例谈气球在化学实验中的使用-《化学教学》(2017年4期).docx

龙源版权所有 例谈气球在化学实验中的使用作者：胡巢生来源：《化学教学》2017年第04期 摘要：审视2012年的若干个版本初中化学教科书中利用气球设计的实验装置的特点，结合实例归纳出气球在实验中的主要作用有缓解压强差、形成封闭体系、收集未反应完或生成的气体、验证气体密度大小等，分析了气球应用于化学实验装置及在实验设计中可能出现的“妥”与“不妥”，并指出化学实验设计应注重简易性、实用性、真实性。 关键词：气球；封闭体系；实验装置；实验探究；化学教科书 文章编号：1005–6629（2017）4–0071–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 气球在初中化学实验中往往担当收集尾气、验证气体密度、验证物质之间化学反应的发生等作用[1，2]。让学生体验气球在化学实验中的作用，可激发学习化学知识的兴趣和动力。通过研究发现，若气球使用不当，也会给学生带来一些错误的认识，加深学生的迷思概念。梳理依据《义务教育化学课程标准（2011版）》修订的若干个版本初中化学教科书中利用气球设计的化学实验，从以下几个方面分析在实验中使用的“妥”与“不妥”，以期重新审视气球在化学实验中的作用。 1 用做缓冲装置，缓解压强差 2012年鲁教版初中化学教科书[3]在第四单元第一节“空气的成分”的“实验探究”中采用加热铜粉方案测定空气中氧气含量，设计了图1的实验装置。实验操作：在具支试管中装入铜粉，塞上橡胶塞，用小气球密封试管的支管口。移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后插入橡胶塞中。用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。停止加热后，待试管冷却至室温，将气球内的气体全部挤入注射器内。待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积，从而测定空气中氧气的含量。 笔者认为该实验设计中的“气球”存在如下“不妥”：（1）在反复推拉注射器活塞时，气球与具支试管的支管接口处很容易漏气，且实验结束后，得将气球中的气体赶回试管，该操作需要用手操作，稍有不慎，氣球就容易漏气，甚至脱落；（2）使用气球作为缓冲装置，在实验操作过程中，气体在装置中流通不顺畅，且热的空气不易被挤回试管内，使氧气与铜粉难以充分反应，导致实验误差较大，实验结果只能达到18.0%左右。 因此，在尊重原实验的前提下对该实验的装置和操作流程进行了再设计，如图2、图3所示。通过交替推拉2支注射器活塞，使空气在2支注射器、具支试管（或大试管）和气球间来回传送，避免了使用气球的操作不便和对实验结果的影响，使实验的结果更接近真实值。相应成果发表在《化学教育》2013年第11期上[4]。教科书在2014年再版时，对该装置又进行了改进，如图4所示。该装置相对于2012年版的装置而言，气球置于玻璃管的尾部，能让空气更易流通，节约了反应的时间，但依然没有解决“气球”存在的上述问题，测得的氧气的体积分数误差依然较大。 2 用于形成封闭体系，验证质量守恒定律 2012年科粤版初中化学教科书[5]在第4章4.3“质量守恒定律”的“探究活动”中设计了两个对比实验：“[实验4-7]锥形瓶瓶塞中插入玻璃管与大气相通。往锥形瓶里的小块石灰石滴入吸在滴管里的稀盐酸，反应前后称量作比较”；“[实验4-8]往锥形瓶瓶塞里的玻璃管上缚紧气球。称量后往瓶内的石灰石小块滴入吸在滴管里的稀盐酸，反应前后称量作比较”。[实验4-7]中的天平不平衡，通过测定敞开体系中化学反应前后的质量变化情况，让学生思考：表面上似乎不符合质量守恒定律的原因是什么？可采取什么措施使天平平衡？接着设计出[实验4-8]，让学生在探究的基础上，通过比较、判断，不断揭示矛盾和解决矛盾，从而能够透过不同情况下测定结果的表象，更为深刻地认识化学反应前后的质量变化情况，故采用有气体产生（或参与）的化学实验来验证质量守恒定律，必须要在密闭装置中进行。事实上，[实验4-8]使用这样···试读结束