化学是一门以实验为基础的科学。新课标、包括最新的高考改革方案更是将化学实验教学贯穿于教材始终。可见,实验在化学学中具有非常重要的地位和作用,实验是化学教学的重要内容和方法。如果没有恰当教学器具(教学仪器设备),就不能很好地完成实验,展示不出完美的实验效果,学生不能很好地理解相应知识。因此实验教具在化学教学中是具有非常关键的作用。由于新课标化学实验数量的增大,教材内容的更新,原有实验仪器远远不能满足课堂教学需要,或存在很多不足。这样就需要广大化学教师,利用生活的材料、已有的实验器材开展低成本的教具自制,它的目的就是能够完美、绿色地展示化学实验的课堂演示效果。下面笔者就自制实验教具在课堂演示实验的运用举两例说明。
一、碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的比较
碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较是苏教版《化学必修1》P51-52中的一个重要内容,教材中仅仅做了碳酸钠和酸的反应实验,习题中常有这两种盐与酸的定量反应比较,教师讲解起来比较困难,学生也难以理解。若要将两者与酸的反应放在一起进行对比实验,效果如何呢?为更加直观的对两者与酸的反应进行比较,特进行了如下实验设计。
1.实验材料
锥形瓶(带塞子)两个;一次性输液管一个;玻璃管2个; U形管一个;碳酸钠和碳酸氢钠固体;药匙两个;稀盐酸溶液20毫升;红墨水2毫升;一次性针管两支;烧杯一个。
2.实验操作步骤
① 截取一次性输液管约80厘米,把它从放在烧杯中的U形管中穿过,用一次性针管吸取红墨水2毫升,并将它打进输液管中,注意不要打进过多的红墨水,大约6厘米左右的高度就可以。在锥形瓶的塞子上打一个孔,孔的大小和玻璃管的直径一致,将玻璃管穿过橡胶塞,另一头套上输液管;另外再打一个小孔插入装有盐酸的针筒;同样另一个锥形瓶也是将玻璃管穿过橡胶塞,另一头套上输液管,另一个小孔也插入装有盐酸的针筒。
② 向锥形瓶内放入等质量的碳酸钠和碳酸氢钠。
③ 用针筒同时向瓶内加入足量且等量的盐酸。
④待反应完全之后,冷却至室温看最终哪边的液面低说明产生的CO2多。如图2
3.实验说明
① 该实验装置中的材料除U形管、烧杯外锥形瓶,其他来自医用废品,装置安装十分简便,操作简单,反应时间短,现象明显,学生也可自己准备该装置,还可重复利用。
② 实验中还可以做等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠(等体积等浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液)与盐酸反应的比较。同时逐滴滴加盐酸至足量,哪边液面先下降说明反应的速率快。冷却至室温后观察液面高低来比较产生的CO2的多少。
③ 该装置还可用于比较不同浓度的盐酸分别与碳酸钠或者碳酸氢钠反应的比较。(在后面化学反应速率的影响因素中用到)
④ 该装置还可以用来演示钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀。(此实验过程较慢)
⑤教学中使用效果很好,能直观的看出等质量和等物质的量的时候碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的快慢和二氧化碳量的关系。
二、氯气的性质实验
氯气的性质实验是苏教版《化学必修1》P42--43中的一个重要内容,教材中分4组演示实验实验,消耗很多课堂时间,而且氯气的实验室制备比较复杂而且不环保,怎样才能简洁、直观、高效演示这几个性质实验呢?笔者特进行了如下实验设计。
1、实验材料:
仪器:六孔井穴板、井穴塞、注射器、橡皮管
试剂:KMnO4固体(约2g)、浓盐酸、浓硫酸、有色布条、NaOH溶液
2.实验装置:如图3
图3
3、实验操作步骤
(1)分别在1、3、4、5、6井穴中分别加入KMnO4固体(约2g)、浓硫酸、干燥的有色布条、湿润的有色布条、NaOH溶液。再按图将装置连接好。注意密封性。
(2)缓慢地推注射器的活塞。使盐酸与KMnO4固体接触。
(3)实验现象 (如图4)和实验结论(如表1)
4、实验说明:
(1)操作简单,用量少,节约药品。
(2)在实验操作过程中,现象十分明显,时间较短,而且效果很好。
(3)装置内有毒氯气被充分吸收,环保,无污染。
(4)可以在投影上直接展示,便于全班同学观看。
笔者认为,教具在化学实验教学中具有十分重要的作用,搞好课堂实验教学,自制和改进教具是根本。化学教具的制作灵感要源于教材的深刻理解和对课堂教学的潜心研究,制作材料要容易寻找、成本低、绿色环保,制作方法简单,并具有形象、直观、可见度大,演示效果明显等特点。