探究微粒运动实验装置的新设计-《化学教学》(2021年2期).docx

龙源版权所有 探究微粒运动实验装置的新设计作者：谢丹敏来源：《化学教学》2021年第02期 摘要： 针对现行教科书中“探究微粒运动”实验存在可视性差、有污染等问题，在查阅并分析相关文献的基础上，利用自制探究微粒运动实验玻璃仪器、带夹橡皮塞以及一次性医用注射器等器材，设计一套简约、可视、全封闭一体化实验装置。该装置增补了温度对微粒运动速率影响的对比实验，操作简单、现象明显、成功率高。 关键词： 微粒运动; 实验装置; 实验改进; 实验探究 文章编号： 1005-6629（2021）02-0056-04 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 问题提出 实验探究是学习化学的重要方法和手段，“探究微粒运动实验”是学生学习元素化合物知识后从宏观物质过渡到微观粒子的学习，了解宏观和微观联系的第一个实验，对于帮助学生走进微观世界，形成微粒观，落实培养化学学科核心素养具有重要作用，因此该实验的教学价值不言而喻。现行义务教育教科书[1，2]中为了说明微粒具有的性质——构成物质的微粒是在不停地运动的，编写过程中均采用了义务教育化学课程标准（2011年版） 提供的实验装置（如图1所示），实验内容[3]如下： “向烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2-3滴酚酞溶液， 让每个同学都看到溶液是无色的。向烧杯B中加入10mL浓氨水。用一只大烧杯把A、B两烧杯溶液罩在一起。几分钟后，可以发现烧杯A中的溶液由无色变成红色”。 在课堂演示实验中发现以下不足： （1） 整个授课过程中，装置不便移动，可视性较差，限制了课堂演示的效果。 （2） 装置并不是封闭体系，从大烧杯口逸出的氨气影响了课堂教学效果，造成了环境污染。 （3） 实验结束后，还有一些氨气残留在装置中，且较难处理。 （4） 实验说明了微粒的运动性，但却无法说明温度对微粒运动速率的影响及具体关系。 2 已有研究概述 通过在中国知网中输入“微粒运动”等关键词进行 检索，得到若干篇相关文献。仔细研读发现，一线教师虽然对该实验做了一些改进和创新，但也存在一些问题，具体如下。 2.1 利用生活废弃物改进实验 “探究微粒运动实验的新设计”一文[4]（如图2所示）存在的问题有： （1）日光灯玻璃管的处理比较麻烦，管内的荧光粉易进入呼吸道，损害人体健康;（2）实验前的准备和操作步骤较繁琐;（3）实验操作过程中不可避免有氨气逸出，会造成环境污染。 2.2 利用常规实验仪器改进实验 “微粒运动实验的新设计”一文[5]（如图3所示）存在的问题有： （1）装置不密封，实验操作过程中仍然有氨气和氯化氢气体逸出，会污染环境;（2）无法说明温度对微粒运动速率影响的具体关系。 2.3 利用自制教具改进实验 “封闭U型管在对比实验中的应用”一文[6]（如图4所示）存在的问题有： （1）实验开始滴加浓氨水的过程中，氨水挥发，有氨气逸出，存在环境污染;（2）不能将氨水同时滴入橡皮塞小孔内，无法很好地控制变量。 3 微粒运动实验装置设计 3.1 设计理念 根据探究微粒运动实验的特点，立足于实验的简约化、绿色化、可视化、一体化，努力做到保证实验的可操作性、严密性、科学性、安全性。演示探究微粒运動实验时，氨水挥发出来的氨气使酚酞滤纸条变色，说明微粒的运动性;等量氨水在不同温度的冷热水中挥发出来的氨气速率快慢不等，使酚酞滤纸条变色的长短不同，说明温度对微粒运动速率影响的具体关系;实验完毕，残留的多余氨气及氨水可以用稀硫酸来吸收。自制探究微粒运动实验装置和常规实验仪器通过精巧的设计和组合，最终实现氨气的产生、探究微粒···试读结束