书城科普读物动手做实验丛书--化学实验操作方法运用
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第21章 化学实验方法的综合运用技巧(4)

安全与爆炸是矛盾的。在中学教学实践中,常出现为了安全不做现行统编教材规定的气体燃爆实验,或者做了气体燃爆实验出现不安全事故。为此,昆明三中陈世文、陈亚平老师研究了气体安全燃爆法,使可燃气体的燃爆实验在绝对安全的条件下,人人敢做和能做,个个都安全可靠。从而使安全与爆炸这一对立的矛盾得到了统一。

气泡安全燃爆法适用于难溶于水的可燃气燃爆的演示实验。

1准备①起泡剂:自行配制A型大气泡起泡剂:经常起泡直径在10cm以上,最大起泡直径约30cm(有篮球大),气泡寿命一分半钟左右,是一种无色透明液体。

B型连续多泡起泡剂:随产生气泡直径不同,起泡个数不同。一次可连续起网球大的气泡10个左右,乒乓球大的气泡10多个至30多个,是一种红色粘稠液体。

②起泡装置:

A圆台型塑料管:塑料的摩擦系数适当,圆台起泡时能使起泡液沿管内壁逐渐扩大,起泡管口径大,粘液多,与好的起泡剂配合,能吹起大气泡。

如用B形起泡剂,可用干燥管代替。

B球嘴、橡胶管。

C硬质塑料导管均起连接作用。

D球针:内孔口径小,其末端是从两侧排气,排出的气体通过与内壁作用,使气体最终能基本均匀地排出,达到自动控气起泡的作用。

E蓝球胆:是一种储气和供气的气体周转装置,它可以用几个蓝球胆的气体,按大约气体体积比混和后,供给较大压强的混和气体。还能通过用人手挤可达到大约均匀地供给较大压强的气体的作用。

(2)操作①起泡:将起泡装置按图箭头方向顺序连接,再使用①的管口在起泡剂中蘸一下,看到管口形成一层薄膜后,轻轻提起,让多余液体流下后,进行充气,这样以免多余的液滴在起泡过程中挂在气泡上,使气泡变重。

②充气:用密度比空气小的气体起泡时,当气泡有乒乓球大,迅速将起泡器的导管口转向上方。当用密度比空气大的气体起泡时,起泡器的导管口仍向下方。当吹大气泡时,气泡膨胀至出现彩色开始减薄时,气泡即达最大限度,应立即停止供气。当连续起多泡时,要用充气、断气,用手向气泡相反方向快速移动或甩动,气泡即借自身惯性和空气的浮力,脱管而出。

③点火:对比空气轻(重)的气泡,起泡者应站在较低(高)的位置;点火者则站在较高(低)的位置。先吹几个气泡,向学生证明气泡中气体与空气的相对密度关系,同时预测实验条件下气泡飘动的快慢与路线。再用燃着的香、电子打火枪、坩锅钳夹一团燃着的棉花等方法去点火。

④观察:如系较纯可燃气的大气泡,点火后看到以点火处瞬间扩充为气泡直径2倍以上的火球,在空中飘浮片刻。如系难溶于水的可燃气与氧气的混和气爆炸实验,用B型连续多泡起泡法,连续吹出网球大小的多个气泡,进行点火连爆。可见到点火处成气泡直径2倍以上的火球,同时伴有爆炸声。一连串的火球伴着一连串的响声,十分有趣。但要注意:乙炔的燃烧热比氢气和甲烷等都大,氧炔混和气爆炸时,只能最多吹到网球大小,点燃后就发出震耳欲聋的响声。因此只能吹一个气泡、点燃一个,以确保安全第一。

气球安全燃爆法。

把上法中气泡换成气球,点火装置换成火花塞即成气球安全爆炸装置。

(1)火花塞的几种制法①两根大头针或细铁丝磨尖,穿过蓝球嘴,调整针尖距为1毫米左右,接通感应圈。如通电后不起火花,再调近针尖距,直到感应圈接通电流,火花塞针尖能起火花为止。

②将两根铜丝穿过蓝球嘴,在球嘴接气泡一端的铜线上,系一段废电灯泡中的钨丝;铜丝的另一端,接上导线、开关、保险丝,再与220伏交流电接通即成。

③将45伏的小电珠,磨去玻璃后,与4至6节15伏的电池相连即成。

(2)操作:

压挤已充气的蓝球胆,通过气针向气泡充入爆炸气。退出球针,接通火花塞电路,即行引爆。

“元素化合物”的实验探索法

元素化合物知识是中学化学的主要内容之一。它不仅为许多化学理论提供了事实依据,而且几乎全部覆盖了中学化学实验基本操作。对此,传统的教学方法往往是由教师讲授知识,演示实验,学生观察现象,理解性质。这样的做法,事倍功半,收效甚微。山西省阳泉市第二中学郭锐鹏老师经过较长时间的试验摸索,在这部分内容教学时,充分利用实验条件,把高中年级(学生已掌握大部分实验基本操作)的许多演示实验和学生实验揉和在一起,重新设计变成在都是指导下的学生探索性实验。采用“实验-分析-精读-辨疑”的程序和方法,研究物质性质收到了很好的效果。具体做法是:在教师指导下根据教学内容,首先由学生自己动手实验、观察现象、处理数据、分析归纳、得出结论,之后教师组织引导学生对照自己的结论,精读课文相关内容,进行验证反思。在此基础上对疑难问题和知识的引深、扩展。教师及时进行分析、引导、示例。从而使学生牢固地掌握所学知识,形成正确的概念。

[课例示范]:

苯酚物理性质教学过程设计:

[引入]由复习醇的性质及苯甲醇(CH2OH)引入酚,介绍苯酚的组成结构,把苯酚的学生实验、演示实验结合起来,进行如下的设计处理,引导学生实验、探索、归纳。

苯酚的物理性质:

[学生实验、观察并填写下表]①取小勺苯酚固体放在大试管中,观察色、态,闻气味。

苯酚:

色态味②熔点、溶解性(现象结论由学生观察后填写)操作及编号(1)把加有晶体的试管稍加热(2)取少量晶体加少量水振荡(3)把(2)的试管稍加热再冷却(4)取少量晶体加与(2)的水等量酒精现象晶体熔化没有完全溶解溶解、浑浊溶解结论苯酚晶体熔点低常温时水中溶解度小加热溶解度变大易溶于酒精[教师引导辨疑](1)纯净的苯酚是无色晶体,粉红色物质是杂质,且说明苯酚易被氧化(启发学生推断苯酚能使酸性KMnO4溶液褪色)。

(2)苯酚毒性、腐蚀性和清洗方法(酒精洗、并渗透环保教育)(3)加热时跟水以任意比例互溶(要用于苯酚的提纯、分离去杂等)。

[教师总结归纳]苯酚的物理性质:……“实验-分析-精读-辨疑”教学法的核心正是在教师精心组织和引导下去充分发挥学生的主体作用,变被动为主动,增大学生在课堂内的活动量和参与意识。通过认真实验、仔细观察、分析归纳、得出结论这个途径,形成了一系列想法,加之教师适时的指点,引导学生对照结论精读课文,对比反思,辨疑解惑,科学的概念便会油然而生,科学的学习方法也会逐步形成。自然,其教学效果也就显在其中了。经过教学实践,采用如此教法学法,至少能取得如下效应:

实现教学过程由讲授型向探索型的转变依据教育发展理论和学生思维特点,改变传统的教学方法,把向学生大量地灌输权威性的事实和结论,转变成学生自己研究、探索科学知识得出正确的结论,使学生不仅能正确地掌握性质,理解概念,而且能了解这些结论是怎样产生的,性质是如何表现的。

实现学生由被动接受为主动探索的转变传统的授课方式使学生处于一种被动接受的状态中。观察和思维都是跟着老师的指挥转。学习积极性不高,思维发展受到局限。而新的教学方法,给学生提供了较多的动手、动脑、动口的机会。在学生亲自动手进行实验、探索的基础上,教师及时引导,通过提问、讨论、板书等形式启发学生积极思维,大胆想象,分析归纳,形成结论。激发了学生学习化学的兴趣,促进了实验技能和科学思维方法的形成。

促使学生养成精读善思的读书习惯由调查可知:现在许多学生都不太重视认真阅读课文。看书时浮光掠影,把握不住重点和本质。采用如上的方法,把学生阅读课文重点放在实验观察、分析归纳之后进行。为了验证自己的实验及结论是否正确,学生读书的欲望强烈,效果更佳。通过与自己的结论对照反思,辨疑解惑。领会课文的精髓,形成了正确的概念,久而久之对于学生养成科学的读书习惯和准确把握概念的内涵外延有着很大的帮助。

实施成功激励、提高学习兴趣由于学生的亲自参与,积极探索,对学习化学会产生浓厚的兴趣。特别是自己的实验现象、结论与课文所述相符时,一种成功的喜悦就会溢满心头。从而形成了巨大的学习动力。

用肥皂制防水粉

在高中化学关于肥皂去污原理的教学过程中,组织学生进行一次用肥皂制备防水粉的实验,对于激发学生学习兴趣,发展创造性思维颇有好处,不妨一试。山西省离石县吕梁高专化学系刘新民老师、陕西师范大学化学系高改玲老师介绍其做法如下:

实验原理肥皂是一种表面活性剂,主要成分是各种高级脂肪酸钠。脂肪酸钠分子由憎水基(-R)和亲水基(-COONa)两部分组成,因此对油和水都具有亲和性。当脂肪酸钠和氢氧化钙粉末在水溶液中反应时,氢氧化钙粉末表面就会有大量脂肪酸钙生成,而脂肪酸钙分子在水溶液中几乎不能离解,因此性质发生显着变化,丧失了脂肪酸钠所具有的两性,主要表现出憎水性,犹如在氢氧化钙粉末表面披上一层“防水衣”,从而使这种粉末具有了防水性。有关反应式为:

2RCOONa+Ca(OH)2→(RCOO)2Ca↓+2NaOH仪器和药品酒精灯、研钵、烧杯、布氏漏斗、水流抽气泵、铁三角架、石棉网、蒸发皿、胶头滴管、肥皂、氢氧化钙、乙醇、硬脂酸、粉状碳酸钙等。