
一、证明分子不停运动的补充实验——铁树开花
在初中化学的教学过程中,如何生动形象地向学生解释分子的运动特性是一个重要的课题。为了帮助学生更好地理解这一抽象概念,我们设计了一个名为“铁树开花”的实验,通过直观的现象启发学生的想象力和思维能力。
实验步骤:
1. 准备材料:取4条长15厘米的细铁丝,将它们的下端拧在一起,并固定在一个7号胶塞上。然后,将这个结构放在一块干净的玻璃片上,使铁丝的上端分开成树枝形。
2. 制作花树:用浸有酚酞试液的棉花团绑在铁丝的上端,形成一朵朵“花”。这些棉花团的颜色起初是白色的。
3. 添加氨水:在玻璃片中央滴一滴浓氨水,然后迅速用一个大烧杯罩住整个装置。
现象观察:
随着氨气的挥发,氨分子开始扩散并与空气中的水分结合,形成氨水溶液。氨水是一种碱性物质,当它与酚酞接触时,会使酚酞从无色变为红色。因此,原本白色的棉花团逐渐变成鲜艳的红色,仿佛一夜之间开满了红花。这种变化不仅美丽壮观,而且能够引发学生对分子运动的兴趣。
科学解释:
通过这个实验,我们可以引导学生思考以下问题:
- 氨分子是如何从一小滴氨水中扩散到整个烧杯内的?
- 分子的运动速度与哪些因素有关?
- 为什么氨水能使酚酞变红?
这些问题的答案可以帮助学生更深刻地理解分子的运动特性及其影响因素。同时,教师还可以进一步引申,讲解分子间的相互作用力以及温度对分子运动的影响等知识点。
二、碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳的补充实验——鸡蛋跳舞
另一个非常有趣且富有教育意义的实验是“鸡蛋跳舞”,它不仅展示了碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳的过程,还通过生动的现象激发了学生的好奇心。
实验步骤及现象:
1. 准备材料:在一个透明的玻璃茶杯中加入大半杯清水,确保水的深度比鸡蛋的高度高出几厘米。接着,把一个完好无损的新鲜鸡蛋轻轻放入水中,观察到鸡蛋会逐渐沉入水底。
2. 加入盐酸:往水中缓慢加入一定量的浓盐酸(体积约为清水的十分之一),同时滴入一滴洗涤剂,并将溶液搅拌均匀。
3. 观察现象:不久后,可以看到蛋壳表面开始出现大量气泡,这些气泡由小变大,由少变多。随着时间的推移,鸡蛋会缓缓上升,并在水中上下浮沉或不断翻转,犹如跳舞一般,妙趣横生。
实验分析:
我们知道,各种蛋壳的主要成分都是碳酸钙(CaCO)。当鸡蛋遇到盐酸时,会发生如下化学反应:
\[ \text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
由于二氧化碳气体不断地附着在蛋壳表面,使得它们的总体积增大,从而排开更多的水量,浮力也随之增加。当浮力大于鸡蛋的重力时,鸡蛋便会逐渐浮起来。然而,当鸡蛋浮到液面时,附着在其上的气泡会破裂并逸出,导致浮力减小,鸡蛋又会下沉。随后,这一过程会不断重复,表现为鸡蛋不断地翻转或上下浮沉,就像在跳舞一样。
注意事项:
实验时加一滴洗涤剂是十分必要的,它作为表面活性剂,可以加速液面上的泡膜破裂,从而使实验效果更加明显。但需要注意的是,洗涤剂不能多加,否则会影响实验的准确性。
三、酸、碱指示剂遇酸、碱变色的补充实验——雨落叶出红花开
一个实验“雨落叶出红花开”巧妙地利用了酸碱指示剂遇酸、碱变色的原理,设计成一个富有诗意的趣味性实验。该实验不仅能激发学生的兴趣,还能让他们在轻松愉快的氛围中掌握相关知识。
实验步骤及现象:
1. 准备材料:
- 一张白纸
- 玻璃棒
- 5%的硫酸(HSO)溶液
- 10%的氢氧化钠(NaOH)溶液
- 5%的紫色石蕊试液喷雾枪
2. 绘制图案:
- 使用玻璃棒蘸取5%的硫酸溶液,在白纸上画出花朵的形状。
- 将玻璃棒洗净并晾干后,再蘸取10%的氢氧化钠溶液,在同一张白纸上画出叶子的形状。
3. 喷洒石蕊试液:
- 将绘制好的白纸挂在墙上,用装有5%紫色石蕊试液的喷雾枪向纸上喷洒。
现象观察:
喷洒石蕊试液后,可以清晰地看到白纸上出现了蓝色的叶子和红色的花朵,正可谓“雨落叶出红花开”。这是因为石蕊试液在酸性环境中呈现红色,在碱性环境中呈现蓝色。而硫酸溶液为酸性,氢氧化钠溶液为碱性,因此分别呈现出不同的颜色变化。
教学意义:
通过这个实验,学生不仅可以直观地看到酸碱指示剂遇酸、碱变色的现象,还能加深对紫色石蕊试液在不同环境下的变色情况的理解。这种趣味性的实验设计,使学生在轻松愉快的学习氛围中接受了新知识,收到了良好的教学效果。
以上三个补充实验——“铁树开花”、“鸡蛋跳舞”和“雨落叶出红花开”,不仅生动有趣,而且具有很强的教育意义。它们通过直观的现象展示,帮助学生更好地理解和记忆复杂的化学原理。此外,这些实验还培养了学生的观察能力、动手能力和科学思维,为他们今后的学习打下了坚实的基础。
在未来的教学实践中,我们可以继续探索更多类似的创新实验,不断提升教学质量,激发学生对化学学科的兴趣和热爱。