利用塑料滴管实现乙炔制备与性质实验的简易化设计.pdf
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1、2023 年第 8 期教育与装备研究实验教学利用塑料滴管实现乙炔制备与性质实验的简易化设计韦新平摘要:针对乙炔制备与性质的教材实验及其改进实验中存在的装置庞大、构造复杂、组装繁琐、缺乏趣味性等问题,利用塑料滴管、输液管、药片板、药液杯等生活中常见的材料进行了微型化与简易化的创新设计。并提出教材实验简易化改进的新策略:精简装置,精减试剂;取材生活,易化操作。该套装置也为其他“固-液不加热”型气体制备与性质实验的改进提供了一个新的思路。关键词:简易化实验;微型实验;塑料滴管;乙炔制备与性质中图分类号:G434文献标识码:A韦新平,广东省深圳市红岭中学高中部,一级教师。本文为“广东省基础教育高中化学
2、学科(深圳)教研基地”项目阶段性研究成果之一。一、问题的提出普通高中化学课程标准(2017 年版 2020年修订)明确指出1:以实验为基础是化学学科的重要特征之一,化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情境,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观。因此,充分认识化学实验的独特价值,精心设计化学实验活动是实施“素养为本”教学的重要途径。高中化学教材实验是开展实验活动的重要参照,通常采用试管、烧杯、圆底烧瓶、锥形瓶、分液漏斗、玻璃导管等实验室常见的仪器设计实
3、验,装置简明、现象直观,有效促进了学生化学知识的建构。例如,现行 2019 人教版高中化学选择性必修 3 教材2中关于乙炔的实验室制备及性质检验实验,利用电石与饱和食盐水的反应制备乙炔,利用乙炔与酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液反应验证其不饱和性,利用乙炔在空气中的点燃实验验证其可燃性。整套实验装置对气体的制备、除杂、性质检验等环节进行流程化设计,一体化操作,提高了课堂教学效率,增进了学生对不饱和烃性质特点的理解。然而,类似乙炔的制备与性质的气体流程实验,教材实验通常也存在以下几点值得改进的地方:整套装置设计庞大,组装、操作和拆卸等过程繁琐;实验器材和设计方式常规,趣味性不强,不能很好地调动
4、学生的积极性和参与性,也难以培养学生的创新能力;倘若开展教师演示实验,不利于后排学生观察现象;倘若在实验室开展学生实验,试剂用量大,浪费严重,且产生尾气较多,仪器清洗等后续处理较为繁琐。因此,对教材实验进行简易化改进一直是值得思考的方向。39实验教学教育与装备研究2023 年第 8 期二、文献研究针对上述问题,许多研究者在对教材实验改进与创新的过程中进行了大量的尝试与探索。以乙炔的制备与性质实验为例,通过文献调研,可以总结出已有研究大多集中在对实验的一体化和微型化设计层面,现选取代表性实验案例简述如下。吴仪婷、衷明华利用 U 形管、V 形侧泡反应管、直角形通气管等仪器设计了乙炔制备与性质一体化
5、实验装置3(见图 1)。除试剂用量节省,操作-现象整合一体外,该装置最显著的优点是实验可控性强:通过推动注射器活塞可控制反应体系内的压强,调节内套管中的电石和硫酸铜溶液的接触或脱离,以实现控制反应的发生与停止。调节注射器推压速率还可以控制乙炔气体的流速,保证后续性质实验的顺利完成。但该装置也存在以下两点不足:选用大量玻璃材质器具,存在一定的安全隐患。制作材料不够生活化,实验趣味性不够强;实验推广性不强,带两个凹槽的 V 形侧泡反应管虽然新颖,但不常见、不易得。而且实验仪器组装、搭建复杂,不利于学生亲自动手制作与分组开展实验。图 1基于 V 形侧泡管的乙炔制备及性质一体化实验苏英慧,曾丽翘等利用
6、打孔燃烧匙、蘸有酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液的化妆棉等材料改进了乙炔的制备与性质实验4(见图2)。实验装置构造简单,微型一体化,试剂用量少。通过上下抽动燃烧匙,可实现对实验发生与停止的控制。但是所用材料不够生活化,燃烧匙打孔困难,孔径不好把握,导管中蘸有溶液的化妆棉对乙炔气流有一定的影响,且实验结束后清理困难。图 2基于打孔燃烧匙的乙炔制备及性质微型化实验刘强、王磊等利用培养皿设计了一套乙炔的制备与性质微型化实验装置5(见图 3)。该实验装置利用气体在培养皿中自发扩散的原理,实现乙炔制备与性质实验的微型化、微量化设计。装置简易,药品用量节省,操作简便,反应迅速且现象明显,非常适合学生分组
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