教材實驗改進與創(chuàng)新

中 教 法 教 材 實 驗 改 進 與 創(chuàng) 新湖北師范大學(xué)一、實驗?zāi)康母倪M制備NO氣體的方法，培養(yǎng)學(xué)生不唯書，具有批判思維，創(chuàng)新思維精神；通過NO的制取與NO和NO2相互轉(zhuǎn)換的實驗探究，掌握實驗改進技能與方法；了解不同的金屬與稀硝酸，濃硝酸的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生探究。二、實驗原理銅是一種不活潑的金屬，但其能與稀硝酸和濃硝酸反應(yīng)， 生成氮氧化物；銅與稀硝酸反應(yīng)：3Cu+8HNO稀=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2ONO混入O2會立刻轉(zhuǎn)化為NO2：2NO+O=2NO（紅棕色）NO2濃度升高時，可與 N2O4相互轉(zhuǎn)化：2NO=N2O4（無色）銅與濃硝酸反應(yīng)：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO↑+2HO三、實驗儀器與試劑實驗試劑:稀NaOH溶液?稀硝酸（1:3）?濃硝酸實驗材料：U形管（等長、不等長）?木試管夾?酒精燈?長滴管?分液漏斗?注射器（玻璃管、橡膠管各一支） ?具支試管?小銅片?細銅絲四、實驗內(nèi)容1.演示中學(xué)教材制備 NO,NO2實驗①銅與濃硝酸反應(yīng)步驟：取一只干燥潔凈的小試管，放入一小塊銅片，再向其中加入2mL濃硝酸；原理：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO↑+2HO現(xiàn)象： 銅片快速溶解，溶液變?yōu)樯罹G色，在溶液上方產(chǎn)生紅棕色氣體，有刺激性氣味。②銅與稀硝酸反應(yīng)步驟：取一只干燥潔凈的小試管，放入一小塊銅片，再向其中加入2mL稀硝酸；原理：3Cu+8HNO稀=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2O現(xiàn)象：銅片溶解緩慢，溶液仍為無色，將試管放在酒精燈加熱，銅片有大量氣泡冒出，溶液由無色變?yōu)樗{色，產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體。存在的問題在上述演示實驗中，銅片與濃硝酸反應(yīng)生成綠色溶液，加水后生成藍色溶液，似乎與我們所知的 Cu(NO3)2溶液顏色不一致，這里因為2+與HO生成了配離子Cu(HO)2+2+呈藍色。在稀硝酸中，Cu,而Cu(HO)22424濃度低，加熱后溶液變?yōu)樗{色。在上述實驗中，雖可以證明銅與濃硝酸反應(yīng)生成 NO2,銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，但不能收集 NO和NO2,也無法證明NO與NO2的轉(zhuǎn)化。于是我們對此實驗進行改進， 改進的目的如下：①能觀察到無色的NO；②產(chǎn)生的氣體無污染；③隨時觀察，隨時轉(zhuǎn)化；④能觀察到平衡移動。實驗改進方案改進方案一：利用針筒進行實驗步驟：①在針筒里放入一塊銅片，再向針筒內(nèi)吸入適量水，推動以排出針筒內(nèi)的空氣；②向針筒內(nèi)加入適量的稀硝酸，并用橡皮塞堵住針頭（為加快反應(yīng)速率，稀硝酸課適當(dāng)加熱）；③待銅片慢慢溶解，針筒內(nèi)有無色氣體產(chǎn)生，活塞發(fā)生移動；④拔下橡皮塞，向針筒內(nèi)吸入一些空氣，無色氣體變?yōu)榧t棕色；⑤塞上橡皮塞，NO2逐漸溶于水，氣體變?yōu)闊o色。優(yōu)點：改進方案操作簡單，可實現(xiàn)NO與NO2之間隨時轉(zhuǎn)化，現(xiàn)象明顯。改進方案二：利用長度不一的U型管進行實驗步驟：①將一塊銅片插在軟木塞上，堵住短端的管口；②由長管口端倒入稀硝酸，并通過來回傾斜U型管排銅那端的空氣；③傾斜U型管并微熱，可觀察到銅片溶解，產(chǎn)生無色氣體，溶液變藍；④將U型管傾斜，，使裝有NO氣體的那端混有少量空 氣，觀察到有紅色氣體。優(yōu)點：通過微小移動變化，實現(xiàn) NO與NO2之間隨時轉(zhuǎn) 化，還避免的環(huán)境污染。改進方案三：利用分液漏斗和帶有支管的大試管進行實驗步驟：①漏斗下端套有一個橡膠圈，漏斗尖嘴穿過橡膠塞，橡膠塞塞緊試管口；②將銅片放在橡膠圈上，將大試管的支管口套上一截橡 膠管，開止水夾夾緊導(dǎo)管；③從漏斗口向其中加入稀硝酸，加到橡膠管和大試管充滿稀硝酸，漏斗保持一段液柱防止空氣進入大試管；④加熱大試管底部，觀察到銅片溶解，試管上端出現(xiàn)空的空間，稀硝酸被壓進分液漏斗，待反應(yīng)一段時間，銅片完全溶解；⑤打開止水夾，空氣由導(dǎo)管底部進入大試管，試管底部出現(xiàn) 紅色氣體；⑥夾緊導(dǎo)管，防止氣體逸出。優(yōu)點：減少環(huán)境污染，改進NO與NO2的轉(zhuǎn)化；缺點：所需反應(yīng)物多，浪費多。改進方案四：利用分液漏斗和 U型管進行實驗步驟：①用帶孔軟木塞堵住 U型管一端，分液漏斗穿過橡皮塞，插在U型管上；②在漏斗末端與橡皮塞之間插上銅片；③由U型管的另一端加入稀硝酸，不用裝滿，大約浸沒

底部即可，通過傾斜排空氣；④從分液漏斗加入少量稀硝酸，打開旋塞，將溶液全充

滿旋塞下部，關(guān)閉旋塞；⑤打開旋塞放入少量空氣后立即關(guān)閉旋塞，即可觀察到

U型管內(nèi)的氣體顏色變化。優(yōu)點：改進方案簡單，操作簡單，隨時關(guān)閉隨時實驗，現(xiàn)象明顯。五、實驗小結(jié)隨著時代的變化，課題教學(xué)的方式也在發(fā)生改變，由以前的以老師講授為主到現(xiàn)在的以學(xué)生為中心，化學(xué)實驗的教學(xué)方式也在發(fā)生改變和創(chuàng)新。我們作為師范生，學(xué)習(xí)了一學(xué)期的中教法實驗，其它7個實驗都是在我們已知實驗結(jié)果和步驟，我們只需要按照教材預(yù)習(xí)和老師在我們實驗前指導(dǎo)我們，而本次實驗需要我們自己改進并進行創(chuàng)新，這對我們來說是一個相對較大的挑戰(zhàn)。然而化學(xué)的魅力正是如此，通過一次次的摸索實驗，我們小組互相討論，充分發(fā)揮團隊的作用，克服許多次失敗，終于改進了幾種實驗方案。本次實驗讓我們明白了化學(xué)實驗不