创新素养视域下巧用多用实验管改进部分中学化学实验

摘要：创新素养作为新时代人才核心素养的重要组成部分，是中学生适应未来社会发展、实现个人全面成长的关键能力。本文利用多用实验管组成结构简单、易于进行实验操作等优点，改进二氧化碳的性质检验、铜片与浓硝酸的反应实验、木炭与浓硝酸的反应实验、硫化氢和二氧化硫的氧化还原反应实验等污染空气的实验，采用更加简单的操作制取氨气和氯化氢等气体，药品用量少，操作简便、安全。通过系列实验探究，使学生积极参与科学探究的过程，了解实验探究的方法和途径，同时，动手实践能力得到了提升，具备了一定的创新思维。

关键词：创新思维；多用实验管；改进实验；绿色化学；安全

多用实验管是由具支烧瓶和中部带孔的塑料滴管两部分所组成。将滴管套入烧瓶里，形成既独立又连通的两个空间，向滴管内放入不同的试剂，就可以简便快速、无污染地做二氧化碳的性质检验、铜片与浓硝酸的反应实验，木炭与浓硝酸的反应实验，硫化氢和二氧化硫的氧化还原反应实验、不用加热制取氨气和氯化氢气体等实验。具支烧瓶和中部带孔的塑料滴管两者透明度均很高，具有易观察实验现象、操作简单等特点。利用多用实验管的这些优点对部分中学化学实验进行改进，使用实验药品用量少，减少有毒、有害气体的排放。安全环保，符合绿色化学理念，有利于培养学生的环保意识。实验器材学生常见常用，取材容易，引起学生好奇心，有利于激发学生的兴趣，培养学生的创新意识和实践精神。

一、用多用实验管检验CO2的性质

(一)实验步骤

先向滴管中加入适量的碳酸钠固体，然后在滴管中部气孔的上下两端用橡皮筋（从乳胶管剪下所得）各缠绕一小张湿润的显蓝色的碱性pH试纸（试纸滴有氢氧化钙溶液），再将滴管套入装有适量澄清石灰水的具支烧瓶中，最后滴入盐酸溶液（盐酸与水的体积比：1:1），并用拇指摁住橡胶塞，以免气体漏出。

(二)实验现象

产生的二氧化碳从滴管的中部气孔排出，随后气孔下方的碱性pH试纸先褪色，过一会，上方的试纸再褪色，同时也能观察到澄清石灰水变浑浊。现象如图1：                  

刚开始    一段时间后（下方试纸先褪色）  反应后（上下方试纸均褪色）   澄清石灰水变浑浊

                      图1 CO2的性质检验实验

（三）实验结论

1.通过湿润的蓝色碱性pH试纸由下到上的有序褪色，说明二氧化碳的密度比空气的大，同时也说明二氧化碳是酸性氧化物，能溶于水的气体。

 2.二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以通常用澄清石灰水来检验该气体是否为二氧化碳气体。

（四）改进后的优点

1.实验药品用量少，节约药品。

2.可同时检验多个性质，且现象明显，便于观察实验现象。

3.实验时间短，且操作简便。

二、用多用实验管操作铜片与浓硝酸反应环保型实验法

（一）实验步骤

在具支烧瓶里装入适量的氢氧化钠溶液用来吸收生成的二氧化氮及硝酸等，并在支管口塞上一团沾有氢氧化钠溶液的棉花，将一小块铜片放入滴管中，再将滴管套入烧瓶中，并剪下一小块黑胶布粘在橡胶塞旁，再往滴管中滴入适量的浓硝酸，顺压黑胶布将橡胶塞孔封住。

（二）实验现象

铜与浓硝酸迅速反应产生红棕色气体，且红棕色气体由下往上蔓延，部分气体从滴管中部的小孔溢出，充满内、外管的上部，下部的气体被碱液吸收，滴管内的溶液由于铜离子浓度较高显绿色，经稀释后溶液变蓝。现象如图2：

未加浓硝酸时        刚加入浓硝酸时    反应一段时间后   大管为稀释后的硝酸铜溶液

                          图2 铜片与浓硝酸反应的实验现象

（三）实验结论

该装置气密性好，操作简单，有利于做课堂演示实验，对于学生来说，操作简单，实验现象明显，二氧化氮气体的现象明显，不仅能激发学生的学习兴趣，也能提高学生的动手操作能力，培养学生的探究意识和创新精神。

（四）改进后的优点

1.操作简便，现象明显，装置气密性好，有害气体不会外泄，避免了环境的污染，实验时间短。

2.本装置还可以用来做氯气、氨气、二氧化硫等气体的性质检验。

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本文系广西教育科学‘十四五’规划2023年度专项课题《基于创新素养下的青少年科技实践活动研究》（课题编号 2023ZJY1333）的研究成果。