《初中化学实验改进与创新案例集》
《初中化学实验改进与创新案例集》
初中化学实验改进与创新课题组
吉安县教研室陈人昌
2014年8月
改进型实验方案的设计要点
一、实验方案设计遵循的原则
1、立意的科学性。
2、操作的可行性。
3、过程的安全性。
4、用品的简约性。
5、思路的创新性。
6、效果的启发性。
二、实验方案设计满足的要素
1、改进背景与设计目的。
2、用品选取与装置组配。
3、实验过程与操作方法。
4、实验记录、现象分析与结果讨论。
5、注意事项与改进反思。
三、实验方案设计侧重的内容
1、实验药品的选取。
2、实验仪器的改进。
3、实验装置的改进。
案例1 《对蜡烛及其燃烧的探究》的改进
实验名称《对蜡烛及其燃烧的探究》的改进实验目的添加辅助仪器，使实验现象更加明显
实验原理
蜡烛燃烧产生的热水蒸气在经过长颈漏斗内壁的冷凝作用后很快就会有明显的水珠产生
实验仪器
及药品
长颈漏斗、蜡烛、玻璃片、烧杯、玻璃管、澄清石灰水、火柴
实验
装置
实验步骤及现象1、在蜡烛火焰的上方倒扣一长颈漏斗，蜡烛燃烧产生的热水蒸气在经
过长颈漏斗内壁的冷凝作用后很快就会有明显的水珠产生，（如果外面再盖一冷的湿巾效果更好）。（如图1）
2、用玻璃片迅速盖好烧杯后倒转过来，向烧杯内注入澄清石灰水，石
灰水变浑浊。用玻璃片盖住烧杯是为了防止烧杯内收集的气体逸散。（如图2）
3、在蜡烛外套用一个比蜡烛稍大的玻璃管，这样就可以防止在熄灭蜡
烛时产生的白烟随空气逸散，从而较易点燃蜡烛。
创新设计后的优点1、证明蜡烛燃烧生成了水与二氧化碳，但因为这个实验是在天气较热的9月份演示，此时气温较高，所以在冷而干燥的烧杯内根本无法看见产生的水雾，另外由于烧杯离蜡烛火焰太近，蜡烛燃烧缺氧而产生的大量炭黑会将烧杯内壁熏黑，也看不到有水雾产生。而通过长颈漏斗有明显的水珠产生。
2、蘸在烧杯内壁的少量石灰水会由于蜡烛火焰的蒸发而留下少量白色物质，很容易使学生误解这是CO
2
与石灰水反应产生的生成物，但实际上是石灰水中的溶质氢氧化钙。用玻璃片盖住烧杯是为了防止烧杯内收集的气体逸散。
案例2 《呼出气体与吸入空气中CO2含量比较》的创新
实验名称呼出气体与吸入空气中CO
2
含量比较
实验目的在同一环境中比较空气中与呼出气体中二氧化碳的含量的不同，实验原理二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊
实验仪器
及药品
集气瓶、澄清石灰水、带有导气管的双孔塞
实验
装置
实验步骤及现象1．如图所示，取一集气瓶，内装少量澄清石灰水，再连接带有导气管的双孔塞，一支导气管伸入瓶底，一支刚露出瓶塞即可。2．从a端吸气，观察澄清石灰水没有明显现象；
从b端往集气瓶内吹气，观察澄清石灰水变浑浊。
创新设计后的优点
1、比较空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳的含量的明显不同，
在同一环境中吸气、呼气，对比效果明显。
2、此操作不仅可以比较出空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳
的含量不同，亦可同时证明使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳不是空气中的二氧化碳，而是呼出气体中的二氧化碳，进而说明人体呼吸的代谢产物有大量二氧化碳。
3、让学生了解多用瓶的使用原理，开拓学生创新的思维。
案例3 《收集人体呼出的气体》的创新
实验名称《收集人体呼出的气体》的创新
实验目的1. 简便、快速收集呼出的气体
2. 用多种方案收集呼出气体
实验原理利用排水集气和排空气的方法收集呼出的气体
实验仪器
及药品
集气瓶、水、导气管、双孔塞、玻片、饮料吸管
实验
装置
实验步骤及现象改进方案1：
1．如图2所示：取一集气瓶，内装满水，连接带有两支导气管的双孔塞，一支伸入瓶底，一支刚露出瓶塞即可。
2．从a 端呼气，水从B中被排出，即可收集满呼出气体。
改进方案2：
1.如图3所示：取一集气瓶，连接带有两支导气管的双孔塞，一支伸入瓶底，一支刚露出瓶塞既可。
2．从b 端呼气，瓶内空气被排出，即可收集满呼出气体。
改进方案3：
如图4所示：取一集气瓶侧盖一玻片，伸入一支饮料吸管伸至瓶底，用导气管呼气，瓶内空气被排出，，可用一燃着的木条放在瓶口，检验呼出气体是否已满。
创新设计后的优点
1．教材中的方案：图1采用普通的排水法收集呼出气体。缺点是：收
集呼出气体，所用仪器体积大，浪费大量水、操作复杂
2．改进后所用仪器少，易安装，操作方便易行，启发性强且节约水。3．用排空气法收集呼出气体，与第六单元所强调CO
2
的收集方法不矛
盾，可避免学生学习CO
2
的收集方法时产生疑惑与不解。
4．让学生了解多用瓶的使用原理，开拓学生创新的思维。
案例4 硫在氧气中燃烧的实验改进
图1 图2 图
实验名称硫在氧气中燃烧的实验改进
实验目的
体现绿色化学的要求，装置简单，现象明显，有利于对学生进行环境保护教育，也有利于激发学生学习化学的兴趣。
实验原理硫在氧气中燃烧生成二氧化硫
实验仪器及药品
锥形瓶（带橡胶塞和导管）、注射器、集气瓶、橡胶塞（带燃烧匙和导管）、止水夹、酒精灯、火柴、弯玻璃管（带小气球）。
硫粉、过氧化氢溶液、二氧化锰、品红溶液、镁条。
实验装置
实验步骤及现象1、连接好装置，检查气密性。
2、在锥形瓶中加入适量二氧化锰，在燃烧匙中加入适量硫，集气瓶中装有少量滴加品红溶液的水以及一根镁条。
3、在锥形瓶中注入适量过氧化氢溶液，使用向上排空气法收集一瓶氧气，验满后先用小橡胶塞塞好备用，并断开橡胶管用止水夹夹住。
4、将热的弯玻璃管下移，使玻璃管下端与硫粉接触，再将玻璃管上移，可观察到燃烧匙中硫的燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰。
5、反应后将瓶内液体充分震荡，可观察到液体褪色，镁条表面产生大量气泡。
创新设计说明（1）制取氧气采用注射器注入过氧化氢溶液，可控制反应物的量。（2）硫在氧气中燃烧的装置用橡胶塞取代玻璃片，密闭性较好。（3）采用玻璃管加热引燃硫，避免在瓶外点燃硫所引起的环境污染；使用弯玻璃管便于引燃硫后将玻璃管上移，以免干扰硫的燃烧现象。（4）集气瓶中留有少量滴加品红溶液的水，以及一根镁条，可增加实验的趣味性。
案例5 快速测定空气中氧气的体积分数的方法创新
作者姓名陈人昌作者单位江西省吉安县教研室实验名称快速《测定空气中氧气的体积分数》的方法创新实验目的1．测定空气中氧气的体积分数
实验原理
白磷燃烧消耗氧气，使试管内压强减小，硫酸铜溶液进入试管中，通过上升的液体体积可测出空气中氧气的体积分数。
实验仪器及药品
一支18×180mm的试管、单孔橡胶塞、一根3cm长的短玻璃导管、一段4cm长的乳胶管、弹簧夹、500mL烧杯、200mL浓度大一些硫酸铜溶液，500mL水、一盏酒精灯、5克白磷。
实验装置
实验步骤及现象1．取黄豆粒大小的一块白磷，用滤纸擦干水，立即放入准备的试管里，塞上带乳胶管和弹簧夹的橡胶塞密封（如图 3所示），试管在酒精灯上稍作烘烤，白磷就燃烧起来，振荡试管，防止白磷粘在试管壁上。
2．1min左右试管内不再产生白烟，撩起擦洗试管4~5次，试管温度迅速降到室温。
3.把试管倒插入硫酸铜溶液里（如图 4所示），打开弹簧夹，硫酸铜
溶液立即沿乳胶管进入试管（如图 5所示），捏住乳胶管，把试管从硫酸铜溶液中取出，正立试管观察，液面高度大约是试管空间高度的1/5（如图 6所示）。
创新设计后的优点
1．白磷在燃烧时一直在密闭的试管内进行，绝无热空气外逸；
2．白磷的着火点很低（40℃），即使在燃烧熄灭后仍在发生氧化反应，几乎把试管内的氧气消耗尽，硫酸铜溶液不仅能提高实验的可见度，而且能把试管里没反应的白磷蒸汽吸收，完全符合实验的真实性和科学性。
案例6 铁丝在氧气中燃烧的实验改进
实验名称铁丝在氧气中燃烧的实验改进
实验目的能更容易地演示铁丝在氧气中反应的实验。
实验原理铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体。
实验仪器及药品细铁丝、坩埚钳、小烧杯、乙醇、充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶、酒精灯
实验装置
实验步骤及现象
①我们把细铁丝的一端盘成螺旋状，另一端用坩埚钳夹住。
②用小烧杯盛一定量的无水乙醇，待用。
③把酒精灯和充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶放在较近的位置，并点燃酒精灯。
④用坩埚钳夹住细铁丝的一端并将有螺旋状的另一端伸入到无水乙醇中，利用无水乙醇的表面张力，使细铁丝有螺旋状一端蘸满无水乙醇。取出后，马上在酒精灯上点燃，并迅速伸入到充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶中，可以看到铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体物质。
创新设计后的优点
铁丝在氧气中燃烧是检验氧气性质的一个重要的实验，也是现象比较明显的实验，但此实验按照《义务教育课程标准实验教科书》中的做法，难以成功。原实验步骤：在螺旋状的细铁丝末端系上火柴梗，用坩埚钳夹住铁丝点燃火柴梗，至其快燃尽时伸入充满氧气且瓶底有少量水的集气瓶中。
学生对此实验非常感兴趣，很想快点看到实验现象，但这种急于求成的欲望，很容易导致此实验的失败。其原实验较易失败的原因就是对其火柴梗燃烧的程度难以把握。当把点燃的系有火柴梗的铁丝伸入充满氧气的集气瓶中时，①如果火柴梗过长，会看不到铁丝在氧气中燃烧的现象；只能看到火柴梗在氧气中燃烧的现象。②如果火柴梗过短，由于红热的铁丝冷却很快，也会看不到铁丝在氧气中燃烧的现象。
此方法极易成功，实验效果好；也不会再为火柴梗燃烧的程度而担忧；更适合于开设学生实验；无污染，并节约了资源。
案例7 酒精与水混合说明分子间有间隔的实验改进