首页 -> 2008年第6期
中学化学常见实验的改进方法
作者：王鹏飞
一、 原理上创新
就中学化学实验而言，有些已经形成固定的模式，有具体的化学反应方程式来决定化学反应的具体装置，但是有些却并不是最优化的。例如氧气的实验室制法，我们通常使用硫酸钾与二氧化锰作催化剂或者是直接加热高锰酸钾固体。
2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑
2KClO 2KCl+O2↑
当实验室用氯酸钾制氧气而没有二氧化锰时，可用少量的高锰酸钾代替。在反应中高锰酸钾分解产物二氧化锰可以在氯酸钾的分解反应中起催化剂作用。当然，我们还可以用氧化铜等来代替二氧化锰来制备氧气。另外，在实验室还可用其他化学反应制取氧气，如过氧化氢分解：
2H2O2 2H2O＋O2↑
过氧化钠（Na2O2）与水反应也可得到O2。
２Na２O２＋２H２O ＝４NaOH＋O２↑
过氧化钠等过氧化物是市场上“氧立得”中产生氧气的主要物质。还有氨气的实验室制法，我们使用的是铵盐（氯化铵）与碱（碱石灰）按照一定的比例（质量比5∶8）来制的。
NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
但是这个方法较慢，而且装置的使用要相对麻烦，因此，在许多考试卷中就出现了实验室快速制备氨气的方法的相关试题，全日制普通高级中学教科书（必修加选修）第二册就提到了在实验室采用加热浓氨水的方法制取氨气。
NH3·H2O NH3↑+H2O
另外，我们还可以采用在碱石灰或者烧碱中加浓氨水的方法，实际上这是碱石灰或者烧碱溶于水放出的热量使得浓氨水分解，这样就可以达到简化操作的目的，使得实验较容易进行。
二、 在装置上创新
实验装置的改进方法很多，我们可以根据反应原理的改进对反应的装置作出相应的调整，例如上面讲到的氧气的实验室制法，我们可以采用图1的装置，但是经过对原理的改进我们可以采用图2、图3、图4来完成，但是图4，更有利于控制化学发应的速率。同样的道理，传统氨气的发生装置图5重作也可以用图2、图3、图4来完成。
另外，我们可以对课本的某些装置进行必要的增减。例如，钠与水的反应来验证氢气，除了全日制普通高级中学教科书高一碱金属中提到的模式以外，我们还可将一小块钠包在铝箔中，用铜网裹住（防止钠块浮起）置于盛水的烧杯内，然后倒扣漏斗，这样就可以收集到一试管氢气，或者分别将Φ6×50mm玻璃管和长颈漏斗插入双孔橡皮塞中，用橡皮管将玻璃管和尖嘴管连接起来，夹上止水夹。取一根大头针插入橡皮塞中心，向瓶中滴入几滴酚酞溶液，加水至满。取一粒稍大于黄豆的金属钠揩净煤油，将其插在大头针上，最后将橡皮塞迅速紧塞在广口瓶上，从导管的尖嘴管收集一试管氢气；另外，在废弃的塑料饮料瓶（形变性好的）中注入多半瓶蒸馏水，用手压至水面与橡胶塞下端相切，取一小块钠，将其插在大头针上，实验时，把插有钠的橡皮塞迅速插入瓶口，并塞紧。钠与水剧烈反应，产生的气体使得塑料饮料瓶变得鼓起来，这时反复倒转饮料瓶，快速打开橡胶塞点燃氢气即可验证。这样就可以使得学生的思维大大开放，并且对化学实验产生浓厚的兴趣。
也可以从原料的成本和绿色化学的角度考虑对设备的整合，这样也是一种创新。
例如课本中的铜与稀硝酸反应的实验是在试管中进行的，其缺陷有：生成的气体会外逸对环境有污染；生成的一氧化氮气体的无色不易观察；无色气体变为棕色的界限不清。针对上述问题，我们确定改进的实验必须达到以下目的：装置应密封，气体不能外逸；生成的气体应能够富集，便于学生观察NO为无色气体；一氧化氮的生成与一氧化氮的转化（即生成二氧化氮）分阶段进行。针对上述问题，在《中学化学教学与参考》等权威刊物上发表过很多关于铜与浓、稀硝酸反应改进办法，像将反应在注射器内进行：先取下注射器活塞，在注射器内放入一团铜丝，塞上活塞后，吸入适量的稀硝酸，将注射器细管端用橡皮塞密封。反应即开始，生成的气体被富集在筒内，让学生观察气体为无色后，取下橡皮塞，拉动活塞吸入空气，无色气体即变为棕色气体。振荡注射器，棕色气体又变为无色气体（NO2与稀硝酸中的水反应又生成了NO），若再吸入空气，无色又变成棕色。本实验若采用投影仪放大强化，效果则更佳。有关注射器在许多化学实验的改进中都发挥了非常重要的作用，我们可以参考《中学化学教学与参考》2007年第3期《注射器在初中化学新课程实验教学中的妙用》一文。
三、 操作上创新
操作上也可以欲擒故纵，达到创新的目的，例如，稀释浓H2SO4时强调将浓H2SO4沿器壁缓缓加入水中，且应边加边搅拌。若将水加入浓H2SO4中，则会造成严重后果。利用一个安全的实验将水加入浓H2SO4中这一违规操作造成的后果展示给学生，可以提高学生的安全意识。
利用局部顺序的调整，来寻求解决问题的途径，例如在演示完用碳棒（惰性电极）电解CuCl2溶液的实验，引导学生弄清电解原理后，将原实验中阴阳两根电极（此时阴极碳棒上已附着红色的铜）调换再进行电解，一段时间后改作为阳极的碳棒上附着的铜消失。显然将阴阳两极调换后，可以为非惰性电极作阳极时的电解原理的学习设置探索情境。
四、 模拟实验上创新
现在是一个多媒体技术高速发展的时代，我们已经进入信息技术的快车道，对于一些危险的、有毒的、复杂的、多次重复的或微观粒子的实验用计算机进行模拟演示是可行的，甚至是必须的，例如，一氧化碳还原氧化铜、氯气的性质实验、产生污染气体的实验（二氧化硫、二氧化氮等），有机反应中的加成、取代等反应，我们可以通过FLASH、PowerPoint、化学实验仿真软件－COREL Chemlab等化学软件来制作模拟动态的实验过程，不仅使学生对化学学习产生浓厚的兴趣，还会在潜移默化中培养了学生的创新能力。同时，避免了有些不必要的重复，节省了原料，对于倡导绿色化学也具有重要的意义。
总之，化学实验的创新是非常必要的，也是新课改和实现素质教育的必然前提，创新的模式和方法很多，关键是要对化学实验充分地了解，认真地研读，通过实验操作，找出实验的破绽，寻求更为优化的方案，当然，灵感也是创新不可或缺的素养。化学实验的创新永无止境，在现代科学技术高速发展的今天，我们已经进入了信息技术的高速公路，各种现代化媒体与化学实验的结合为实验创新提供了广阔的领域，我们要勇于开拓，不懈地努力探索，一定会找到更多的实验创新方法。
参考文献
[1] 李飞雁.化学演示实验的改进方法.化学教育,2006（5）.
[2] 钱贵晴.微型化学实验与创新教育.化学通报，1999，（5）：2-6.
[3] 化学实验创新技法. http://www.chinawuli.com/article/15/33/2006/200607272635.html. 2005年3月12日.
（责任编辑付一静）
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