摘要：實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的一種方法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤顯重要，而教材中有些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、藥品用量等方面存在待改進(jìn)的地方，從簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置、節(jié)約藥品用量等多方面對(duì)教材中“一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行改進(jìn)，體現(xiàn)了一體化微型實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間，降低了實(shí)驗(yàn)溫度，減少了藥品的用量，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，污染減少，真正體現(xiàn)了綠色化學(xué)的本質(zhì)。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究；綠色化學(xué)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，隨著素質(zhì)教育的不斷推進(jìn)，新課改對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的要求也不斷提高，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性越來(lái)越突出，其對(duì)提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，全面實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育，起著其他學(xué)科不可替代的特殊作用。《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出了化學(xué)課程改革的重點(diǎn)：“以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨?！倍谀壳暗慕逃Ｊ较?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受到某些條件的限制，在一定程度上并沒(méi)有很有效地開展。因此，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)在儀器或操作上進(jìn)行改進(jìn)很有必要。微型化實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)裝置，減少了藥品的用量，同時(shí)也減少了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染，實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間縮短，大大降低了能耗；同時(shí)，微型化實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程比較安全，學(xué)生易于操作，這樣可以讓更多的學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)意識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)微型化實(shí)驗(yàn)不僅可以在學(xué)校進(jìn)行，同時(shí)還可以將實(shí)驗(yàn)延續(xù)到課外，從而培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

滬教版化學(xué)教材第五章中演示實(shí)驗(yàn)“一氧化碳還原氧化鐵”，由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)演示裝置比較復(fù)雜，操作過(guò)程繁瑣，而且存在安全隱患，因此，本文對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一體化微型改進(jìn)。

1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

第五章中“一氧化碳還原氧化鐵”實(shí)驗(yàn)演示裝置如圖1所示。

根據(jù)多年的教學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用此套裝置來(lái)演示實(shí)驗(yàn)存在一些不足之處：①教材中的這套實(shí)驗(yàn)裝置比較大，所需的CO用量較多，需要用儲(chǔ)氣罐提前收集一氧化碳?xì)怏w，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中再用排水法將CO排出使用，在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)比較麻煩。②實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的廢棄CO量較多，如果處理不當(dāng)不僅會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，而且CO是一種無(wú)色、無(wú)味、有劇毒的氣體，一旦泄漏教師和學(xué)生都有可能中毒，在中學(xué)教學(xué)中一般進(jìn)行教師演示實(shí)驗(yàn)，有些條件不足的學(xué)校還有可能不做此實(shí)驗(yàn)，更不可能安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)此以往就會(huì)讓學(xué)生對(duì)一些有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生恐懼感，進(jìn)而也會(huì)對(duì)化學(xué)產(chǎn)生恐懼感，認(rèn)為化學(xué)會(huì)使人中毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，漸漸就對(duì)化學(xué)失去了興趣。③在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果操作順序錯(cuò)誤，如通CO氣體排盡管內(nèi)空氣和加熱氧化鐵的順序顛倒，以及結(jié)束時(shí)停止加熱和繼續(xù)通CO氣體的順序顛倒，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，所以對(duì)教師的實(shí)驗(yàn)操作能力要求較高。④對(duì)于演示實(shí)驗(yàn)而言，由于班級(jí)學(xué)生較多，不可能所有的學(xué)生都能清晰地觀察到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更談不上學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展了。⑤多次實(shí)驗(yàn)證明，用酒精燈加熱的溫度（400℃～500℃）條件下，CO很難最終把Fe2O3還原成Fe。若按現(xiàn)在的九年級(jí)化學(xué)教材所圖示的裝置（圖1）和操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即使還原過(guò)程長(zhǎng)達(dá)30min以上，將磁鐵吸引黑色粉末，也能被磁鐵吸引，但將黑色粉末投入濃鹽酸中，只有剛開始冒一點(diǎn)氣泡，很快就沒(méi)有氣泡冒出。若將黑色粉末投入滴有稀硫酸酸化的硫酸銅溶液中，也不會(huì)有紅色物質(zhì)銅生成。說(shuō)明用酒精燈作熱源溫度不夠，如果換用酒精噴燈，則對(duì)玻璃管的要求較高，且操作難度加大。

針對(duì)以上問(wèn)題，筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)將此實(shí)驗(yàn)做了以下改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)單、易操作的一體化裝置，其中CO的制取和還原實(shí)驗(yàn)達(dá)到微型化同步完成。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明及優(yōu)點(diǎn)

①為節(jié)約藥品用量將實(shí)驗(yàn)改成微型化實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一體化的一氧化碳發(fā)生裝置，可通過(guò)膠頭滴管滴加甲酸的量來(lái)控制反應(yīng)速率。多余的一氧化碳的處理可以用小塑料袋收集后點(diǎn)燃，這樣做既可以處理尾氣又可以讓學(xué)生觀察到一氧化碳燃燒的現(xiàn)象。②本實(shí)驗(yàn)邊制取一氧化碳?xì)怏w邊進(jìn)行其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，無(wú)需提前收集大量的一氧化碳?xì)怏w，這樣既方便，產(chǎn)生的污染又少。③教材中的實(shí)驗(yàn)使用的氧化鐵粉末較多，反應(yīng)所需溫度較高且耗時(shí)較長(zhǎng)，本實(shí)驗(yàn)氧化鐵粉末用量較少，酒精燈加熱即可發(fā)生反應(yīng)，現(xiàn)象非常明顯且耗時(shí)短。④本實(shí)驗(yàn)較安全、環(huán)保、簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，學(xué)生可進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。⑤本實(shí)驗(yàn)裝置還可用于一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)和氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)。

改進(jìn)后的裝置連接處較少，因此氣密性比較好，可在右邊接一個(gè)導(dǎo)管放入水中來(lái)檢查氣密性，易于操作。本實(shí)驗(yàn)不需要考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)束后熄滅酒精燈和撤導(dǎo)管的先后順序，較安全。原實(shí)驗(yàn)結(jié)束后如把濃硫酸倒掉不僅會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)引起危險(xiǎn)，而本實(shí)驗(yàn)中剩余的濃硫酸基本不含其它雜質(zhì)，可回收用于中學(xué)實(shí)驗(yàn)室配制稀硫酸使用，比如制取氫氣等實(shí)驗(yàn)，剩余的液體可從左邊管口倒出，其余的部分可用試管刷刷洗。整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生易于操作，較環(huán)保，較安全。

3.結(jié)論

本文對(duì)CO還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)裝置、藥品用量等多個(gè)角度進(jìn)行了研究與改進(jìn)，通過(guò)改進(jìn)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)研究的激情，培養(yǎng)了學(xué)生大膽創(chuàng)新的意識(shí)。當(dāng)然，一體化微型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)對(duì)于中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的基本實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性難以統(tǒng)一，還有待于繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉懷樂(lè).一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)證探索與教學(xué)思考[J]. 化學(xué)教學(xué)，2007（11）.

（作者單位 曹楊娟：江蘇省淮安市淮陰中學(xué) 褚效中：江蘇省淮安市淮陰師范學(xué)院）