高中化学教材中两个演示实验的改进_高一化学论文

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【实验一】 全日制普通高级中学教科书(必修)化学第一册第15页【实验1-2】(1)在试管中加入少量CuSO[,4]溶液,再加入少量NaCl溶液,观察有无变化。(2)在另一支试管里加入5mL CuSO[,4]溶液,再加入5mL BaCl[,2]溶液,过滤。观察沉淀和滤液的颜色。(3)在第三支试管里加入少量上述滤液,并滴加AgNO[,3]溶液,观察沉淀的生成。再滴加稀硝酸,观察沉淀是否溶解。

[实验现象] (1)没有明显变化,溶液仍为蓝色。(2)有白色沉淀生成,滤液为蓝色。(3)有白色沉淀生成,滴加稀硝酸,沉淀不溶解。

[分析] 本实验是一个探究性实验,第一个实验为后两个实验作好铺垫,旨在说明CuSO[,4]溶液与NaCl溶液混合后不反应。通过(2)(3)两个实验说明CuSO[,4]与BaCl[,2]反应后,溶液中Cu[2+]与Cl[-]没有相互结合,仍留在溶液中,能与AgNO[,3]反应生成AgCl白色沉淀。

该实验方案欠严密之处:(Ⅰ)CuSO[,4]溶液呈蓝色是由于溶液中存在[Cu(H[,2]O)[,4]][2+]的缘故,在第(1)个实验CuSO[,4]溶液中加入NaCl溶液浓度较小时,溶液的颜色仍为蓝色,如CuSO[,4]溶液和NaCl溶液浓度较大时,溶液会变成蓝绿色甚至绿色。(Ⅱ)在第(2)个实验中BaCl[,2]溶液与CuSO[,4]溶液反应时,如果BaCl[,2]过量,则滤液一定能与AgNO[,3]溶液反应形成白色沉淀。该实验方案只能证明BaCl[,2]与CuSO[,4]两溶液反应时,Ba[2+]与SO[2-][,4]能反应生成沉淀,而不能证明Cl[-]与Cu[2+]是否参加了反应。

[改进] 在坚持原实验方案探究性思想的前提下,在实验方法上作如下一些改变:

(1)在试管里加入少量Ba(OH)[,2]溶液,滴加2~3滴酚酞,再加入少量NaCl溶液,观察有无变化。实验现象为:没有明显变化,溶液仍为红色。说明BaCl[,2]在溶液中不形成沉淀。

(2)在另一支试管里加入少量Ba(OH)[,2]溶液,滴加2~3滴酚酞,再逐滴加入稀HCl,观察实验现象。实验现象为:溶液红色褪去(至红色刚好褪色时停止滴加稀盐酸)。说明Ba(OH)[,2]和HCl恰好完全反应。

(3)再另取一支试管,将(2)中的溶液分成两份,向其中一支试管加入少量Na[,2]SO[,4]溶液,另一支试管中加入少量AgNO[,3]溶液,观察现象。实验现象为:两支试管中均有白色沉淀生成。通过这步实验说明在第(2)步实验后Ba[2+]和Cl[-]仍留在溶液中,而真正起反应的是H[+]和OH[-],引出了离子反应的实质。

[评注] 与原实验方案相比,改进后的实验,克服了原实验中的缺陷,操作方便,现象明显,有利于学生探索离子反应的实质。

【实验二】 全日制普通高级中学教科书(必修)化学第一册第66页【实验4-3】把新收集到的一塑料瓶Cl[,2]和一塑料瓶H[,2]口对口地放置,抽去瓶口间的玻璃片,上下颠倒几次,使H[,2]和Cl[,2]充分混合。取一瓶混合气体,用塑料片盖好,在距瓶约10cm处点燃镁条。观察有什么现象发生。

[实验现象] 当镁条燃烧所产生的强光照射到混合气体时,瓶中的H[,2]和Cl[,2]迅速化合而发生爆炸,把塑料片向上弹起(如图1)。

[分析] 这是一个性质验证实验,由于该实验的实验现象在中学化学中比较独特,做好该实验,对培养学生学习化学的兴趣,激发学生的求知欲望有较为积极的意义。本实验成功的关键是要制得较纯净的Cl[,2]和H[,2],并且将两者混合均匀。而按教材所述的方案,操作不方便,较难将两种气体混合均匀,实验成功率不高,同时,该方案在制备、收集、混合氢气氯气时,所用氯气量较多,氯气容易外逸,造成环境污染;更为重要的是教材所述的方案存在着安全隐患。考虑上述因素,有较多的老师为省事而放弃该实验,只做氢气在氯气中燃烧的实验。也有一些老师根据一些材料的介绍,用电解饱和食盐水法制得1∶1混合均匀的氢气和氯气来做实验,但实验操作又较为麻烦,耗时较多,不便课堂演示。

[改进] 取一支25×200mm的试管,在试管中先加入0.03g的镁粉,再加入0.04g的KClO[,3]粉末,将试管固定在铁架上,在距离试管约20cm处放一只400W的碘钨灯,接通灯泡电源,然后往试管中慢慢滴加浓盐酸(如图2所示),当滴入约8至10滴浓盐酸时,即可听到氢氯反应剧烈的爆炸声,并在试管口见到大量白雾。根据该方案进行实验,成功率几乎为100%,且实验安全。

说明:25×200mm的试管其体积为50mL,0.03g的镁粉与盐酸反应,根据化学方程式:Mg+2HCl=MgCl[,2]+H[,2]↑知可制得约28mL的H[,2],0.04g的KClO[,3]与盐酸反应,根据化学方程式:KClO[,3]+6HCl=3Cl[,2]↑+KCl+3H[,2]O知可制得约22mL的Cl[,2],两气体的体积和约为试管总体积;将Mg放在KClO[,3]下面是考虑H[,2]密度比Cl[,2]小,便于两气体混合均匀。

[评注] 与原实验方案相比,改进后的实验方案所用试剂的量较少,因先接通灯泡电源,产生的氢气和氯气达一定量就反应,氯气很少外逸,操作方便,耗时较少,无安全隐患,成功率高,较为适合老师课堂演示。

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