化學實驗改進與創(chuàng)新

初中化學實驗創(chuàng)新大賽熱烈歡迎大家參加濟寧十三中初三化學備課組化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學教學離不開化學實驗。實驗教學的主要目的是幫助學生更好地理解所學理論知識，并通過實驗操作來培養(yǎng)學生的動手能力，訓練學生學會合作和進行實驗探究，讓學生認識如何通過實驗的方法來解決問題，從而將理論知識與實踐密切聯(lián)系起來。實驗大賽交流內(nèi)容一、新教材中個別實驗的改進二、拓展和趣味性實驗三、儀器展示四、與大家進行實驗交流一、新教材中個別實驗的改進

新教材的亮點之一，就是教材設計了豐富的可供教師演示和學生自主進行的實驗。實驗類型多樣化，體現(xiàn)化學實驗的多種教育功能。減少了驗證性的內(nèi)容，具有較強的探究性。有利于培養(yǎng)學生的探究意識、觀察能力、思維能力和實踐能力。同時，新課程化學教學呼喚實驗創(chuàng)新，教師在教學中，遇到教材中不理想的實驗設計，就需要自己動手，進行實驗創(chuàng)新和改進。一、新教材中個別實驗的改進進行實驗設計時，要遵循以下四個基本原則：⒈科學性——實驗原理、實驗操作程序和方法必須正確。⒉安全性——盡量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。⒊可行性——儀器和藥品易得、易操作、現(xiàn)象明顯，能說明問題。⒋簡約性——方案簡單易行，應采用簡單的實驗裝置，用較少的步驟和藥品，并能在較短的時間內(nèi)完成實驗。

濃硫酸與銅反應

1、改進實驗名稱：濃硫酸與銅反應的實驗改進“濃硫酸與銅反應”實驗，如果按照教材的裝置進行，氣密性不好影響課堂效果。由此實驗得到啟發(fā)，能否設計一個實驗裝置氣密性好，實驗現(xiàn)象明顯，可控制藥品用量，減少對環(huán)境的污染。于是，我對實驗裝置進行改進，找出最佳方案。一、新教材中個別實驗的改進2、實驗的原理：

2H2SO4(濃)+CuCuSO4+2H2O+SO2↑

3、實驗改進目的：

使實驗在一個可吸收尾氣的裝置中進行，可節(jié)約藥品，實驗現(xiàn)象明顯，避免SO2對空氣的污染。一、新教材中個別實驗的改進一、新教材中個別實驗的改進4、實驗儀器及藥品：具支試管、玻璃管、鐵絲、銅片、棉花、膠塞、濃H2SO4、NaOH溶液等。5、操作步驟及現(xiàn)象分析⑴連接好儀器（如圖3-2所示），并檢查裝置的氣密性。圖3-1改進前濃硫酸與銅反應裝置一、新教材中個別實驗的改進圖3-2改進后的濃硫酸與銅反應裝置⑵向具支支試管管里加加入3ml濃H2SO4。⑶將一段段鐵絲絲穿過過帶玻玻璃管管的膠膠塞。。鐵絲絲在玻玻璃管管中的的部分分纏繞繞有侵侵入NaOH溶溶液的的棉花花，在在鐵絲絲末端端掛上上銅片片并伸伸入到到具支支試管管里，，塞上上帶玻玻璃管管的膠膠塞。。拉動動鐵絲絲銅片片與濃濃硫酸酸液面面接觸觸，觀觀察到到試管管中反反應液液體呈呈藍綠綠色。。說明明濃硫硫酸與與銅發(fā)發(fā)生了了氧化化還原原反應應，銅銅被氧氧化生生成硫硫酸銅銅，硫硫酸被被還原原成二二氧化化硫。。一、新新教材材中個個別實實驗的的改進進6、實實驗結結論⑴實驗在在可吸吸收尾尾氣的的裝置置中進進行，，實驗驗現(xiàn)象象明顯顯。改改進后后的實實驗裝裝置，，在課課堂進進行演演示實實驗教教學后后，大大家反反映實實驗效效果好好。⑵實驗驗驗證了了濃硫硫酸具具有氧氧化性性，濃濃硫酸酸與銅銅發(fā)生生氧化化還原原反應應，反反應除除生成成硫酸酸銅外外，還還生成成二氧氧化硫硫和水水，實實驗安安全易易操作作。⑶通過改改進實實驗裝裝置，，可控控制藥藥品用用量，，避免免了生生成的的二氧氧化硫硫對師師生及及環(huán)境境的危危害。。一、新新教材材中個個別實實驗的的改進進二、拓拓展和和趣味味性實實驗在教學學中，，為了了讓學學生更更好的的理解解化學學知識識，感感悟化化學的的魅力力，教教師在在教學學中除除了做做好教教材上上的演演示實實驗，，還要要補充充一些些趣味味性較較濃的的化學學演示示實驗驗。如如：二二氧化化硫的的漂白白作用用及酸酸雨模模擬實實驗。。在設設計實實驗時時，應應盡可可能使使實驗驗現(xiàn)象象明顯顯、安安全、、成功功率高高、污污染少少、易易操作作。實驗名名稱：：二氧氧化硫硫的漂漂白作作用及及酸雨雨模擬擬實驗驗二氧化化硫的的漂白白作用用是由由于二二氧化化硫與與某些些有色色物質(zhì)質(zhì)直接接化合合，生生成不不穩(wěn)定定的無無色物物質(zhì)而而造成成的。。當此此無色色物質(zhì)質(zhì)在受受熱或或遇到到強氧氧化劑劑時即即分解解，如如：二二氧化化氮或或發(fā)煙煙硝酸酸或氯氯氣等等氧化化劑都都能使使被漂漂白物物質(zhì)又又恢復復原色色。二、拓拓展和和趣味味性實實驗2、裝裝置：：鐘罩里里的二二氧化化硫與與水反反應生生成亞亞硫酸酸(模模擬酸酸雨雨)SO2+H2O?H2SO3因此，培培養(yǎng)皿里里的水（（人工降降雨的雨雨水）加加入石蕊蕊試劑顯顯紅色，，證明此此溶液顯顯酸性。。二、拓展展和趣味味性實驗驗圖1-1二氧氧化硫的的漂白作作用及酸酸雨模擬擬試驗裝裝置圖二、拓展展和趣味味性實驗驗水3、操作作：⑴如圖1-1所示示，取多多半藥匙匙硫粉，，放入蒸蒸發(fā)皿里里，加熱熱蒸發(fā)皿皿，使硫硫粉融化化、燃燒燒到有藍藍色火焰焰時，放放入紅色色的鮮花花的鐘罩罩里，鐘鐘罩下接接一培養(yǎng)養(yǎng)皿的蓋蓋，使盛盛硫粉的的蒸發(fā)皿皿和插入入鮮花的的坩堝都都在密閉閉的鐘罩罩里。這這時可觀觀察到鐘鐘罩里有有大量白白霧，片片刻后可可看到紅紅色的花花瓣逐漸漸變白，，說明SO2的漂白作作用。二、拓展展和趣味味性實驗驗⑵打開膠塞塞，用小小噴壺給給鐘罩里里噴入蒸蒸餾水，，模擬人人工降雨雨。⑶取培養(yǎng)皿皿里人工工降雨的的雨水，，放入一一支小試試管里，，另取一一支小試試管，加加入噴壺壺里的蒸蒸餾水做做對比實實驗，分分別給這這兩支小小試管里里加入石石蕊試劑劑，觀察察到盛雨雨水的試試管溶液液變紅，，盛蒸餾餾水的試試管溶液液無明顯顯變化。。二、拓展展和趣味味性實驗驗⒋通過下下面三個個實驗可可以證明明無色物物質(zhì)遇到到氧化劑劑時即分分解。⑴取一個個小培養(yǎng)養(yǎng)皿，把把漂白的的花瓣放放入干燥燥的培養(yǎng)養(yǎng)皿里，，在培養(yǎng)養(yǎng)皿里放放入一小小片銅，，滴入幾幾滴濃硝硝酸，蓋蓋上蓋可可觀察到到有二氧氧化氮氣氣體生成成，片刻刻后，觀觀察到白白花瓣逐逐漸變紅紅，小心心地給培培養(yǎng)皿里里加入氫氫氧化鈉鈉溶液，，吸收二二氧化氮氮氣體。。二、拓展展和趣味味性實驗驗⑵把漂白白的花瓣瓣放到發(fā)發(fā)煙硝酸酸瓶口，，可觀察察到白花花瓣逐漸漸變紅。。⑶把漂白白的花瓣瓣放在氯氯氣瓶口口一會兒兒，可看看到白花花瓣逐漸漸變紅。。以上三個個實驗證證明了二二氧化硫硫的漂白白作用是是由于二二氧化硫硫與某些些有色物物質(zhì)直接接化合，，生成不不穩(wěn)定的的無色物物質(zhì)，而而這種無無色物質(zhì)質(zhì)遇到強強氧化劑劑時即分分解，能能使被漂漂白物質(zhì)質(zhì)又恢復復原色。。二、拓展展和趣味味性實驗驗5、說明明⑴通過此實實驗學生生可以直直觀地看看到SO2漂白作用用和SO2形成的酸酸雨。⑵方便、省省時、省省藥、直直觀，一一次可以以看到幾幾個實驗驗結果。。⑶污染小，，一般學學校實驗驗室都可可以做。。⑷此裝置還還可以做做氮的氧氧化物酸酸雨模擬擬實驗。。二、拓展展和趣味味性實驗驗1、趣味味實驗名名稱：雙雙噴泉實實驗氨溶于水水的噴泉泉實驗可可以拓展成雙雙噴泉實實驗。實驗裝置置圖二、拓展展和趣味味性實驗驗2、噴泉泉實驗的的基本原原理氣體在液液體中溶溶解度很很大,在在短時間間內(nèi)產(chǎn)生生足夠的的壓強差差(負壓壓),則則打開活活塞后,大氣壓壓將燒杯杯內(nèi)的液液體壓入入燒瓶中中,在尖尖嘴導管管口形成成噴泉。。二、拓展展和趣味味性實驗驗3、雙噴噴泉實驗驗過程：：①分別制制取干燥燥的NH3和HCI氣體各各一瓶。。②用三通通管將兩兩燒瓶和和裝有石石蕊試劑劑的燒杯杯連接。。③將滴管管中的水水擠入NH3的燒瓶中中，依次次打開NH3與HCI的通道道，（a、b止止水夾）），可看看到盛NH3的瓶中，，放開a、b處處的止水水夾后有有白煙（（NH3溶于水，瓶瓶內(nèi)壓強減減小，使HCI進入入，生成NH4CI所致））。二、拓展和和趣味性實實驗④打開連接接石蕊的止止水夾C處處，立即出出現(xiàn)雙噴泉泉現(xiàn)象，盛盛HCI的的燒瓶中呈呈紅色（酸酸使石蕊變變紅）、盛盛NH3的燒瓶中呈呈藍色（堿堿使石蕊變變藍）。上述這個實實驗是把二二個實驗合合為一個實實驗，是在在原實驗的的基礎上作作簡單改進進，卻獲得得了更佳的的實驗效果果，減少了了對環(huán)境的的污染，對對培養(yǎng)學生生的創(chuàng)造性性思維有一一定幫助。。更加激發(fā)發(fā)了學生，，學習化學學的興趣。。二、拓展和和趣味性實實驗噴泉實驗的的基本原理理氣體在液體體中溶解度度很大,在在短時間內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生足夠夠的壓強差差(負壓),則打開開活塞后,大氣壓將將燒杯內(nèi)的的液體壓入入燒瓶中,在尖嘴導導管口形成成噴泉。二、拓展和和趣味性實實驗2.氨與氯氯化氫的反反應可以拓拓展成魔術術——空瓶瓶生煙方法：取兩兩個集氣瓶瓶分別倒入入少許氨水水和鹽酸,蓋入橡膠膠塞，反應應時，去掉掉橡膠塞將將兩瓶口相相對，瞬間間可以看到到集氣瓶內(nèi)內(nèi)濃煙滾滾滾。此魔術即展展示了知識識的形成過過程，又激激發(fā)了興趣趣、啟迪了了學生的思思維。二、拓展和和趣味性實實驗濃、稀硝酸酸與銅反應應的實驗1、改進實實驗名稱：：濃、稀硝酸酸與銅反應應的實驗改改進化學課上，，教師在做做人教版全全日制普通通高級中學學教科書（（必修加選選修）《化化學》第二二冊16頁頁[實驗1-7]硝硝酸的氧化化性演示實實驗。二、拓展和和趣味性實實驗2、實驗原原理：根據(jù)據(jù)濃、稀HNO3的氧化性不不同，它們們分別與銅銅片反應，，還原產(chǎn)物物各不相同同：有關化化學方程式式為：Cu+4HNO3(濃)=Cu（（NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu（NO3)2+2NO↑+4H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO↑↑二、拓展和和趣味性實實驗該實驗需要要在兩個相相同裝置中中進行，分分別給兩支支試管各加加入一小塊塊銅片，并并且要分別別加入濃、、稀HNO3，用NaOH溶液做做好兩個實實驗尾氣的的吸收工作作，實驗裝裝置（如圖3-1所示）。二、拓展和和趣味性實實驗圖3-1改改進前前銅與硝酸酸反應二、拓展和和趣味性實實驗該實驗現(xiàn)象象明顯，充充分證明了了濃、稀硝硝酸的氧化化性不同，，它們分別別與銅片反反應，還原原產(chǎn)物各不不相同。但但實驗是在在兩個裝置置中進行，，費時、不不好控制藥藥品的用量量。由此實實驗得到啟啟發(fā)，能否否設計一個個實驗裝置置同時完成成兩個實驗驗內(nèi)容呢？？于是，將將設想好的的幾種實驗驗裝置反復復進行試驗驗，找出最最佳方案。。二、拓展和和趣味性實實驗3、實驗改改進目的將兩個實驗驗裝置改進進成一個密密閉的裝置置，使實驗驗在一個密密閉的裝置置中進行，，可節(jié)約藥藥品，避免免NO、NO2對空氣的污污染，改進進裝置如圖3-2所示。二、拓展和和趣味性實實驗圖3-2改進后濃、稀硝酸酸與銅反應應演示器二、拓展和和趣味性實實驗4、實驗儀器及及藥品具支試管、、玻璃管、、鐵絲、銅銅片、注射射器、洗氣氣瓶、濃HNO3、NaOH溶液、蒸蒸餾水等。。二、拓展和和趣味性實實驗5、操作步步驟及現(xiàn)象象分析⑴連接好好儀器（如如圖3-2所示），，并檢查裝裝置的氣密密性。⑵向具支支試管里加加入3ml濃HNO3，向洗氣瓶瓶里加入NaOH溶溶液，向注注射器里注注入2ml蒸餾水（（濃HNO3與水的比例例為3：2）。二、拓展和和趣味性實實驗⑶將一段段鐵絲穿過過玻璃管，，鐵絲在玻玻璃管中的的部分纏繞繞有侵入NaOH溶溶液的棉花花，在鐵絲絲末端掛上上銅片并伸伸入到具支支試管里，，拉動鐵絲絲銅片與濃濃硝酸液面面接觸，觀觀察到試管管中反應劇劇烈有氣體體產(chǎn)生，氣氣體呈紅棕棕色，液體體呈藍綠色色。說明濃濃硝酸與銅銅發(fā)生了氧氧化還原反反應，銅被被氧化生成成硝酸銅，，硝酸被還還原成NO2氣體。二、拓展和和趣味性實實驗⑷將注射射器里的蒸蒸餾水注入入具支試管管里，配成成稀HNO3，使銅片與與稀HNO3反應，生成成NO氣體體。觀察到到，洗氣瓶瓶中間的玻玻璃管氣體體呈紅棕色色，玻璃管管外無色，，片刻后，，洗氣瓶內(nèi)內(nèi)玻璃管外外原來無色色，現(xiàn)在呈呈淡紅棕色色氣體，說說明NO氣氣體不溶于于水，遇到到空氣中的的氧氣反應應生產(chǎn)NO2氣體二、拓展和和趣味性實實驗6、實驗結結論⑴實驗在密閉閉容器中進進行，實驗驗現(xiàn)象明顯顯，一次實實驗可以看看到兩個實實驗結果，，而且可以以進行兩個個實驗的對對比，實驗驗效果好。。⑵實驗綜綜合了濃、、稀HNO3分別與Cu的反應，，驗證了濃濃、稀HNO3都具有氧化化性，且與與Cu反應應生成的產(chǎn)產(chǎn)物不同，，實驗安全全易操作。。⑶通過改改進實驗裝裝置，縮短短了實驗時時間，可控控制藥品用用量，避免免了生成的的NO2和NO對師師生及環(huán)境境的危害。。二、拓展和和趣味性實實驗三、儀器展展示學生探究實實驗電解水水裝置電極的制作作改進與創(chuàng)新新要能夠解解決一定的的實驗問題題我們改進與與創(chuàng)新實驗驗的目的往往往就是用用以解決某某些實驗問問題。如果果連這一要要求都達不不到，那就就失去了它它的意義。。例如：啟啟普設計的的啟普發(fā)生生器解決了了不需加熱熱條件下塊塊狀固體與與液體反應應制氣的隨隨控性問題題。啟普發(fā)發(fā)生器既方方便了這類類氣體的制制取，又節(jié)節(jié)約了化學學試劑，因因而一直引引用至今。。由于該儀儀器制作難難度大，后后人根據(jù)其其原理制所所作出具有有同等功效效的簡易氣氣體發(fā)生裝裝置同樣深深受實驗者者歡迎！自制氣體發(fā)發(fā)生器四、與大家家進行實驗驗交流在中學化學學實驗教學學中，還有有個別化學學實驗，需需要與各位位老師共同同探究。如：走進進化學工業(yè)業(yè)中的合成氨的的反應原理理在一干燥的的硬質(zhì)試管管中放入適適量鐵絲絨絨，按圖4-1連接好實驗驗裝置。加加熱試管中中的鐵絲絨絨至紅熱后后，用注射射器抽取20mL干燥氮氣氣和60mL干干燥氫氣，，將混合氣氣體通入試試管，并用用濕潤的pH試紙置置于導管出出口處，觀觀察試紙的的變化。四、與大家家進行實驗驗交流圖4-1合合成氨的的實驗裝置置四、與大家家進行實驗驗交流由氮氣與氫氫氣直接合合成氨的化化學原理為為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（放放熱反應））由于該實驗驗有危險老老師們不敢敢做，用改改進后的合合成氨實驗驗裝置進行行實驗，可可以看到實實驗現(xiàn)象，，但是，控控制不好氫氫氣的純度度已爆炸。。四、與大家家進行實驗驗交流1、改進與創(chuàng)創(chuàng)新實驗應應具有一定定的創(chuàng)造性性任何一個實實驗的改進進與創(chuàng)新都都是為解決決某一具體問題題而設計的的，因此其其必定融入入改進者的的理念，因因而具有一一定的創(chuàng)造造性。而這這一理念的的來源恰恰恰是改進者者對這一具具體實驗的的理解和分分析。例如如：取用粉粉末狀固體體時用藥匙匙，而現(xiàn)有有的藥匙與與試管規(guī)格格匹配程度度不高，因因此取用時時常常與紙紙槽并用，，這樣就增增大了試劑劑取用的難難度且操作作繁瑣。根根據(jù)這一取取用操作特特點，我設設計制作出出“取用固固體的塑料料槽”，這這一改進便便使該問題迎迎刃而解。。取用固體的的塑料槽2、改進與創(chuàng)創(chuàng)新的實驗驗應盡可能能簡單明了了且易于操操作改進與創(chuàng)新新的實驗應應該簡潔明明了，以便便于實驗者者、觀察者者明白設計計者的用意意，并通過過相對簡單單的實驗操操作去解決決相應的實實驗問題。。例如：取取用少量液液體試劑時時用膠頭滴滴管，如果果液體的密密度較大時時，吸入液液體后移動動滴管時液液體易滴落落，這給實實驗帶來安安全隱患。。根據(jù)這一一情況，我我設計的““S形尖嘴嘴膠頭滴管管”很好地地解決了這這一問題。。S形尖嘴膠膠頭滴管3、改進與創(chuàng)創(chuàng)新的實驗驗應具有很很好的安全全性和規(guī)范范性化學實驗教教學時，實實驗的安全全性應放在首位。為為確保實驗驗者、觀察察者的安全全，確保實實驗的可重重復性，設設計某些解解決具有安安全隱患問問題的教具具時，首先先考慮的是是安全。例例如：點燃燃可燃性氣氣體與氧氣氣或空氣的的混合氣體體時，往往往實驗者心心理壓力較較大。為了了解決這一一問題，我我設計了遙遙控點燃氣氣體的裝置置，消除了了操作者的的心里壓力力。五、化學實驗驗改進與創(chuàng)創(chuàng)新的方法法1、引入法法根據(jù)特定需需要，靈活活地把在其其他方面成成功的方法法引入到實實驗改進與與創(chuàng)新中。。運用此法法的關鍵是是要善于發(fā)發(fā)現(xiàn)各類事事物的類似似性，再從從中尋求啟啟發(fā)。例如如：用作電電子教鞭的的激光筆用用于丁達爾爾實驗的入入射光源時時，可在明明亮教室里里進行演示示丁達爾現(xiàn)現(xiàn)象，解決決了丁達爾爾現(xiàn)象實驗驗只有在暗暗光條件下下才能完成成的問題。。2、替代法法替代法是設設計實驗時時常用的方方法之一，，就是運用用具有相同同或相似功功能的其他他器材代替替原來實驗驗所需器材材。例如：：用于分裝裝藥品膠囊囊的塑料板板經(jīng)酸液或或氫氧化鈉鈉溶液處理理、清潔后后替代點滴滴板具有同同樣效果，，它還可以以用于微型型投影實驗驗。點滴板與膠膠囊3、組合法法許多創(chuàng)造發(fā)發(fā)明就是把把現(xiàn)有的東東西中各自自要素分開開，然后按按照新理念念加以重新新組合，從從而產(chǎn)生新新事物或新新方法。運運用組合法法改進實驗驗時，就是是把整個實實驗器材或或全套裝置置分解為若若干部分，，然后科學學地組合，，從而得到到新的實驗驗裝置。例例如：用棉棉花做成擺擺球放入容容器中，向向容器中倒倒入CO2氣體，棉球球在容器中中擺動起來來，根據(jù)這這一現(xiàn)象可可知CO2密度比空氣氣大。此法法比用杠桿桿做此實驗驗的方法要要簡便的多多！驗證CO2密度比空氣氣大4、增減法法在一個裝置置上添加一一個組件或或者把裝置中的器件件重組并去去掉不需要要的部分，，往往有可可能轉變成成具有新的的功能的實實驗裝置。。例如：測測定白磷燃燃燒前后質(zhì)質(zhì)量變化情情況實驗時時，把原塞塞子改成帶帶導管的塞塞子，再用用橡皮囊封封住導管口口。這樣，，在實驗時時就不會出出現(xiàn)因容器器內(nèi)壓強增增大掙脫塞塞子而使實實驗失敗的的情況。防止內(nèi)壓增增大而沖突突塞子啟示：當前，化學學實驗的改改進與創(chuàng)新新中，使用用的方法比比例由高到到低分別有有：一物多多用法（17.5%）、縮放放法（16.2%））、移植法法（15.0%）、、組合法（（15.0%）、簡簡化法（11.2%）、綜合合法（10.0%））、替換法法（7.5%）強化化法（6.25%））、變換輸輸出法（1.25%）。研究究者在該方方面靈活運運用了各種種設計