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倡导化学实验创新 深化课堂教学改革 南昌大学附属中学 龚小藩 “化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础，是 检验化学科学知识真理性的标准；是化学教学中学生 获取化学经验知识和检验化学知识的重要手段，是提 高学生科学素质的重要内容和途径。”以实验为基础展 开化学教学已成为所有化学教学工作者的共识。那么 怎样才能最大限度地发挥实验在化学教学中的作用， 使化学实验教学更切合教学改革的潮流、适应素质教 育和创新教育的需求呢？我个人的体会就是：只有对 化学实验进行不断改进和创新，化学实验才会充满生 命和活力、保持其在化学教学中的独特魅力。 化学实验创新 一、中学化学创新实验的内涵 二、化学实验创新设计的常用方法 三、中、高考化学实验创新题的类型 1. 仪器功能创新 2. 方法创新 3. 添加试剂创新 1组合技法 2模拟技法 3缺点列举技法（最常用的方法） 4对教材补充实验的改进技法 5逆向技法 4.操作创新 5.条件创新 6.评价创新 7.综合创新 一、中学化学创新实验的内涵 从教学角度考察, 中学化学创新实验( 以下简称化 学创新实验) 可从两方面予以界定: 一是实验本身的创 新, 主要包括在实验的反应条件、实验装置、实验方 案的设计、实验辅助手段等方面的创新, 以及新的实 验理念的应用和新的实验研究角度的挖掘也是创新实 验的特征所在; 二是在实验教学上的创新, 主要体现在 实验教学的设计和实验教学的实施等方面。 二、化学实验创新设计的常用方法 组合技法就是将一些相关的化学实验按某种关联 因素或特征进行新的组合，构成新的实验方案的实验 创新技法。爱因斯坦曾说过：“我认为，为了满足人类 的需要而找出已知装置的新的组合的人就是发明家。” 同样，将已有的化学实验按一些共同特征或功能进行 合理组合使其具有某种新的功能也是对原有化学实验 的一种创新。 1组合技法 氯气的系列性质实验整合 运用组合技法创新化学实验应注意下列问题： （1）组合并不是几个化学实验的简单联接和共同演示，经过组 合的实验应具有原先实验所不具有的教学功能，能获得1+12 的教学效益。 （2）组合应是在对原先实验进行变形的基础上再将它们进行的 有机融合，切忌将一些并不相干的实验生搬硬套地拼凑在一起 。 （3）组合的实验应易操作、仪器装置应简单明了，现在有一些 通过组合而改进的实验有往“高、大、长”发展的趋势，组合的 实验很复杂，特别是其中还使用了一些非常规的自制仪器，分 散了学生的注意力，教学时为讲解仪器装置的功用而花费的时 间长，以致不能保证实验教学的重点，这种做法显然不值得提 倡。 二、化学实验创新设计的常用方法 模拟技法指用学生比较熟悉的感性实验材料来设 计实验，形象地说明化学现象。中学化学中有许多与 生活实际相联系的教学内容，运用生活中常见的用具 来设计实验，使学生在获取鲜明直观印象的同时，萌 发强烈的探究欲望。 2模拟技法 焰色反应的改进 二、化学实验创新设计的常用方法 缺点列举技法指通过发现现有实验的缺陷，把现 有实验的缺点一一列举出来，然后提出改革或革新方 法的一种技法。列举缺点就是发现问题，而创新就是 要解决现有的问题，每发现一个缺点、提出一个问题 ，也就是找到了一个创新的课题。世界上没有尽善尽 美的东西，化学实验也一样，化学实验在体现某些功 能具有优越性的同时，在体现另一些功能时则可能存 在某些缺陷。对化学实验进行观察、研究、分析，发 现其缺陷，并在此基础上探索改进，就可以对化学实 验进行创新。 3缺点列举技法（最常用的方法） 利用缺点列举技法创新化学实验的一般步骤为： （1）选定化学实验（可以是整体也可以是局部）; （2）确定与实验有关的信息种类如材料、功能、结构等; （3）根据确定的信息一一列出缺点; （4）针对缺点（可以是全部也可以是其中的一个或几个）研究 改进方案。例如：碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的改进 。 碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的改进 分子运动实验的改进 w方法一：（如图2所示） 用滤纸搓成小纸棍，其一端用酚酞试液润湿，贴在一次性透明 塑料水杯上不同部位。另一小纸棍沾浓氨水涂在外壁其中一块上， 纸片变红以示氨水能使酚酞变红。然后将盛浓氨水的小试剂瓶塞取 下，用塑料杯罩住瓶子，观察现象。此实验现象非常明显，而且将 污染降到很低。 w方法二： 将方法一中的浓氨水换成食用 醋精，将滤纸用紫色石蕊试液润湿或用 蓝色石蕊试纸代替，也可以达到同样的效果。 图2 分子运动实验的改进 w方法三：（如图3所示） 取一支两端开口的试管，中间放一条滴有酚酞试液的滤纸，然 后在试管一端的棉花上滴加浓氨水，可观察到滤纸上的点依次变红 。再在试管另一端的棉花上滴加浓盐酸，由于浓盐酸挥发的氯化氢 气体和氨气发生中和反应，滤纸上的红点会依次褪色，从而说明分 子是不断运动的，使分子运动现象更加直观、形象。 图3 二、化学实验创新设计的常用方法 补充实验的内容虽不是教学的重点，但往往对学 生加深学科知识认识的深度和广度有极大的帮助，设 计改进好这部分实验，对培养学生能力，提高学生科 学素养十分有益。例如：氢氧燃料电池的制作 4对教材补充实验的改进 氢氧燃料电池的制作 二、化学实验创新设计的常用方法 逆向技法是沿着事物的相反方向，用反方向探求 的思维方式对现有的实验设计进行逆向思考，从而提 出新的实验设计的实验创新技法。逆向技法有以下4 种常见类型： 5.1 功能反转 从事物的相反功能，去设想和寻求解决问题的新途径，从 而获得新的实验设计。例如稀释浓H2SO4时强调将浓H2SO4沿 器壁缓缓加入水中，且应边加边搅拌。若将水加入浓H2SO4中 ，则会造成严重后果。利用一个安全的实验将水加入浓H2SO4 中这一违规操作造成的后果展示给学生，可以提高学生的安全 意识。 5逆向技法 5.2 结构反转 从已有实验的相反结构形式上来设想和寻求解决问题的新途径。例 如在演示完用碳棒（惰性电极）电解CuCl2溶液的实验，引导学生弄清 电解原理后，将原实验中阴阳两根电极（此时阴极碳棒上已附着红色的 铜）调换再进行电解，一段时间后改作为阳极的碳棒上附着的铜消失。 显然将阴阳两极调换后，可以为非惰性电极作阳极时的电解原理的学习 设置探索情境。 5.3 因果反转 从已有事物的因果关系出发，变因为果的去发现新的现象和规律， 寻找新的实验设计。例如很多教师在铁的钝化的教学中的做法是：先告 知学生铁在浓硝酸中可以被钝化，再用实验来验证(由因及果的验证)。 通常的做法是：将预先放入浓硝酸中的铁取出洗净，用它来与硫酸铜溶 液反应，却置换不出铜，以此来激起学生的认知冲突（由果及因的探究 ）。 5.4状态反转 根据事物的某一属性（如动与静）的反转来创新化学实验。例如课 本中制备溴苯的实验中是将溴和苯先加入烧瓶，然后向烧瓶中在加入铁 粉（即溴和苯静、铁粉动），由于反应物已全部加入烧瓶，加入催化剂 后，反应剧烈无法控制，导致溴挥发从导管溢出而达不到预期目的。若 采取先将铁粉加入烧瓶，将溴和苯的混合液加入分液漏斗，通过分液漏 斗的活塞来控制加液速度（即铁粉静、溴和苯动），从而克服了原实验 的缺陷。 三、中、高考化学实验创新题的类型 例1 （南昌市中考题） 化学是一门以实验为基础的科学。 (1)根据图1回答：在连接c和d时，使d较易插入c中的措施是 ； (2)采用图2所示操作可能造成的后果之一是 ； (3)利用图3装置(夹持装置未画出)能进行的实验是 ； A用高锰酸钾制氧气 B用石灰石与稀盐酸制二氧化碳 C用锌与稀硫酸制氢气 D用双氧水与二氧化锰制氧气 (4)图3中的气体发生装置虽然简单，操作方便，但无法控制反应速率。请从图 4中选取 (选填序号)与图1中a组装成新的气体发生装置，以达到控制 反应速率的目的。 （一）仪器功能创新 例2(上海市高考试题)在没有现成的CO2气体发生器的情况下 ，请你选用图中部分仪器，装配一个简易的、能随开随用，随 关随停的CO2气体发生装置，应选用的仪器是（填入编号） _;若选用上述发生CO2气体,而实验室只有稀H2SO4、浓 HNO3、水、块状大理石，比较合理的方案，应选用的药品是 _。 （一）仪器功能创新 三、中、高考化学实验创新题的类型 三、中、高考化学实验创新题的类型 （二）方法创新 例3 （南昌市中考题） 下列为小萍同学在实验室制取CO2并检验CO2性质的实验装置示意图。 试回答： (1)仪器的名称：a ； (2)用化学方程式表示实验室制取CO2的反应原理 。 (3)该同学在实验过程中，将A中产生的气体通人到B中，观察到澄清石 灰水没有变浑浊，试分析其原因 。 (4)该同学用C瓶收集满一瓶由装置A中产生的气体后，往瓶中倒人浓氢 氧化钠溶液，迅速用事先绑好一个小气球的胶塞塞紧，振荡，可以 观察到小气球逐渐膨大。其原因是 ，请写出C中反应 的化学方程式 。 三、中、高考化学实验创新题的类型 （二）方法创新 例4某学生为使过滤操作能自动添加液体,设计了“自动加液过滤 器”,如图(I).倒置的烧瓶中盛放待过滤的液体,液体从“液体流出 管”流入漏斗。为使液体顺利流下，需插入“空气导入管”与大气 相通。 (I) (II) (1)“空气导入管”下口应在_ A.滤纸边沿下方 B.滤纸边沿上方 C.以上情况均可 (2)在图中画出“空气导入管”的简单示意图. (3)试简要说明自动加液过滤的原因_ 。 三、中、高考化学实验创新题的类型 （三）添加试剂创新 例5现有实验药品:一定质量的锌(分片状和粒状两种)、浓H2SO4（密度 18.4g.cm-3）、水以及右图所示装置，图中量气管B是由甲、乙两根玻璃 管组成，它们用橡皮管连通，并装适量水，甲管有刻度(0-100mL)，甲、 乙可固定在铁架上，供量气用，乙管可上下移动，以调节液面高度，利用 此装置可测定锌的相对原子质量(设锌全部反应,产生的气体不超过50mL) 。 回答下列问题： (1)实验前为检查装置的气密性,先将A、甲、乙 三管固定,乙管中注入水,液面高于甲液面静止 片刻,_,说明装置气密性良好. (2)按图示装置实验,要保证不漏出H2,应如何添加试剂? (3)为了准确地测量H2的体积,在读取反应后甲管中 液面的读数时,应注意_(填写序号) A.视线与凹液面最低处相平 B.等待片刻,待乙管液面不再上升时读数 C.读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平 D.读数时不一定使甲、乙两管液面相平 (4)设计一个不用量气管,而用中学常用仪器测量H2体积的装置,应选用的仪器 是(自选)_. 三、中、高考化学实验创新题的类型 （四）操作创新 例6如图所示的装置,实验前a,b,c活塞均关闭。 (1)若要在该装置中产生喷泉现象, 其操作方法是_ (2)若要在该装置中产生双喷泉现象, 其操作方法是_ (3)若要在该装置中产生喷烟现象， 其操作方法是_ 三、中、高考化学实验创新题的类型 （五）条件创新 例7 （江西省中考题） 某化学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动请你参与完成： 知识回忆可燃物燃烧的必备条件是 ； 交流讨论（1）改进后的装置（如图二）与图一相比，其优点是 。欲使图二中的红磷着火，可将试管从水中取出并 后才能对试管加 热； （2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使试管罩住白磷（如图三 所示），结果观察到了“水火相容”的奇观，则大试管所装气体可能是 ； 综合应用“水火不相容”是指水能灭火，其实水有时也可以“生火”，比如钾遇水 会立刻着火，因为钾遇水生成H2和一种碱，该反应是 （填“吸热”或“放 热”）反应，其反应化学方程式为 。 三、中、高考化学实验创新题的类型 （五）条件创新 例8Fe(OH)2是一种白色沉淀,但平时制备Fe(OH)2的实验中难以观察到 它的本来颜色.对此实验有四位同学设计了如下4种装置,使生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色.请说明原因。 （）（）（） （） 三、中、高考化学实验创新题的类型 （六）评价创新 三、中、高考化学实验创新题的类型 （七）综合创新 例10 （江西省中考题） 如图1是实验室常用的一些装置 （1）仪器a的名称是 ； （2）实验室制取并收集二氧化碳气体应选择的装置是 （填序号） ，检验二氧化碳是否收集满的方法是 ； （3）用装置A与C连接制取并收集氧气，则装置A中反应的化学方程式为 ，当观察到装置C中 时才开始收集； （4）SO2通常是一种无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易 溶于水，排放到空气中会形成酸雨实验室用如图2装置收集一瓶干燥的 SO2，装置的导管按气流方向连接的顺序是 （填 字母），装置中的X是 。 VjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z- w&t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t$qYnYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z- 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