教學案例 九年級化學演示實驗的改進-《明礬凈水》實驗改進

九年級化學演示實驗的改進-------《明礬凈水》實驗改進澄江五中李文東【摘要】明礬凈水演示實驗,發(fā)現(xiàn)該實驗需要的時間長，一般需要20分鐘左右的時間,實驗現(xiàn)象不明顯的問題。一堂課的時間大約是40分鐘左右,如果單這里就花費這么多的時間,后面的教學任務(wù)根本就無法完成,不利于課堂教學的連續(xù)性，探究改進方法:【關(guān)鍵詞】明礬凈水演示實驗,需要時間長,現(xiàn)象不明顯，探究改進方法明礬是常用的凈水劑，在依照義務(wù)教育課程標準人教版教科書化學九年級上冊第75頁演示【實驗4-1】做明礬凈水的實驗時存在以下兩個問題：發(fā)現(xiàn)該實驗需要的時間長，一般需要20分鐘左右的時間,實驗現(xiàn)象不明顯的問題。我們知道一堂課的時間大約是40分鐘左右,如果單這里就花費這么多的時間,后面的教學任務(wù)根本就無法完成,不利于課堂教學的連續(xù)性。每年上到這里，很糾結(jié)，這個實驗是做還是不做，做了現(xiàn)象也不明顯。我看了高中課本水解反應發(fā)現(xiàn)：明礬凈水是過去民間采用的方法，它的原理是明礬在水中可以電離出兩種金屬離子：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-

而Al3+很容易水解，生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3：Al3++3H2O＝Al(OH)3+3H+（可逆反應）因為氫氧化鋁為兩性化合物,當溶液PH過大時,氫氧化鋁以偏鋁酸（H3AlO3）形式而明顯溶解;溶液PH過小時,氫氧化鋁Al(OH)3以堿形式而溶解.因此鋁鹽在水中水解后,需要在一定的PH范圍內(nèi)才能形成氫氧化鋁沉淀,PH過小或過大,氫氧化鋁都不能生成沉淀。明礬溶于水發(fā)生水解后,生成的硫酸使溶液呈酸性,溶液的PH較小,在這種條件下,氫氧化鋁不能出現(xiàn)沉淀.若要使氫氧化鋁出現(xiàn)沉淀,必須降低溶液的酸性,加入堿性物質(zhì)NaOH溶液或Ca(OH)2溶液或Na2CO3溶液或NaHCO3溶液，如果加Na2CO3溶液或NaHCO3溶液，Al3+、HCO3-、CO32-在水中會發(fā)生雙水解,可使溶液中出現(xiàn)Al(OH)3沉淀.但會產(chǎn)生CO2氣體。反應如下：Al3++HCO3-=Al(OH)3+3CO2加多少才能產(chǎn)生大量Al(OH)3呢？通過大量的調(diào)查和試驗，我們發(fā)現(xiàn)五中附近的天然水大多呈中性，加入明礬水解后顯酸性，不容易產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，而明礬凈水的原理在于其水解產(chǎn)物氫氧化鋁有很強的吸附性，吸附水中的懸浮顆粒，形成沉淀，從而達到凈水的目的。我結(jié)合我們學校周圍的自然水進行探究：實驗方法：單因素控制法（泥沙水量、明礬量、氫氧化鈉量）實驗目的：找到明礬凈水的最佳實驗條件實驗結(jié)論：1.凈水時間的快慢與明礬、NaOH的用量有關(guān)。NaOH的量過多、過少都不利于明礬的凈水，用明礬凈泥沙水的最佳比值為：水（mL）：明礬（g）：10%NaOH（mL）為:100mL：1g：0.4~0.5mL（8~10滴）?？吹矫黠@現(xiàn)象需要2分鐘時間。（注：明礬的顆粒要小，如果大顆粒要溶解，稍微時間要長的）。如果換成Ca(OH)2溶液，其他條件不變，Ca(OH)2溶液的滴數(shù)要15滴（0.75mL）2.同等情況下，飽和Na2CO3溶液、飽和NaHCO3溶液和10%NaOH溶液用量之比為1：2：1，進行換算。3.由于一般家庭中沒有NaOH，故在用明礬凈水時可加入適量NaHCO3。如果不考慮凈水時間，0.1g明礬，用10%NaOH溶液或飽和NaHCO3溶液調(diào)節(jié)，其凈水效果都很好。4.由于各地泥沙成分不一，配制出的泥沙水渾濁度不同，本實驗所用泥沙水越渾，效果越好。5、明礬用量不能多，否則用NaHCO3溶液中和，會產(chǎn)生二氧化碳氣體，不利于沉淀的生成。生活上凈水也不能過多，否則會產(chǎn)生鋁污染。注意事項1.所取水樣要明顯渾濁，泥土水更好，如果樹葉片過多，可以先初篩一遍，在溶于水。2.加入明礬充分溶解后，再加NaOH溶液，攪拌3~5下，即可。保持靜置，不要經(jīng)常攪動，否則不利于沉淀的形成。3.當量取的液體體積小于1mL時，改用滴管量取，本實驗1mL液體大約為20滴。4.水的溫度要求室溫20度左右，過低需要的時間會長一點。如冬天的水溫低需要的6分鐘。參考資料：高中教材作者簡介：李文東女1967年出生于云南省澄江縣，1990