呂春華 廣西南寧市邕寧高級中學(xué)

實(shí)驗(yàn)探究能激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，增強(qiáng)其對所學(xué)知識(shí)的理解。為獲得良好的實(shí)驗(yàn)探究效果，應(yīng)注重對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)創(chuàng)新，通過微型實(shí)驗(yàn)的滲透，在鞏固所學(xué)的同時(shí)，更好地鍛煉學(xué)習(xí)者分析問題能力以及探究能力。教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)做好對實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)真分析，在對教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)真總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)器材的合理選取組裝，創(chuàng)設(shè)情境新穎的微型實(shí)驗(yàn)，更好地吸引學(xué)習(xí)者的注意，真正地達(dá)到激活高中化學(xué)課堂，順利完成教學(xué)目標(biāo)的目的。

一、滲透Cl2相關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)

Cl2是高中化學(xué)中的重要物質(zhì)，其中Cl2的性質(zhì)是學(xué)習(xí)者必須掌握的內(nèi)容。Cl2能夠與金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、水、堿等發(fā)生反應(yīng)。另外，氯氣具有較強(qiáng)的氧化性，可氧化很多物質(zhì)。實(shí)踐中為使學(xué)習(xí)者更好地理解與掌握Cl2與其他物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱關(guān)系，應(yīng)注重相關(guān)微型實(shí)驗(yàn)的滲透，課堂上通過展示微型實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

例如，課堂上可按照如圖1所示裝置組裝實(shí)驗(yàn)器材，開展微型實(shí)驗(yàn)以制取Cl2，并探究Cl2性質(zhì)。已知Cl2氧化性強(qiáng)于HIO3，要求學(xué)習(xí)者認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，開展探究活動(dòng)。

圖1

（1）加入濃鹽酸的儀器還可使用______代替。

（2）加入濃鹽酸后試管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為______。

（3）將濃鹽酸緩慢加入試管中，將b關(guān)閉，將c、d、e打開，使產(chǎn)生的Cl2緩慢充入上方Y(jié)型管，看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____；關(guān)閉c打開b，使Cl2緩慢進(jìn)入右側(cè)Y型管中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____。

（4）實(shí)驗(yàn)中若通入的氯氣較多，淀粉-KI試紙逐漸變?yōu)闊o色，原因可能為_______。

（5）該裝置_____（填寫“能”或“不能”）證明氧化性Cl2＞Br2＞I2，原因?yàn)開___，為防止污染空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的操作為_______。

制取Cl2依據(jù)的化學(xué)原理為2KMnO4+16HCl（濃）2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O，用分液漏斗向試管中加入濃鹽酸，當(dāng)生成Cl2時(shí)，打開c、d、e，關(guān)閉b，因Cl2具有漂白作用，可使潮濕的紅布條褪色。同時(shí)，Cl2具有較強(qiáng)氧化性，可發(fā)生反應(yīng)Cl2+Na2S2NaCl+S↓，2Cl2+FeCl22FeCl3，因此，含有硫化鈉溶液的棉花中出現(xiàn)黃色固體，而浸有FeCl2和KSCN溶液的棉花變紅。當(dāng)關(guān)閉c打開b時(shí)，因發(fā)生反應(yīng)Cl2+2NaBr2NaCl+Br2，使得濾紙呈現(xiàn)紅棕色，Cl2與水生成HCl和HClO，使得藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色。Cl2+2KI2KCl+I2，I2遇到淀粉呈現(xiàn)藍(lán)色。當(dāng)進(jìn)入Y型管中的Cl2變多，Cl2繼續(xù)和I2發(fā)生反應(yīng)生成HIO3，試紙逐漸變成無色。由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，該微型實(shí)驗(yàn)可得出Cl2的氧化性較溴、碘強(qiáng)，但無法證明溴的氧化性強(qiáng)于碘。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為防止多余的Cl2污染空氣，應(yīng)將關(guān)閉b，打開a、c，擠壓氣球，讓NaOH溶液吸收Cl2。

該微型實(shí)驗(yàn)既制取了Cl2又檢驗(yàn)了Cl2的性質(zhì)，而且兼顧尾氣處理，一舉多得。因該微型實(shí)驗(yàn)情境新穎，很好地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的探究欲望，達(dá)到了預(yù)期的課堂教學(xué)效果。

二、滲透濃硫酸相關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)

濃硫酸具有吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性等性質(zhì)，是硫元素非常重要的化合物。因該部分內(nèi)容較多，為使學(xué)習(xí)者更好地掌握濃硫酸的性質(zhì)，并能根據(jù)相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象正確判斷濃硫酸對應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，教學(xué)實(shí)踐中注重為學(xué)生展示相關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)者思考探究，更加牢固地掌握所學(xué)知識(shí)。

例如，課堂上采用圖2微型實(shí)驗(yàn)裝置探究濃硫酸和蔗糖的碳化產(chǎn)物，并要求學(xué)習(xí)者思考相關(guān)問題，其中a、b都是氣球，已知CO氣體通入氯化鈀溶液，溶液變?yōu)楹谏?/p>

圖2

實(shí)驗(yàn)步驟：其一，檢驗(yàn)裝置氣密性；其二，將滴有酸性高錳酸鉀溶液的濾紙、滴有品紅溶液的濾紙、浸有氯化鈀溶液的濾紙和浸有溴水的濾紙分別放入到①②③④處；其三，夾好止水夾K，向蔗糖上滴加3～4滴蒸餾水，加入濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，其中③中的濾紙變成了黑色；其四，將K打開，使氣體緩慢進(jìn)入B和C中，一段時(shí)間后④處濾紙顏色無變化，C中澄清石灰水變渾濁。

（1）盛濃硫酸的儀器名稱為_____，實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)：______。

（2）實(shí)驗(yàn)中向蔗糖上滴水的目的是______。

（3）若反應(yīng)產(chǎn)物中兩種碳的氧化物相同條件下具有相同的體積，則蔗糖碳化后發(fā)生的反應(yīng)方程式為______。

（4）步驟四操作的目的是_____。

（5）若用滴加酸性高錳酸鉀溶液的試紙?zhí)娲鶥，且置于雙通玻璃管后，分析其給實(shí)驗(yàn)帶來的影響：_____。

觀察微型實(shí)驗(yàn)裝置可知，盛濃硫酸的儀器為分液漏斗，實(shí)驗(yàn)中濃硫酸和蔗糖發(fā)生反應(yīng)，并且生成CO，體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性、脫水性以及強(qiáng)氧化性。向蔗糖上滴水稀釋濃硫酸時(shí)放出熱，可增加反應(yīng)速率，使得蔗糖快速脫水。實(shí)驗(yàn)中澄清石灰水變渾濁表明生成了二氧化碳?xì)怏w，且CO和CO2在相同條件下的體積相同，根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識(shí)可得出對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2C+3H2SO4（濃）。因產(chǎn)物中有SO2產(chǎn)生，因此，使其產(chǎn)物通過酸性高錳酸鉀溶液，除去生成的SO2，得出生成的產(chǎn)物中確實(shí)含有二氧化碳的結(jié)論。若使用滴有酸性高錳酸鉀溶液的試紙，因其含有高錳酸鉀的量較少，無法保證將產(chǎn)物中的二氧化硫除盡，對二氧化碳的檢驗(yàn)造成干擾。

該微型實(shí)驗(yàn)既進(jìn)行了濃硫酸與蔗糖的反應(yīng)，驗(yàn)證了濃硫酸的性質(zhì)，又適當(dāng)?shù)赝卣沽私虒W(xué)內(nèi)容，鍛煉了學(xué)習(xí)者的探究與分析問題能力，教學(xué)效果顯著。

三、滲透CuO相關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)

CuO是學(xué)習(xí)者較為熟悉的銅的氧化物。高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重圍繞CuO開展相關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，從學(xué)習(xí)者熟悉的物質(zhì)入手，逐漸地過渡到高中化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與探究中，降低學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)陌生感，給學(xué)習(xí)者留下深刻的實(shí)驗(yàn)印象，使其更好地把握所學(xué)知識(shí)本質(zhì)。

例如，在課堂上使用圖3所示微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將銅絲1下端彎曲一小圓環(huán)，并用鐵錘錘擊成帶小孔的小匙。將銅絲2一端彎曲成螺旋狀。已知乙醇、乙醛的沸點(diǎn)分別為78.5 ℃、20.8 ℃，銅作催化劑時(shí)乙醇被氧化的反應(yīng)溫度為550 ℃。而后要求學(xué)習(xí)者結(jié)合所學(xué)以及理解回答如下問題：

圖3

（1）試管Ⅰ中先加入的試劑為____。

（2）Ⅱ中銅絲的具體操作為_____；Ⅰ、Ⅱ中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別為_____、______。

（3）實(shí)驗(yàn)處理銅絲1的目的是______、______，處理銅絲2的目的是_______。

（4）使用圖4裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中X為乙醇，稍微加熱，銅絲操作和銅絲2相同，發(fā)現(xiàn)銅絲由黑變紅，過一會(huì)兒在干燥管內(nèi)有乙醛生成；而如果持續(xù)進(jìn)行加熱，銅絲不按銅絲2操作，將光亮螺旋銅絲深入同樣位置，等待較長時(shí)間后沒有生成乙醛，可能的原因?yàn)開______。

圖4

觀察微型實(shí)驗(yàn)裝置可知Ⅰ中的裝置是制取H2，因使用Zn粒，因此，試管中應(yīng)先加入稀硫酸或鹽酸。為保證實(shí)驗(yàn)安全性，應(yīng)待Ⅰ中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間，將裝置中的空氣排凈，而后將銅絲在酒精燈上加熱至紅熱迅速深入到Ⅱ中。其中Ⅰ中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為Zn粒逐漸溶解，溶液中出現(xiàn)較多氣泡；Ⅱ中銅絲由黑色逐漸變成亮紅色。處理銅絲1的目的是銅和酸形成原電池，提高氫氣產(chǎn)生速率，并且隨時(shí)提高Zn粒終止反應(yīng)，便于控制實(shí)驗(yàn)。將銅絲2彎曲成螺旋狀，可提高銅絲局部溫度，增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)速率。若持續(xù)加熱X，乙醇會(huì)將裝置中的空氣排凈，無法生成CuO，不能進(jìn)行氧化反應(yīng)，因此，沒有乙醛生成。

該微型實(shí)驗(yàn)以H2還原氧化銅為背景，結(jié)合高中化學(xué)知識(shí)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)拓展，給學(xué)生帶來似曾相識(shí)的感覺，驅(qū)使其主動(dòng)地進(jìn)行探究，既鞏固了所學(xué)知識(shí)，又鍛煉了分析問題能力。

四、滲透SO2有關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)

SO2是重要的氣體，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)多且是測試的熱門考點(diǎn)，掌握SO2的性質(zhì)是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。教學(xué)實(shí)踐中為防止學(xué)習(xí)者產(chǎn)生枯燥感，牢固掌握SO2的性質(zhì)，應(yīng)注重采用微型實(shí)驗(yàn)替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到降低實(shí)驗(yàn)難度、節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品的目的，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

例如，為探究SO2的性質(zhì)，使用硬質(zhì)玻璃管做如圖5所示微型實(shí)驗(yàn)（夾持儀器已省略）。同時(shí)，要求學(xué)習(xí)者積極聯(lián)系所學(xué)，回答以下問題：

圖5

（1）寫出反應(yīng)中生成SO2的反應(yīng)方程式：______。

（2）棉球a的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為先變白，加熱后變紅，則其上蘸有的試劑為____，得出的結(jié)論為_____。

寧德市 （118°32’-120°43’E，26°18’-27°40’N）位于長江三角洲、珠江三角洲、臺(tái)灣省三大經(jīng)濟(jì)區(qū)的中間位置，總面積1.35萬平方公里，以山地、丘陵為主，海岸線長度1046公里，占全省域的27.88%，海域面積4.46萬平方公里。2016年人口數(shù) 3.52×106人，國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）1.62×1011元。全市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量保持優(yōu)良水平，2017年環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)比例97.7%，飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%，斷面功能率達(dá)標(biāo)100%。由白水洋、太姥山、白云山三大景區(qū)組成的“寧德世界地質(zhì)公園”被聯(lián)合國教科文組織正式列入世界地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò)名錄。

（3）棉球b蘸有含酚酞的NaOH溶液，則對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為____，發(fā)生的離子方程式為_____。

（4）棉球c蘸有I2和淀粉的混合溶液，對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_____，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為_____，得出的結(jié)論為_____。為了研究SO2的性質(zhì)，需要首先制取SO2，根據(jù)微型實(shí)驗(yàn)裝置中提供的試劑可知，該實(shí)驗(yàn)使用濃硫酸與亞硫酸鈉固體反應(yīng)，對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為H2SO（4濃）+Na2SO3Na2SO4+SO2↑+H2O。二氧化硫能夠使品紅溶液褪色，加熱后又恢復(fù)原來的顏色，因此，棉球a蘸有的試劑應(yīng)為品紅溶液，得出的結(jié)論為二氧化硫具有漂白性；含酚酞的氫氧化鈉溶液呈紅色，但是當(dāng)二氧化硫與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，溶液堿性降低，棉球漸變?yōu)榘咨?，對?yīng)的離子方程式為SO2+2OH-SO32-+H2O。二氧化硫因具有還原性可與碘發(fā)生反應(yīng)SO2+I2+2H2O2HI+H2SO4，棉球c的藍(lán)色逐漸變?nèi)酢?/p>

該微型實(shí)驗(yàn)使用的器材較少，但研究的內(nèi)容并不少，既制取了SO2，同時(shí)又驗(yàn)證了SO2的漂白性、還原性以及與堿反應(yīng)的性質(zhì)。不僅如此，通過加裝尾氣處理裝置，將剩余的SO2全部吸收，避免了空氣污染。通過該微型實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)活動(dòng)，給學(xué)生留下深刻影響，使其搞清楚了SO2相關(guān)性質(zhì)以及具體表現(xiàn)。

五、滲透電化學(xué)有關(guān)的微型實(shí)驗(yàn)

電化學(xué)是高中化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)。學(xué)習(xí)該部分知識(shí)的關(guān)鍵在于深入理解原電池以及電解池原理，并能夠從氧化還原反應(yīng)視角解釋不同電極下發(fā)生的電極反應(yīng)。教學(xué)實(shí)踐中為使學(xué)習(xí)者更好地把握電化學(xué)的本質(zhì)，抓住分析問題的關(guān)鍵，應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容在課堂上設(shè)計(jì)與展示相關(guān)微型實(shí)驗(yàn)，并預(yù)留相關(guān)空白時(shí)間，要求學(xué)習(xí)者積極思考與探究相關(guān)問題。

例如，課堂上使用如圖6所示微型實(shí)驗(yàn)裝置開展相關(guān)探究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)先將K1閉合，K2斷開，兩極均出現(xiàn)了氣泡；一段時(shí)間后，將K1斷開，K2閉合，電流表有偏轉(zhuǎn)。據(jù)此回答問題：

圖6

（1）將K2斷開，K1閉合時(shí)，石墨為_____極，銅為_____極，兩極產(chǎn)生的氣體分別為___、______；總電極反應(yīng)式為________；銅電極附近溶液pH_____（填寫“不變”“變大”或“變小”）。

（2）將K1斷開，K2閉合，石墨電極的電極反應(yīng)式為______；電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子時(shí)，在____極，生成_____mol的H2O。

當(dāng)K2斷開，K1閉合時(shí)，電路中接入了直流電源顯然屬于電解池，即電解飽和食鹽水。由電解池原理可得總的電極反應(yīng)式為2H2O+2Cl-H2↑+Cl2↑+2OH-，此時(shí)石墨為陽極，產(chǎn)生Cl2，銅為陰極，產(chǎn)生H2，因其產(chǎn)生H2，導(dǎo)致附近溶液的OH-濃度增加，因此，對應(yīng)的pH增大。當(dāng)K1斷開，K2閉合時(shí)為原電池，石墨電極為正極，銅電極為負(fù)極，石墨電極的電極反應(yīng)為Cl2+2e-2Cl-，銅電極的電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-2H2O，電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子在負(fù)極生成1 mol H2O。

該微型實(shí)驗(yàn)涉及電解池與原電池，通過探究相關(guān)問題能進(jìn)一步加深學(xué)習(xí)者對原電池、電解池原理的理解，使其更加清晰地認(rèn)識(shí)到兩者之間的區(qū)別，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率。

高中化學(xué)教學(xué)中滲透微型實(shí)驗(yàn)，給學(xué)習(xí)者提供探究機(jī)會(huì)，驅(qū)使其主動(dòng)思考，加深印象，有助于其搞清楚化學(xué)知識(shí)的來龍去脈，更好地理解與掌握相關(guān)化學(xué)知識(shí)精髓，因此教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到微型實(shí)驗(yàn)的重要作用，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，做好微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與滲透，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)潛力，促進(jìn)課堂教學(xué)效率的有效提升。