利用氧化铁和一氧化碳在高温下发生反应，生成金属铁和二氧化碳。教材中采用如图1所示装置探究一氧化碳还原氧化铁的反应。 该装置中试管内的澄清石灰水既可用于检验反应中产生的二氧化碳，又可除去一氧化碳中混有的二氧化碳。为了防止尾气中的一氧化碳污染环境，该实验采用燃烧的方法，将其转化为二氧化碳。将一氧化碳点燃白白燃烧掉有些可惜，其实废气中的一氧化碳可以进行收集再利用，为此我们将改进尾气处理装置，变燃烧气体为储存气体。即在广口瓶内装满澄清石灰水，外接一个空烧杯。这样，既达到检验产生的二氧化碳，又除去尾气中混有的二氧化碳，还可以通过排水集气法收集一氧化碳的目的。改进装置如图2所示。 通过这样的改进，既能够实现原来的实验目的，又收集到了剩余的一氧化碳，供以后实验使用，体现了节约资源、变废为宝的绿色环保理念。 2 改进气体发生装置，实现仪器替代化 实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，一般利用分液漏斗（或长颈漏斗）以随时添加液体药品，使反应能持续进行，如图3所示[1]。 實验室中分液漏斗（或长颈漏斗）数量有限。能否利用实验室中现有的仪器，使用普通漏斗代替长颈漏斗进行实验，解决仪器不足的问题呢？大多数学生认为，这需要太多的过氧化氢溶液才能淹没漏斗的下管口，从而起到液封的作用。其实，若选用一个容量较小的仪器（如小试管等）放到漏斗的下端管口处，如图4所示。这样，既解决了液封的问题，又减少了过氧化氢溶液的用量，解决了实验仪器不足的问题，化解了实验中遇到的困难。 3 改进实验常规装置，实现环保绿色化 分子是构成物质的一种基本粒子。为了探究分子具有不断运动的特性，初中化学教材[2]利用图5所示的实验装置探究氨分子具有不断运动的特性。但由于浓氨水具有挥发性，该装置密封性差，氨气逸出到空气中，使学生闻到刺激性的氨味，造成了对环境的污染。为此，我们对教材实验装置进行了重新设计，利用图6所示的实验装置进行实验：固体氢氧化钠溶解时放出热量，加快氨分子的运动速率，支管口连接气球，整个体系处于密封状态，结果不再闻到刺激性的氨味，并且很快观察到湿润的酚酞滤纸条变红等实验现象，由此得出分子不断运动的结论。改进后的实验装置浓氨水用量大大减少且在密封体系中进行，既做到了现象明显、趣味性强，又避免了对环境的污染，体现了实验过程的绿色化、实验药品的节约化以及实验现象的直观化。如果没有现成的管壁有口的破损试管，我们也可以用U型管对实验进行改进，改进后的装置如图7所示，能够得到与图6相同的实验效果[3]。 4 改进实验缓冲装置，实现数据精准化 测定空气中氧气含量的方法有多种、装置有多样。鲁教版初中化学教材曾用注射器、具支试管等形成密闭体系，测定密封空气中氧气的含量，如图8所示[4]。这样的设计，气球位于具支试管的一侧，推拉注射器时，气体不够流畅，不利于气体与氧化铜充分接触，会产生一定的实验误差。若将具支试管更换为硬质玻璃管，将气球从具支试管的一侧位置变换为放到硬质玻璃管的一端管口，如图9所示[5]。这样更有利于空气流通，空气全部通过铜粉，使氧气与铜粉反应更充分，实验结果更准确。 5 改进实验平衡装置，实现设计生活化 二氧化碳的密度是二氧化碳重要的物理性质之一，是利用向上排空气法收集二氧化碳的重要依据。教材中对二氧化碳与空气密度大小的介绍，是利用托盘天平进行称量的方法进行实验，如图10所示。但由于托盘天平灵敏度差，有时倒入二氧化碳后并不能使天平发生倾斜，现象不够明显，学生不易观察，产生半信半疑的感觉。若利用杠杆原理，在一根木条的两端各系上一个大小相同的一次性饮水杯，在木条的中间部位系上一根细线，把它系在铁架台上，使之保持平衡，把事先收集好的1（集气）瓶二氧化碳，迅速倾倒入其中一个纸杯中，由于木条较长（力臂长），可以观察到倒入二氧化碳的纸杯明显下沉，小木条失去平衡，如图11所示。纸杯大小相同，盛有二氧化碳的纸杯比盛有空气的纸杯重，说明二氧化碳的密度比空气密度大。 该实验现象明显，而且木条、一次性纸杯都是学生熟悉的常见物品，利用学生身边的物品进行实验，会激发学生的学习兴趣，提高学生对身边物品有用性的认识，体现了“变废为宝”的绿色化学理念。 6 改进实验验证装置，实现实验一体化 对于二氧化碳的实验室制取与性质的探究，多数教材采用图12所示装置[6]。当集气瓶内收集满二氧化碳气体时，依次将导气管伸入盛有紫色石蕊试液的小试管、盛澄清石灰水的小试管、盛高低不同的阶梯状蜡烛的小烧杯中，探究二氧化碳气体的相关性质。这样的操作过于繁琐，在更换盛试剂的仪器时会造成二氧化碳的流失与浪费。若将二氧化碳的制取、性质、验证于一体，组成如图13所示装置进行实验，则操作简单、现象明显、方便快捷、节约药品[7]。 化学是一门以实验为基础的科学，化学实验和科学探究都离不开实验装置，对实验装置进行创新、改进与优化，不仅使实验数据更准确、实验现象更明显、实验理念更环保，更重要的是能开启学生智慧、培养学生科学严谨的实验态度，提高学生的实证意识，让学生主动参与、乐于探究、勤于动手，真正成为学习的主人。 参考文献： [1][2][4][5][6]卢巍.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级全一册）·教师教学用书[M].济南：山东教育出版社，2007；2012. [3]王荣桥.微型实验在初中化学实验教学中的应用[J].教学与管理，2014，（6）：51. [7]王荣桥.不断创新的实验考题[J].中学化学教学参考，2011，（6）：57.
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