一场精彩的实验创新设计大赛.doc

发表在《化学教与学》2010年第7期
一场精彩的实验创新设计大赛
康映卓
(宿迁市马陵中学江苏宿迁)
【内容摘要】本文通过引导学生对苏教版化学(必修1)第100页“铜与稀***的反应”实验的创新设计为例,阐述了笔者在培养学生创新能力和环保意识方面的实践与体会。
【关键词】实验设计创新能力环保意识
一、大赛背景
图1
苏教版高中化学(必修1)第100页【观察与思考】栏目中,安排了铜分别与浓、稀***反应的实验,并提供了如图1所示的装置。
教学过程中,本人把这两个实验设计成分组实验,由学生在课堂上来完成。学生按照课本上的实验步骤和装置进行实验操作,但意料之外的问题出现了。
[问题1]实验开始不久,教室里便弥漫着一股很浓的二氧化氮的刺激性气味。我观察到有的学生用手捂住口鼻,有的学生被气体呛得剧烈咳嗽,……。这不但使学生参与实验的热情和积极性降低,而且直接影响到师生的身体健康,与绿色化学实验的要求相距甚远。
[问题2]不少学生对实验现象产生疑问,提出:“铜和浓***反应”的实验现象与“铜和稀***反应”的实验现象基本一样,都是先观察到红棕色气体,而集气瓶中均收集到无色气体,这是怎么回事?怎么和课本上描述的不一样?
面对如此被动的局面,本人才真正意识到对这个实验进行绿色化的设计与改进已刻不容缓!然而,怎样化“危机”为“动力”,借助这个机会既引导学生解决学****中遇到的问题,同时又提高他们的创新能力和环保意识呢?本人经过短暂的思考之后,决定组织学生开展一次化学实验创新设计比赛。于是,我便用赞美的语气对同学们说:你们的问题提得很好,是老师在课前没有考虑到的。现在,请大家思考,课本上的实验装置有哪些不合理之处?请说出你的想法。
二、赛场纪实
[场景1]学生在教师的指导下,积极思考,分组进行讨论,然后小组汇总,最后每个小组选派一名代表进行汇报,全班修正。
讨论结果:
1、本实验中,产生的NO、NO2均有毒,而课本提供的实验方案没有尾气处理装置,有毒气体大量逸散。
2、该实验无法控制反应的进程,导致产生的有害气体增多,既浪费了药品,又污染了环境。
3、铜和稀***反应的装置中有空气,所以反应时看到的不是无色气体,而是红棕色气体。
[场景2] 教师宣布实验创新设计大赛的规则和要求。
比赛规则:以学****小组为单位,每个小组设计一套“铜和稀***反应”的实验装置参加比赛,看哪一个小组设计的
方案更加合理,更加环保;必要的实验仪器可以到实验室管理员处领取,老师可以进行适当的指导;实验设计时间为一天,第二天在课堂上进行演示,全体同学担任评委。
实验设计要求:
①符合绿色化学实验要求;
②能够看到实验过程中有无色NO气体产生,NO遇到空气变成红棕色的过程;
③可以做到随时使反应发生,随时停止。
[场景3]在第二天的课堂上,比赛开始,各小组展示自己的研究成果。
学生成果一:如图2所示
图2
NaOH溶液
铜丝
稀***
[操作步骤及现象]
(1)取一只无色滴瓶,在瓶内加入少量氢氧化钠溶液。将一根细铜丝绕成螺旋状后插入胶头滴管中,排出滴管中的空气,吸入稀***,将胶头滴管迅速插入滴瓶中;
(2)将整个装置进行投影。此时可观察到铜丝表面有气泡产生,滴管中溶液变成蓝色,液面逐渐下降,管内气体为无色;
(3)待铜丝和稀***脱离接触,挤捏胶头滴管,可观察到滴瓶内有红棕色气体产生。振荡滴瓶,红棕色气体逐渐消失,滴瓶内出现蓝色沉淀。
[点评]①装置简单,操作方便;②借助多媒体辅助实验,增加了实验的可视性;③微型化设计,节约药品;④全封闭环境实验,不污染环境。
A
稀***
铜丝
K
图3
棉花
B
学生成果二:如图3所示
[操作步骤及现象]
(1)在长颈漏斗颈上缠绕铜丝,组装好仪器。向B试管口塞上一团浸有氢氧化钠溶液的棉花,通过长颈漏斗A试管中加满稀***,关闭止水夹K;
(2)试管A中有无色气体产生,将液体压入长颈漏斗中,试管A内液面逐渐下降,铜丝与稀***脱离接触,反应停止;
(3)打开K,试管B中气体呈现红棕色。
图4
①
稀HNO3
铜片
橡胶帽
②
NO
③
NaOH溶液
[点评]设计合理,操作方便;②能通过止水夹K随时使反应发生或停止;③现象明显,无污染。
学生成果三:如图4所示
[操作步骤及现象]
(1)在医用注射器的小针筒内放入少量的铜片,将针筒内的空气排尽,吸入适量的稀***,用橡胶帽封住针头(如图①);
(2)待针筒内有一定量的无色气体产生后(如图②),拔去橡胶帽,向外慢慢拉动活塞,吸入少量的空气,针筒内无色的气体变成了红棕色;
(3)把注射器中的气体、液体一同慢慢注入氢氧化钠溶液中(如图③),可观察到有蓝色沉淀生成。
[点评]把生活中的常见器材引入