“二氧化碳制取與性質(zhì)”實驗資源的開發(fā)與應(yīng)用.docx

1、“二氧化碳制取與性質(zhì)”實驗資源的開發(fā)與應(yīng)用本文系江蘇省教育規(guī)劃辦“十三五”課題“社會課程資源開發(fā)應(yīng)用于初中化學(xué)教學(xué)的研M（B-b/2020/02/08）階段性研究成果。通諫系人：E-mail：104920675余晨曦'周文榮葉（1新橋初級中學(xué)江蘇常州213032；2新北區(qū)教師發(fā)展中心江蘇常州213022）摘要：在分析教材“二盤化碳的制取和性質(zhì)"實驗可改進(jìn)之處的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有經(jīng)臉，合理利用身邊材料和箕柄V型管，將二再化碳的制取與性質(zhì)整合于一體，從微型、綠色、可視等多方面分析實驗資源的創(chuàng)新之處，并合理地應(yīng)用到課堂學(xué)習(xí)中。關(guān)鍵詞：身邊材料：長柄V型管：實驗資源文章編號:1008-

2、0546（2021）09X-0088-03中圖分類號2632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Bdoi：io.3969/jissn.ioo8-0546.202i.09x.027二敏化碳的制取和性質(zhì)探究是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要實驗。由于實驗占用課堂時間長、儀器與藥品繁多、操作復(fù)雜等一系列原因，教師在課堂上多用演示實驗代替學(xué)生實驗，不注重課堂探究和課堂實驗。本設(shè)計注重實驗裝置的改造與創(chuàng)新，并應(yīng)用于課堂教學(xué)。一、教材實驗資源與已有研究的分析1. 教材實驗資源分析滬教版九年級化學(xué)教材中相關(guān)實驗資源為二氧化碳的制備、驗滿及檢驗、階梯蠟燭、碳酸受熱分解等五大實驗。通過實驗探究，可使學(xué)生深入掌握二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)、制法以及用途

3、。這些分散的系列實驗在實際教學(xué)中存在一些不足： 二氧化碳的來源：教材中利用稀鹽酸與石灰石來制取，但稀鹽酸的揮發(fā)性使得二氧化碳中混有氯化氫氣體，產(chǎn)物不純。 二氧化碳的存放：二氧化碳性質(zhì)實驗較多，需提前制取多瓶氣體，集氣瓶蓋上玻璃片帶入課堂。由于玻璃片密封性并不高，二氧化碳容易逸散，且運輸過程中會帶來集氣瓶傾倒、玻璃片滑落等問題，造成實驗失敗。0二氧化碳的性質(zhì)：教材中關(guān)于二氧化碳與水的反應(yīng)，沒有設(shè)計對比實驗探究到底是何種物質(zhì)使指示劑變色；階梯蠟燭實驗失敗率較高；未探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)是否發(fā)生。2. 己有的實驗改進(jìn)方案一線教師對于“二氧化碳的制取及性質(zhì)探究”相關(guān)實驗進(jìn)行了大量的研究并做了

4、一系列改進(jìn)與創(chuàng)新，大致可分為以下三類：0）實驗操作簡便化，提高成功概率滬教版九年級化學(xué)教材中并未設(shè)計對比實驗探究二敏化碳與水的反應(yīng)，李少紅作了如下改進(jìn)（見圖1）孔1一4號為干燥的石蕊紙花，1號噴稀醋酸，2、3號噴水1、2號與3、4號紙花用塞子隔開，當(dāng)開始制取二氧化碳時，一步即可完成實驗。另一個主要實驗“階梯蠟燭”成功率低，李娜將木質(zhì)槽和玻璃槽合二為一，使二敏化碳?xì)怏w通過木質(zhì)槽空余部分流動，即可看到相應(yīng)現(xiàn)象。裝置如圖2所示七0實驗探究一體化，實現(xiàn)微型設(shè)計因二氧化碳性質(zhì)較多，需要提前收集多瓶氣體旦攜帶大量實驗藥品，因此，一體化微型實驗的必要性不言而喻。趙東洋、焦國芬使用少量石灰石與稀鹽酸，在凹槽中

5、先后放置石蕊試液和澄清石灰水，燒杯中裝入氫氧化鈉溶液，利用噴泉實驗實現(xiàn)裝置-體化、微型化（如圖3）叫稀鹽酸!。微型集氣瓶（寥*一Xr型管套石灰石恐塑料2:澄清石物C圖S氏餐化純凈水瓶2個鉆孔丫的透明小、LT圓筒楓珠筆筒可旋轉(zhuǎn)的白酒瓶塞=.小塞子，塊狀固體液體電三去圖4張平創(chuàng)新實驗圖3趙東洋、焦國芬創(chuàng)新實驗0實驗裝置生活化，體現(xiàn)原料易得關(guān)于二氧化碳的實驗較多，教師的演示使學(xué)生對探究實驗沒有參與感。因此，利用廉價易得的身邊材料設(shè)計一體化學(xué)生實驗，使學(xué)生自主探究出二氧化碳的性質(zhì)對培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)非常有利。張平用純凈水瓶、塑膠圓筒、白酒瓶蓋、圓珠筆空筒等改進(jìn)固液不加熱型裝置，使之可隨制隨停（如圖4）叫

6、3. 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新的空間<1）文獻(xiàn)所能查到的創(chuàng)新或改進(jìn)實驗，都未能將課標(biāo)中涉及的二氧化碳所有性質(zhì)探究到位，只能探究出一部分性質(zhì)。教師在教學(xué)過程中大多以演示實驗為主，很少有學(xué)生分組實驗。二、一體化創(chuàng)新實驗資源的開發(fā)在分析了教材實驗資源及己有成果的基礎(chǔ)上，對實驗用品和實驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)，致力于開發(fā)操作簡易、成功率高的的一體化微型實驗。具體如下：1. 實驗裝置與藥品（1）實驗裝置如圖5所示，實驗裝置主要用到注射器、長柄V型管、鐵架臺、導(dǎo)管、糖果盒、托盤（糖盒蓋子）、礦泉水瓶底、小木條、毛細(xì)滴管、酒精燈、吹風(fēng)機(jī)、三通閥、棉花團(tuán)等。圖5體化創(chuàng)新實驗的裝置底部戳有孔的糖果盒與礦泉水瓶底實現(xiàn)二氧化碳

7、的隨制隨停，通過三通閥與長柄V型管相連，長柄V型管從左至右分別有一個支管（上下與V型管等距離）、一個球泡、一個凹槽（上方帶有支管），最后連接注W器，既可緩沖壓強(qiáng)，又可通過驗證產(chǎn)物判斷反應(yīng)發(fā)生。實驗藥品澄清石灰水、氫氧化鈉溶液、藍(lán)色石蕊試紙、氯化鍥溶液、無水氧化鈣、蒸部K、石灰石、稀硫酸（混有氯化鉉溶液）等（如圖6）。圖6一體化創(chuàng)新裝置中盛裝的藥品因鹽酸具有揮發(fā)性，改用稀硫酸（混入氯化鉉溶液，起到增大硫酸鈣溶解度的作用，使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行）與石灰石反應(yīng)。在長柄V型管第-個支管最上、下方固定兩張濕潤的藍(lán)色石蕊試紙（藍(lán)色石蕊試紙比紫色石蕊試紙現(xiàn)象更明顯），球泡中放置棉花團(tuán)包裹的無水氯化鈣，之后是干燥藍(lán)色

8、石蕊試紙。凹槽中的澄清石灰水和彎管中的氫氧化鈉溶液可從實驗現(xiàn)象直觀得出二氧化碳的檢驗方法。氯化銀溶液可與碳酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng),從新物質(zhì)產(chǎn)生的視角證明反應(yīng)的發(fā)生。2. 實驗步驟0）連接裝置：檢查裝置氣密性后依次裝入所需藥品，連接儀器。0制取氣體：將糖果盒放入礦泉水瓶底，制取二氧化碳。O觀察現(xiàn)象：控制三通閥，觀察長柄V型管中實驗現(xiàn)象。在觀察到相應(yīng)現(xiàn)象后，打開支管上方橡膠套，將燃著的木條伸至支管上方。妙停止制備：將糖果盒上提放在托盤上，使石灰石與稀硫酸固液分離，反應(yīng)停止。O探究產(chǎn)物：將氯化銳溶液注入反應(yīng)后的溶液中；將吹風(fēng)機(jī)對準(zhǔn)濕潤的磁開啟熱風(fēng)，探究碳酸性質(zhì)（部分步驟如圖7）。圖7一體化創(chuàng)新裝置驗滿二氧

9、化碳及碳酸性質(zhì)探究3. 實驗現(xiàn)象及結(jié)論（見表1）表1實驗現(xiàn)象及結(jié)論實驗現(xiàn)象下方濕潤的藍(lán)色石蕊試紙比上方的先變紅，加熱后恢復(fù)為藍(lán)色。濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅，干燥的藍(lán)色石蕊試紙不變也。澄清石灰水變渾濁。的熄若條。燃木風(fēng)一開始?xì)溲趸c溶液中無現(xiàn)象，注射入氧化欽溶液后有白色沉淀。實驗結(jié)論1. 二氧化碳密度大于空乓。2. 碳酸受熱易分解。二氧化碳能與水反應(yīng)。二氧.化碳能與氫氧化鈣溶液反應(yīng)，并可用于二氧化碳的檢驗。不可燃不助燃，并可用于收集二氧化碳時的蜥。二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。4.創(chuàng)新之處微型化：在改裝的塑料瓶和內(nèi)徑為12mm的石英管內(nèi)進(jìn)行實驗，藥品用量少。0綠色化：在微型、密閉環(huán)境中進(jìn)行實驗，環(huán)

10、保且安全。0可視化：實驗用品量少但并不影響實驗現(xiàn)象的觀察，濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅、石灰水變渾濁等，都能又快又清晰觀察到。系統(tǒng)化：本一體化裝置融合氣體的制備、性質(zhì)探究、產(chǎn)物檢驗三部分，簡化了實驗過程，提高了實驗的流暢性、綜合性、性。6撇化本實驗儀器生活化且價格低廉，«搭建簡單，操作較為安全，可以推廣到學(xué)生分組實驗。0多用化：利用該裝置還可以進(jìn)行一些其他實驗，比如實驗室模擬工業(yè)煉鐵、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物檢驗等。三、實驗資源的課堂應(yīng)用化學(xué)實驗資源的開發(fā)和利用不僅要求教師拓寬知識面，深入挖掘各教材及書籍、文獻(xiàn)中的探究因素，更要利用實驗資源，打造開放性、多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境，增進(jìn)學(xué)生獨立思考能力，在啟迪

11、新思維中建構(gòu)核心知識，最終達(dá)到能力素養(yǎng)的提高®。1. 呈現(xiàn)實驗裝置，引發(fā)學(xué)生思考在制取和探究二氧化碳性質(zhì)時，教師先逐一介紹改進(jìn)的裝置，并指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗步驟，白主完成實驗探充。在實驗操作前，教師及時提醒操作規(guī)范，使學(xué)生提高動手能力，進(jìn)一步體會實踐的曲折和快樂。改進(jìn)的實驗裝置.與書中呈現(xiàn)的實驗裝置對比明顯，可進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生對每個實驗儀器、藥品的作用的思考，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識與。與此同時，該實驗利用身邊材料，貼近學(xué)生生活，增強(qiáng)直觀性，真正做到在實踐中學(xué)習(xí)，在愉快中感悟，深刻體會化學(xué)的實用性。2. 分析實驗裝置，建構(gòu)核心知識通過實驗裝置的改進(jìn)，實驗操作簡單，成功率高，效果明顯，促進(jìn)學(xué)生積極

12、參與到實驗探究中去。在實驗時，教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象并做好記錄，實驗結(jié)束后，教以問題為驅(qū)動，比如“實驗過程中依次觀察到什么現(xiàn)象？”“該現(xiàn)象說明了二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)是什么？""二氧化碳的這一性質(zhì)決定了它在生活中有什么樣的用途？”，學(xué)生不僅提升了觀察能力，還在一系列的問題串中，提高了對實驗現(xiàn)象的分析能力，使學(xué)生自主獲得生動具體的知識，更好地理解化學(xué)概念和規(guī)律，有利于學(xué)生化學(xué)核心知識的建構(gòu)。3. 利用實驗資源，發(fā)展能力素養(yǎng)實驗資源的創(chuàng)新，實現(xiàn)了從知識傳授為中心到實踐應(yīng)用和創(chuàng)造為中心的轉(zhuǎn)變，充分展示了化學(xué)對于生產(chǎn)生活的價值。通過實驗，將化學(xué)問題簡單化、生活化，使學(xué)生形成一系列具有

13、真實問題解決情境的基本技能。如今的化學(xué)實驗題中大多為具有系統(tǒng)性的創(chuàng)新實驗，因此，在做完實驗后，利用實驗資源配以相應(yīng)練習(xí)，可使學(xué)生的能力得到進(jìn)一步發(fā)（下轉(zhuǎn)第85頁）生銹原理的探究”的實驗過程中，在多次實驗中發(fā)現(xiàn)用'U形管”進(jìn)行傳統(tǒng)的原電池實驗比用燒杯現(xiàn)象更加明顯，避免了鋅和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體干擾正極產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，而在這個實驗中不僅以看到鐵釘?shù)纳P，而旦能看到中間產(chǎn)物灰綠色固體的生成，是實驗過程中一個意外的驚喜。在設(shè)計“探究酵母菌呼吸作用”實驗的過程中，發(fā)現(xiàn)酸性重銘酸鉀的配制對實驗有很大影響，通過分析級離子濃度對氧化還原電極電勢的影響，明白了其中原因。因此，一次次的嘗試，雖然經(jīng)歷過很多失

14、敗，但那種“靈光一現(xiàn)”的感覺是讓人興奮的，也促使我們在教學(xué)的路上有更多的創(chuàng)新思維被激發(fā)，學(xué)生同樣也能感受到教師己經(jīng)走出了常規(guī)的教學(xué)模式，在不斷地創(chuàng)新，對學(xué)生的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起到了重要的作用。數(shù)字化實驗用于教學(xué)旨在引導(dǎo)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)，探究事物和現(xiàn)象的本源，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過程中能起到非常重要的作用。傳統(tǒng)實驗培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力、讀取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力，很多實驗現(xiàn)象也給了學(xué)生直觀地感性認(rèn)識。數(shù)字化實驗的使用應(yīng)根據(jù)教學(xué)的需要，不宜過早過多介入，不能忽略傳統(tǒng)實驗的重要性。要根據(jù)實際需要將數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗有機(jī)結(jié)合，信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)整合，在實踐過程中要繼續(xù)研（上接第9。頁）

15、展。如可以根據(jù)圖8的改進(jìn)裝置設(shè)置系列問題：教材中原料不用稀硫酸的原因以及凹槽中所發(fā)生反應(yīng)的原理；若在支管a下方放置階梯蠟燭，可觀察到哪些現(xiàn)象，得到何種結(jié)論：二氧化碳的這一性質(zhì)在日常生活中用途有哪些；與教材中實驗對比，該裝置具有哪些優(yōu)點等等。石灰石圖8二氧化碳的制取與性質(zhì)探究一體化創(chuàng)新裝置充如何更好地利用數(shù)字化輔助傳統(tǒng)實驗，從而發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。前面對數(shù)字化實驗的嘗試應(yīng)用，主要是化學(xué)必修內(nèi)容，在“化學(xué)反應(yīng)原理”內(nèi)容的教學(xué)中，如：酸堿中和滴定、弱電解質(zhì)的電離平衡等，數(shù)字化實驗有更多的施展空間，這是需要重點研究和實踐的。除了化學(xué)知識的教學(xué)外，還有很多活動的開展也需要利用數(shù)字化實驗，如酒精燈外焰

16、和內(nèi)焰溫度比較、探究使木條復(fù)燃的氧氣含暈:、測量蠟燭燃燒過程中氧氣或二氧化碳的含量變化等?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，當(dāng)傳統(tǒng)實驗有了數(shù)字化實驗的輔助后，就像給我們傳統(tǒng)思維裝上了一對想象的翅膀，可以&往更廣闊的天空，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。而數(shù)字化實驗也像“眼睛”一樣讓我們看到化學(xué)變化的內(nèi)在特征，帶領(lǐng)我們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋驹?。參考文獻(xiàn)龐紅梅.將數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗有機(jī)結(jié)合一“探究鐵生銹的原理”教學(xué)設(shè)計J.教育研究與評論（課堂觀察）,2016（12）:60-631 龐紅梅.傳感器“眼”中的“藍(lán)瓶子4J.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2020（07）:47-49參考文獻(xiàn)李少紅.二氧化碳與水反應(yīng)的實驗創(chuàng)新J.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（10）:5