巧用“肥皂泡”设计几种常见气体检验的分组实验方案.doc

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1、巧用“肥皂泡”设计几种常见气体检验的分组实验方案　　摘要：使用二分法配制蔗糖洗洁精、胶水甘油洗洁精，设计了仅用烧杯、酒精灯、木棒等简单仪器就可以产生常见气体“肥皂泡”，并对其进行检验包括钠与水反应产生氢气的检验、镁在二氧化碳中燃烧的分组实验方案，仪器简单、操作简便、现象明显、安全环保，使气体检验的学生分组实验的普及成为可能。　　关键词：肥皂泡；洗洁精：气体检验；实验设计；实验探究　　文章编号：1005�C66295�C0069�C05中图分类号：G633.8文献标识码：B　　1问题的提出　　众所周知，化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养学生科学

2、素养的目标，具有其他化学课程内容和形式不可替代的特殊作用[1]，实施有效的分组实验教学是提高学生化学核心素养的重要途径。分组实验指的是学生在实验室中，在教师的指导下，自主进行的实验。它不仅可以培养学生独立动手的能力，而且能够使学生养成求实、严肃、认真、科学的良好习惯，对学生参加各项工作将起到有益的作用[2]。　　当前普通中学特别是农村中学学生参与分组实验的情况令人担忧，如吴素萍等在“农村中学化学实验教学现状与反思”[3]一文中所述，其所调查的学校从义务教育九年级到高中三年级，学生仅做过一次分组实验。王吉霞等在“农村中学化学实验开设情况调查与分析”[4

3、]一文中的结果同样令人揪心，只有35.1%的学生进行过分组实验。王世腾在“高中化学实验课常见气体的制备与实验设计”[5]一文中认为：常见气体的制备和检验是考查学生化学学科素养的重要抓手，目前常见的气体实验教学采取的是教师讲、学生记的模式，学生缺乏实践的机会，造成教育理念与教育实践相脱节的矛盾。　　王吉霞等建议，要提高学生的化学素养，培养学生的实验意识，必须增开学生分组实验和探究性实验，健全中学化学实验教学的配套设施，包括实验室的数量、实验设备的配置、专职实验人员的配备等[6]。但是，以上措施并不是短时间可以解决的，需要一个长期的过程。而一届又一届的学

4、生就这样在期待中毕业，失去了参与分组实验所带来的体验和提高自身化学学科素养的机会。因此，必须寻找一种快速简便的方法，使学生有机会进入实验室，并在动手中体验实验的乐趣。为了解决以上问题，以中学常见气体的检验为重点，探究有利于实施分组的实验方案，尽可能让更多学生特别是农村地区学生有机会在简陋条件下动手体验气体检验的实验过程。　　2设计思路　　实验改进、设计的过程本身就是一个探究的过程、也是培养创新能力的过程[7]。为了让更多的学生有机会体验到探究的快乐，必须设计实验现象明显、实验操作容易、实验危险性小、探究性强的分组实验方案。大多数人都玩过吹泡泡水，吹出

5、来的五颜六色的泡泡总是十分讨人喜欢。可以将反应产生的气体转化为气泡，观察气泡从无到有可以证明有气体生成，再通过性质实验验证该气体。由此，可以从气体的肥皂泡入手设计常见气体的检验方案。　　2.1实验装置　　往烧杯中放入固体反应物，再加入液体反应物，然后滴入洗洁精。固体与液体反应生成气体，气体在溶有洗洁精的溶液中形成气泡。再以气泡为研究对象，设计相应性质实验，验证该气体的存在。设计的装置见图1，装置中所述“洗洁精”为可形成泡沫的洗洁精、洗手液或泡泡水的总称。　　2.2实验原理　　使用以上装置形成的气泡，每个气泡就像一个气体收集装置。与直接将气体排放检验相

6、比，使用气体的肥皂泡进行检验有三个优点：一是可以直观体验到气体的生成，如果检验的气体无色无味，没有肥皂泡无法观察到气体的生成；二是可以减缓气体的扩散速率，由于洗洁精的存在，反应产生的气体收集在肥皂泡里，不会立即扩散，有利于分组实验时学生从容地进行检验；三是可以确保实验安全环保，如果检验的气体具有可燃性或者毒性，收集在肥皂泡里可以防止分组实验时大量气体飘散到实验室中酿成实验事故。　　为了观察到明显现象，以上装置产生的肥皂泡要足够大，而肥皂泡的大小与表面张力有关。表面张力是指液面作用于单位长度分界线的张力[8]，由于上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液

7、相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零。其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力这种“收缩力”越小，越有利于产生大的气泡。林子健在“神奇的表面��力”[9]一文中，测得水的表面张力是常见液体中最强的，而加入表面活性剂如洗洁精等会明显降低水的表面张力。　　任文辉等在“液体表面张力系数与温度、浓度的关系”[10]一文中的研究表明：温度越高，表面张力系数越小。说明温度越高，越有利于形成大的气泡。但是，升高温度同时容易导致气泡破裂。为了防止气泡的破裂，可以通过加入大分子有机物增大液体分子之间的引

8、力。特别是对于水分子，如果能够形成更多的氢键，分子间的作用力就更大，气泡也可以变得更大更稳定。经过试探，往洗