化学微型实验讲座

初中化学微型实验的研究与实践

株洲市化学学科带头人卓志华

卓志华老师简介

湖南省优秀教师，湖南省化学教学改革优秀教师，湖南省中小学教师队伍建设专家指导委员会初中化学专家库成员，全国初中化学新课程实施先进个人，株洲市百优教师，株洲市初中化学学科带头人，株洲市初中化学继续教育讲师团成员，株洲市城区初中创优初中化学视导专家，株洲市百优课堂教学能手。一、微型化学实验的定义及特点

所谓微型化学实验就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术，即“实验药品微量化，实验仪器微型化”。它具有现象明显、效果良好、节约实验材料和时间、减少污染、安全、便于携带等优点。微型化学实验具有十大特点：小而省，快而好，易而安，多而高，少而低。二、微型化学实验的设计原则

1.科学性原则

2.可行性原则

3.简约性原则

4.安全性原则

5.创新性原则

6.实践性原则

三、微型化学实验的思维方法

1、细致观察法

2、分析归纳法

3、发散聚合法

4、逆向思维法

5、联想思维法

6、弱点寻找法

7、直觉思维法

四、微型化学实验的实验仪器(1)是带有侧支管和内套管(2)的U形管，其中底部有小孔的内套管(2)用于盛装与液体反应的固体物质。U形管口配有两个橡皮塞(3)。

微型气体发生器四、微型化学实验的实验仪器“液-固反应”制气在内套管(2)放入少量不溶性块状固体，U形管(1)的左端管口加入液体反应物，在右端上口塞上橡皮塞，并在其右端支管处连接一段乳胶管和止气夹。液体经内套管(2)底部的小孔流入至浸没放置在内套管(2)中的固体，即可完成气体的制取。当需要停止制气时，关闭止气夹，U形管(1)的右侧管内气体压力增大，液体从内套管(2)底部的小孔排出而使液体脱离固体，反应终止。四、微型化学实验的实验仪器

侧泡中加入固体（一般是粉末），可用于反应，试管口塞橡皮塞。侧泡具支试管

四、微型化学实验的实验仪器井穴板井穴板是一个塑料碟子，含有圆柱形井穴，其中6孔井穴板附带双导气管的井穴塞。

四、微型化学实验的实验仪器多用滴管

可作为试剂的储瓶、滴管、反应容器和滴定管等；把颈管拉细，作为毛细管和搅拌棒。微型实验仪器的代用品

最常用的代用品是青霉素瓶子，它可以作反应容器（可以加热，但是温度不能超过200℃，而且要预热），也可以用于储存药品，其次是注射器，它具有取液、作为反应容器，而它的最大优势在于准确计量和控制反应量，因为每只注射器上都有精确的刻度。

微型实验仪器的代用品其它常用的代用品还有：（1）酒精灯：可用青霉素药瓶做灯体，在胶盖上打一个小孔，插上一段小瓷管,用棉线做成灯芯,灯帽用日光灯的旧起辉器外壳即可。（2）烧杯：可用塑料瓶盖、透明的照相胶卷盒代替。（3）试管：可用无色小药瓶代替（如：正气丸的塑料小瓶）。它无色透明，便于观察反应过程中的颜色变化、气体及沉淀的生成。（4）水槽：可用大小合适的塑料容器或玻璃容器加工制成。（5）集气瓶：可用大小合适的塑料瓶，也可用青霉素瓶代替，收集气体后，用原来的橡胶塞塞住。微型实验仪器的代用品（6）量筒：可用不同容积的注射器代替。（7）导管：可用废圆珠笔芯、输液管、饮料的吸管或自行车的气门芯代替。（8）胶管的胶头：可自制，也可用眼药瓶做成。（9）试剂瓶：在青霉素药瓶里放入各种固体或液体试剂，贴好标签即即可。（10）药匙：可用硬塑料片、塑料冷饮吸管经过加工制成。（11）漏斗：用输液器截下其圆锥部分即可。（12）水槽：可用肥皂盒代替。五、微型化学实验设计案例案例1：活动与探究：氧气的制取[实验用品]六孔井穴板井穴塞橡皮管一次性注射器或多用滴管火柴5%过氧化氢溶液200ml新鲜猪肝半斤[实验步骤]①1号井穴里加入绿豆大小的猪肝，注射器中吸取5%过氧化氢溶液2ml，按图1制取氧气，2、3号井穴中用向上排空气法集氧气；②打开3号井穴塞，用带火星火柴检验氧气。案例2：活动与探究：水的组成

[实验用品]六孔井穴板多用滴管大头针导线1号电池洗涤剂溶液含有硫酸钠的蒸馏水[实验步骤]①在多用滴管中吸入蒸馏水，插入一支大头针作电极，放在1号井穴中，多用滴管口插入3号井穴中，3号井穴中加少量洗涤剂溶液；②用干电池作电源通电，观察滴管中的现象，3号井穴中有大量气泡时，用燃烧的木条点燃气泡，观察，可听到尖锐爆鸣声。案例3：活动与探究：金属活动性顺序的探究

[实验用品]六孔井穴板井穴塞小橡皮管注射器或多用滴管镁锌铁铜片稀盐酸或稀硫酸镊子等[实验步骤]①如图3，在六孔井穴板的1号孔穴中分别加入洁净的镁带，注射器中吸4mL稀盐酸，在5号孔中加入5mL洗涤剂水，在1号孔穴中注入盐酸，将导管另一端伸入5号孔穴中，观察产生的气泡速度，用木条点燃气泡，观察；②再用同样大小的洁净锌、铁、铜重复上述操作，通过比较探究金属的活动性。案例4：拓展性课题：最轻的气体→氢气的制取和性质

[实验用品]六孔井穴板带双导气管的井穴塞一次性注射器尖嘴玻璃导管锌粒稀硫酸洗涤剂溶液[实验步骤]①向1号井穴中加入适量的锌粒，塞紧井穴塞，在3号井穴中加入洗涤剂溶液，把贮有稀硫酸的一次性注射器连在进气导管上，尖嘴玻璃导管连在排气导管上。②把注射器中的酸注入井穴中，产生气体，将玻璃导管插入3号井穴中，观察；③点燃3号井穴中的气泡，听爆鸣声的大小，验纯；④再点燃尖嘴玻璃导管口的气体，罩上干燥小烧杯，观察。案例5：氧气化学性质实验现行初中教材的几个氧气性质实验的设计（如S、P等物质的燃烧），会产生一些有害气体和烟尘。则可采用微型化实验，如燃烧匙可以用铜丝的一端砸扁做成，就可以减少药品的用量，再采用如图装置（小试管带孔）进行实验，也可明显的观察到预期的实验现象，操作简单，污染又少，几个实验的结合减少了操作中的很多麻烦，效果更好。

改进的实验装置

案例6：空气中氧气含量的测定（1）用试管作反应容器，磷的燃烧均在密闭容器里进行，可防止白烟污染空气。用20mL注射器（活塞事先处在10mL刻度处）测量磷燃烧消耗的氧气体积。

（2）操作：①检查装置的气密性。②装药品，连好仪器。③夹紧弹簧夹，加热白磷，观察现象。④燃烧结束，试管冷却后松开弹簧夹，可以看到活塞慢慢左移到2mL刻度处。说明空气中氧气的体积分数为1/5。案例7：碳还原氧化铜微型实验1、器材与试剂器材：直径约4mm长20cm玻璃管、酒精灯、酒精喷灯、胶管、小试管试剂：0.1gCuO粉末、0.01g碳粉、澄清的饱和石灰水2ml2、操作方法①将直径约4mm玻璃管截取两根长为10cm，其中一根用酒精喷灯将一端封口，制成微型试管，另一根弯成近90°作为导管；②取0.1gCuO粉末和0.01g碳粉，在白纸上轻轻混匀后，把药品小心送入自制微型试管底部，将管口稍稍向下倾斜固定于微型操作台上；③小心敲动试管，使药品平铺在试管底壁上；④用胶管将微型试管和导管连接，并通入盛有2ml饱和石灰水的小试管中。如图所示：

⑤用酒精灯加热微型试管，观察并记录现象。案例8：二氧化碳实验室制法及化学性质实验下图是设计的二氧化碳制取实验的微型一体化装置图，该装置的气密性良好。

（1）关闭止水夹1，打开止水夹2，挤压胶头，滴入稀盐酸，生成的二氧化碳在微型气体实验器内与1、2处的溶液反应。1处紫色的石蕊溶液变成红色，2处的反应现象是石灰水变浑浊。

（2）关闭止水夹2，打开止水夹1，再次挤压胶头，一段时间后，观察到烧杯中的现象是烧杯中液面下降或导管中液面上升。案例9：二氧化碳制取及性质（二）

取一支废输液管，从壶腹（中间膨大处）一端剪去小塑料管，另一端留有20cm长的小塑料管；在六孔井穴板中的其中的一孔加入2~3ml盐酸，再将大理石颗料塞入壶腹中，当盐酸进入时，此反应激烈进行。再在另几孔分别加2ml蒸馏水和两滴紫色石蕊试液，2ml澄清石灰水，输液管另一端分别插入其中，片刻，就观察到紫色石蕊试液变红色，澄清石灰水变浑浊。利用随处可得的废旧材料，仅用及少量药品，人手一套实验装置，实现了人人亲自动手，个个都能享受到成功的乐趣。案例10：对浓硫酸稀释的错误操作实验创新1、实验仪器及试剂：广口瓶三孔胶塞胶头滴管（两个）玻璃管青霉素小瓶（两个）浓硫酸水

2、实验操作广口瓶中的两个青霉素小瓶一个中盛有浓硫酸一个盛有水，胶塞上对应的胶头滴管中一个吸有水，一个吸有浓硫酸。另一个孔安装一个玻璃导管，为了防止浓硫酸溶于水放热后使瓶内气压过大使胶塞顶开。实验开始，向浓硫酸中滴加水，为了使现象明显，将水染成红色，可以看到滴加的水浮在液面上沸腾，并且有液滴飞溅，并且可以听得像热油锅中滴水的呲呲声，因为水沸腾，所以滴加水后，手松开胶头的同时，沸腾起来的水被吸入了滴管中。瓶子的上部可以看到水蒸气冷凝后的液滴，也说明稀释浓硫酸放出热量，红色的水变色说明浓硫酸的强氧化性和脱水性，这两个知识点到高中可以学到。另一个小瓶是向水中滴加浓硫酸，可以看到浓硫酸由于密度大而沉到瓶底，没有其他现象。两个对比实验，很明显的对比出稀释浓硫酸的正确和错误方法。因为该实验属于微型实验，所以在实验时可以用实物投影放大，效果很明显，如果条件不允许也可以改为分组实验，可以让学生近距离看清水沸腾和听到声音。

六、微型化学实验的研究意义

1．丰富了微型实验的内涵，又拓展了其外延。以现有的常规教育教学装备（如点滴板、小试管等）为基础，结合青霉素药瓶、注射器等日常用品就能开展，不必局限在使用专门的微型化仪器装置，无须另行添置专门的微型实验仪器而增加学校（特别是一些薄弱学校）额外的经济负担。2．较好地体现了微型实验对于提高实验开出率的价值中学化学微型实验大大减少了药品用量，降低了实验成本，提高了药品使用效率，还预防了环境污染，使化学教师及学生皆能动手组合微型实验仪器，亲自动手操作实验，