一、課本實驗的缺陷
蘇教版高中化學教材必修一第99頁“活動與探究”通過加熱氯化銨晶體,讓學生感知“銨鹽受熱易分解”這一性質(zhì)。課本原有的設計如圖1,加熱試管中氯化銨晶體,很快就能觀察到:試管底部的固體越來越少,產(chǎn)生大量的白煙,一段時間后試管口附近出現(xiàn)大量白色固體,經(jīng)檢驗仍為氯化銨。對于這一現(xiàn)象,所涉及反應原理為NH4Cl [△]NH3+HCl,NH3+HCl=NH4Cl。
按照圖1裝置進行實驗,存在如下兩點不足之處:(1)試管中產(chǎn)生的氣體無法檢驗其性質(zhì),更不能證明產(chǎn)生了兩種氣體;(2)因為加熱固體碘也會看到同樣的現(xiàn)象,所以在此學生會類比、聯(lián)想、猜測氯化銨固體由底部轉(zhuǎn)移至試管上部,首先“升華”而后“凝華”,老師雖然明白這是一個錯誤的結(jié)論,但卻不能通過巧妙的實驗設計呈現(xiàn)明顯的實驗現(xiàn)象揭示其中的奧秘。
二、現(xiàn)有的改進方案
筆者教學中也曾遇到同樣的問題,通過文獻檢索,發(fā)現(xiàn)多數(shù)實驗均圍繞上述兩點不足進行改進,如圖2、圖3。
采用圖2裝置進行實驗,試紙有明顯顏色變化,可觀察到Y(jié)型管、具支試管中白色固體的出現(xiàn),但整套裝置過于復雜,有悖實驗的微型化發(fā)展方向,且Y形管易被氯化銨固體堵塞;利用HCl、NH3密度差異,有老師設計了圖3裝置分離兩種氣體并進行氣體性質(zhì)的檢驗,但實際實驗的效果并不明顯,上端紅色試紙稍稍變藍但下端藍色試紙幾乎看到變紅,說明利用密度自主分離效果不佳,而且看不到白煙的再現(xiàn)。
三、實驗的創(chuàng)新設計
1.實驗儀器與藥品
鐵架臺、3個直角玻璃管、酒精燈、石棉絨、紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、NH4Cl晶體、堿石灰、P2O5、蒸餾水。
2.實驗裝置(右圖4)
3.實驗步驟和現(xiàn)象
(1)向直角A中填裝NH4Cl固體置于直角處(填料約1.5~2cm長),再在兩側(cè)裝入少許石棉絨(約0.5cm長),用小玻璃棒推至NH4Cl固體處,最后再在石棉絨的上面分別添加堿石灰及P2O5固體少許(約0.5cm長),具體過程如圖5。
(2)在B、C兩管內(nèi)放入用蒸餾水濕潤的藍色石蕊試紙、紅色石蕊試紙。
(3)將裝置按圖進行連接,并用鐵夾夾住試管口處,將整套裝置固定在鐵架臺上。然后點燃酒精燈,先預熱,再對準氯化銨固體加熱,觀察實驗現(xiàn)象。
(4)實驗現(xiàn)象:直管A中固體越來越少,濕潤的紅色石蕊試紙變藍,藍色石蕊試紙變紅,上方的大試管中充滿了白煙。
4.實驗注意事項
(1)實驗中所用藥品(堿石灰、P2O5)及三個直角玻璃管要預先烘干。
(2)填裝藥品時因P2O5干燥效率極高,故可先裝入堿石灰,再裝P2O5。
(3)填料應疏松多孔,保證氣體可以快速被兩邊的吸收劑吸收,剩余氣體能接觸到試紙,確保能觀察到試紙顏色變化。
四、實驗創(chuàng)新之處
1.裝置簡單,構(gòu)思巧妙,直角玻璃管自制而成,實驗所需藥品少,符合微型化發(fā)展方向。
2.操作簡單,現(xiàn)象明顯,成功率高,可推廣性強。
3.在整套裝置中完成了NH4Cl的分解;HCl、NH3的檢驗;HCl、NH3重新反應生成NH4Cl三個實驗,整個實驗過程沒有任何污染,充分體現(xiàn)了化學實驗的綠色化要求。
4.通過對實驗過程的分解,有助于學生認識氯化銨分解和碘的升華的本質(zhì)區(qū)別,并加深了學生對可逆反應概念的理解。
作者簡介:張寶軍(1972.8—),男,漢族,江蘇如皋,學士學位,化學教研組長,中學高級教師,研究方向:高中化學學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
編輯 張珍珍