巧用套管创新教材实验

卜兆军+寇永鹏

本文系甘肃省“十二五”教育科学规划课题《新课程背景下中学化学教材的创新性实验研究》（课题批准号：GS[2013]GHB0991）阶段性研究成果之一。

化学是一门以实验为基础的基础自然学科，实验现象的明显程度将直接影响到课堂教学效果的好坏，因而实验的改进就成了课任教师备好一节实验课的中心课题。改进的实验除了装置简单、操作方便、现象明显以外，还应突出环保、微型、绿色等特点。本文所设计的套管实验，达到了不通过触摸实验管，就能看得见反应放热的效果，课堂实验教学收效甚佳；并且可根据学生在初中已有的知识基础上，将抽象的理论知识设计转化成为简单易行，操作性极强的实验，从而增强了感性认识，使学生理解反应实质更容易、更直接；亦可使两个不同的反应在同一装置中，相同条件下同步进行，对比现象明显，学生影响深刻，对学生认知新知识，产生极强的信服力。利用本文设计的环保实验管改进的实验，除现象明显、持久，操作方便，环保无污染以外，教师还可以持管走动，以便让更多的学生能够近距离观察实验现象，弥补了前台教师演示，后排学生看不清或看不见的缺憾，不失为课堂实验教学中的一个亮点。此外，利用该套实验管还可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU与浓H2SO4的环保实验，以及课本上只有方程式而无实验设计的C与浓H2SO4、C与浓HNO3的环保实验，等等。

一、套管实验，使反应热效应看得见

如图1所示装置，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒，U形管中注有浅红色的水，将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中Na2O2抖落到试管b的水中，观察到气球a被吹大，该反应放出大量的热量，使锥形瓶中空气受热膨胀而出现U型管水位d>c，达到了不通过触摸实验管，就能看得见反应放热的效果，课堂实验教学收效甚佳。

二、套管实验，使感性认识更直接

用脱脂棉包住约0.2gNa2O2粉末，置于石棉网上，往棉花上滴几滴水，可观察到棉花剧烈地燃烧起来。由此可得出Na2O2与H2O反应时的两个结论：a.Na2O2与水反应有O2生成；b.反应强烈放热（因温度达到其着火点，棉花能燃烧；因生成了氧氣，燃烧很剧烈）。该实验设计，激趣效果很好，但学生对实验实质的理解不够透彻、直接。

课堂教学时亦可拟用图2方法验证a、b两个结论：若要证明有O2生成，可在图中A处用带火星木条进行检验，如木条复燃，可证明确实生成了氧气；若要证明反应放热，可将B处导管插入水中，若水中有气泡从管口冒出，说明反应过程放出了热量，导致锥形瓶内气体膨胀，在水中产生气泡。实验效果明显，学生对反应实质的理解透彻到位。

三、套管实验，同步操作，现象对比更明显

进行Na2CO3与NaHCO3的热稳定性不同的实验教学时，如利用常规设计方案，需两套装置同步进行实验，或分步计时进行；但由于诸多主客观方面因素的影响，使对学生的认知信服力大打折扣。而利用图3所示本套管实验，则会使两个反应在同一装置中，相同条件下同步进行，现象对比明显，学生影响深刻，对学生认知热稳定性Na2CO3大于NaHCO3，产生极强的说服力。

四、套管实验，使反应简便快速，更环保

鉴于中学化学中有好多演示实验产生大量的有毒气体，给课堂实验教学造成了极大的困难，课堂教学效果明显下降。而利用本套多用环保实验管，在一定程度上解决了困扰我们中学化学教师多年的难题。

1.铜片与浓硝酸的反应

如图4所示，在外管的支管上套上一气球，使体系封闭。向外管中加入5ml浓氢氧化钠溶液，内管中投入一小块铜片，加入2ml浓硝酸，迅速盖上顶塞，并把内管插入外管中，铜与浓硝酸反应放出的红棕色NO2气体，从内管腰部的小孔排出来，充满内、外管，实验现象非常明显。产生的NO2气体可暂时储存在气球中，最终被外管下部的浓氢氧化钠溶液吸收，有害气体不会外泄，保护了工作环境。

2.NH3与HCl气体的化合反应

如图5所示，在外管的支管上接一根3cm长的乳胶管，并用弹簧夹夹住，使体系封闭。向内管里注入0.5ml浓氨水，塞上顶塞，外管加入1ml浓盐酸，把内管插入外管里。迅速挥发出来的NH3与HCl气体在管里发生化合反应，生成的白烟充满实验管。此方法比教材上用玻璃棒更环保，且现象更明显、持久。

该方法多用于环保实验管改进的实验，现象明显、持久，操作方便，环保无污染并且教师可以持管走动，以便让更多的学生能够近距离观察实验现象，弥补了前台教师演示，后排学生看不清或看不见的缺憾。

此外，利用该环保实验管还可增做H2S和SO2、H2S和Cl2、CU与浓H2SO4的环保实验，以及课本上只有方程式而无实验设计的C与浓H2SO4、C与浓HNO3的环保实验，等等。

（作者单位：1.甘肃省景泰县第二中学 2.甘肃省景泰县第一中学）