探究物質(zhì)溶解時吸、放熱現(xiàn)象的實驗設(shè)計與改進(jìn)

毛軒（溧水區(qū)第一初級中學(xué)　江蘇南京　211200）

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探究物質(zhì)溶解時吸、放熱現(xiàn)象的實驗設(shè)計與改進(jìn)

毛軒
（溧水區(qū)第一初級中學(xué)江蘇南京211200）

摘要：通過一次參賽經(jīng)歷，感悟?qū)嶒瀯?chuàng)新的理解，展示實踐后的成果。力求在今后的實驗教學(xué)中能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。讓學(xué)生在實驗過程中有更多的思考空間，同時養(yǎng)成從實驗設(shè)計開始直至完成一個實驗的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)溶解；吸放熱現(xiàn)象；創(chuàng)新精神；前后呼應(yīng)；化學(xué)實驗

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗在化學(xué)科學(xué)研究與發(fā)展中占有重要的地位，也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)必不可少的手段和方法。在化學(xué)實驗教學(xué)中，我們在用好課本經(jīng)典實驗的同時，還要注意理性質(zhì)疑課本實驗的不足，并充分利用現(xiàn)有的儀器或代用品，改進(jìn)和設(shè)計出一些構(gòu)造簡單、操作方便、現(xiàn)象直觀的化學(xué)實驗［1］。下面筆者就用自己親身經(jīng)歷的一次比賽成果展示自己理解的實驗創(chuàng)新。

一、創(chuàng)新的靈感來源

曾經(jīng)參加過一次實驗技能大賽，培訓(xùn)期間，很多老師展示了自己的創(chuàng)新實驗作品，其中有一個：探究物質(zhì)溶解時吸、放熱現(xiàn)象的實驗方案改進(jìn)。原版內(nèi)容見人教版義務(wù)教育化學(xué)下冊教材第29頁。展示教師巧妙地利用熱脹冷縮原理，將鵪鶉蛋卡在燒瓶的瓶頸處，通過觀察鵪鶉蛋上下的移動，來判斷物質(zhì)溶解后的吸放熱現(xiàn)象，實驗做的非常成功，而且趣味性十足。一下子就吸引住了很多老師，都非常贊嘆該教師的聰明才智，然而接下來培訓(xùn)老師的一番點評，卻又引起了筆者良久的思索。點評教師說本實驗固然趣味性十足，但卻沖淡了實驗教學(xué)的本真，實驗教學(xué)不僅僅是為了吸引學(xué)生們的注意力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰蛷膶嶒炛蝎@得知識，再者大家想想本實驗是否能推廣呢？估計這位教師找到大小合適的鵪鶉蛋也是費了不小的功夫，科學(xué)絕不能僅僅停留在趣味性上！回去之后，想了很久，其實這個實驗可以改進(jìn)的方案很多，于是經(jīng)過長久的思考和實踐，設(shè)計出自己的改進(jìn)方案。

二、創(chuàng)新實驗?zāi)康?/h2>

1.探究物質(zhì)溶解時的吸、放熱現(xiàn)象。

2.復(fù)習(xí)空氣熱脹冷縮原理檢查裝置的氣密性。

3.通過對實驗方案的改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

三、實驗儀器及藥品

1.儀器：燒杯、試管、錐形瓶、玻璃棒、單孔橡皮塞、導(dǎo)管、藥匙、鑷子、彈簧夾、鐵架臺、膠頭滴管、具支試管、U型管、分液漏斗等；

2.藥品：固態(tài)NaCl、NH4NO3、NaOH、水、紅墨水等。

四、實驗裝置、操作、現(xiàn)象及結(jié)論

1.裝置：

圖1

2.操作

（1）檢查試管裝置的氣密性，如上圖所示，將裝置連接并搭建好，關(guān)閉彈簧夾。

（2）分別取三種固體加入燒杯中，再加入水，用玻璃棒攪拌，使之溶解。

（3）將試管置于三種固體的溶液中，導(dǎo)管另一端置于紅墨水中。

（4）打開彈簧夾，觀察紅墨水液面下的導(dǎo)管中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

3.現(xiàn)象及結(jié)論：

（1）溶解NaOH固體的裝置中，紅墨水液面下的導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡。說明NaOH固體溶解會放熱，使溶液溫度上升，進(jìn)而使試管內(nèi)空氣受熱膨脹。

（2）溶解NH4NO3固體的裝置中，紅墨水液面上的導(dǎo)管中形成一段水柱。說明NH4NO3固體溶解會吸熱，使溶液溫度下降，進(jìn)而使試管內(nèi)空氣遇冷收縮。

（3）溶解NaCl固體的裝置中，紅墨水中的導(dǎo)管既沒有形成明顯的水柱也沒有出現(xiàn)氣泡。說明NaCl固體溶解沒有明顯的吸放熱現(xiàn)象。

五、注意事項

1.為了便于比較，NaCl、NH4NO3、NaOH三種溶質(zhì)和水的用量應(yīng)大致相等。

2.NaOH有強(qiáng)烈的腐蝕性，使用時要十分小心，不要把NaOH或其溶液沾到皮膚或衣服上，特別要防止NaOH溶液濺入眼中。［2］

3.要確保試管裝置的氣密性良好，否則很難看到預(yù)期的實驗現(xiàn)象。

4.環(huán)境氣溫對本實驗有一定的影響，若環(huán)境溫度本身就很高，要想使試管內(nèi)外產(chǎn)生較明顯的氣壓差，就需要加入較多的固體藥品溶解。需要說明的是：本實驗探究是出現(xiàn)在下冊教材第九單元的內(nèi)容，按照一般學(xué)校的教學(xué)進(jìn)度，學(xué)到這塊內(nèi)容時，已經(jīng)進(jìn)入冬季，所以到那時做這個實驗，藥品的用量可以酌情減少。

六、實驗創(chuàng)新優(yōu)點

1.本實驗設(shè)計無復(fù)雜裝置、無深奧原理、無繁瑣步驟、無機(jī)械模仿，只有常見儀器的優(yōu)化組合，基本操作的鞏固提升，自主探究的樂學(xué)創(chuàng)新，學(xué)生很容易理解。

2.可視化程度大大提高。如果采用傳統(tǒng)方法：用溫度計直接測溫度來探究這個問題，雖然操作更簡單，但是有一個缺點，就是除了演示實驗的教師（或?qū)W生）自己能清楚地看到溫度計上的示數(shù)變化以外，坐在下面的其他學(xué)生是看不到的，這就在實驗的直觀性上大打折扣，而改進(jìn)后的實驗正好可以克服這一缺點。

3.前后呼應(yīng)，一舉兩得。利用前面所學(xué)的檢查裝置氣密性的原理來探究物質(zhì)溶解時吸放熱現(xiàn)象，既學(xué)到了新知識，又能復(fù)習(xí)前面所學(xué)的舊知識，體現(xiàn)了實驗教學(xué)的連貫性，能很好地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

4.本實驗既可以在新授課上用于探究新知識，也可以在復(fù)習(xí)課上給學(xué)生演示，以調(diào)動學(xué)生復(fù)習(xí)課上的積極性和主動性，減少復(fù)習(xí)課的枯燥和乏味。

5.可以以本次探究實驗為原型，設(shè)計編制成試題，放入考試中。以學(xué)生真實的探究經(jīng)歷為素材編制試題，能更好激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

七、實驗創(chuàng)新反思

1.通過本次創(chuàng)新實驗活動，筆者認(rèn)識到實驗創(chuàng)新不一定非得多么的復(fù)雜、多么的炫酷，也可以樸實一點，利用教材現(xiàn)有的資源加以整合優(yōu)化，只要是為實驗教學(xué)服務(wù)的，能夠體現(xiàn)自主探究意識的都應(yīng)該是一種不錯的創(chuàng)新。

2.經(jīng)過深入思考，反復(fù)對比，筆者發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計的實驗還可以進(jìn)一步簡單優(yōu)化，于是，又設(shè)計了幾種探究物質(zhì)溶解吸放熱現(xiàn)象的方案，具體裝置圖如下：

圖2

圖3

圖4

實際操作時，可以靈活根據(jù)現(xiàn)有的條件進(jìn)行選擇和調(diào)整。相信本實驗方案的設(shè)計遠(yuǎn)不止以上幾種，但要想達(dá)到最簡單和最好效果，還需要我們不斷實踐和探索。

參考文獻(xiàn)

［1］李德前.例談初中化學(xué)實驗創(chuàng)新的思維方法［J］.化學(xué)教學(xué)，2013，（3）：65

［2］王晶.鄭長龍.義務(wù)教育教科書化學(xué)（九年級下冊）［M］.北京：人民教育出版社，2012：29

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.031

文章編號：1008-0546（2016）03-0086-02

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B