“探究分子运动现象”的实验创新设计

　　摘要：初中化学教材中分子运动现象的实验，存在环境污染，药品浪费严重，观察时间较长，现象不明显等缺陷。本实验克服上述缺点，不仅进行了微型化处理，废物利用，实验现象直观明显，实验时间较短，还可设计成对比实验，探究影响分子运动速率的因素等实验。

　　关键词：微型化;分子运动;实验创新

　　一、问题的提出

　　“分子运动现象”是义务教育教科书化学九年级教材上册(人教版)第三单元《物质构成的奥秘》课题1《分子和原子》中的探究性实验，是九年级化学实验教学的重点内容之一。该实验旨在通过探究启发学生细致观察氨气的扩散使酚酞溶液变红的宏观现象，想象到氨分子的存在和运动的微观本质，从而把微观知识形象化，为探索《物质构成的奥秘》提供事实依据。本实验对培养学生的观察能力、想象能力和抽象思维能力有着非常重要的作用。教材P49图3-4分子运动现象的实验如图1所示。

　　利用两个小烧杯(B烧杯盛浓氨水、A烧杯盛酚酞溶液)和一个大烧杯(罩在两个小烧杯上)探究分子运动现象的实验。按照教材的方法进行操作实验，暴露出一些不足：尤其是实验体系开放造成较多的氨气逸散在教室内，污染较重，影响师生身体健康;实验所用浓氨水、酚酞溶液的用量(每次实验需要的量为50～60mL)大，实验后难以重复使用，造成极大的浪费，处理不当还会污染环境;氨分子运动的空间比较大，实验用时较长，静置2～3分钟后仅在酚酞溶液表面出现变红的现象，大部分学生都不易察觉到这一现象;原装置演示时移动不便，学生观察范围有限。

　　针对以上存在的种种弊端，不少同仁对该实验进行了各种的改进和创新，也取得了良好的教学效果。笔者将该实验又进行深入的研究、探索和创新，从实验装置简单、便于操作、微型化、节约药品、无污染和适应学生实验出发，设计出该实验在相对封闭的实验体系进行实验，减少药品的用量，装置定型，简化操作步骤，也产生明显的实验现象。经过近两年教学实验，取得了良好的教学效果，得到同仁的一致好评，现整理成文，希望同仁批评指正。

　　二、实验创新

　　(1)实验仪器：试管、玻璃管、橡胶塞、自制四穴点滴板、秒表、火柴、酒精灯、试管夹。实验药品：浓氨水(滴瓶)、稀氨水(滴瓶)、酚酞试液(滴瓶)、浓盐酸(滴瓶)。

　　三、实验操作步骤

　　1.探究分子运动现象方案①：先向四穴点滴板编号2、3、4的孔穴中分别滴加5滴酚酞试液，然后向编号1的孔穴中滴加5滴浓氨水，快速把四穴滴板放入试管中并用橡胶塞塞紧试管口，观察并记录现象。方案②：先向四穴点滴板编号1、3、4的孔穴中分别滴加5滴酚酞试液，然后向编号2的孔穴中滴加5滴浓氨水，快速把四穴点滴板放入试管中并用橡胶塞塞紧试管口，观察并记录现象。

　　2.探究影响分子运动速率的因素方案③温度的影响：取两个四穴点滴板，先向两个编号4的孔穴中分别滴加5滴酚酞试液，然后向两个编号1的孔穴中分别滴加5滴相同浓度的稀氨水，快速把两个四穴点滴板分别放入两支试管中并用橡胶塞塞紧试管口，再把其中的一支试管用酒精灯加热，观察并记录现象。方案④分子质量的影响：取两个四穴点滴板，分别向位于内端的两个孔穴中滴加相同滴数的浓氨水和浓盐酸，然后快速把两个四穴点滴板从左右两侧同时放入玻璃管中并塞紧橡胶塞，观察并记录现象。

　　四、实验现象和实验结论

　　1.探究分子运动现象

　　(1)方案①观察实验现象：6s后编号2号孔穴酚酞试液变红;13s后编号3号孔酚酞试液变红;28s后编号4号孔穴酚酞试液变红。方案①实验结论：氨分子是不断运动的。

　　(2)方案②观察实验现象：7s时编号1、3的孔穴中的酚酞溶液同时变红;16s时编号4的孔穴中的酚酞溶液变红;27s后编号4的孔穴中的酚酞溶液红色加深。方案②实验结论：氨分子是不断运动的，且是等速率向四周运动的。

　　2.探究影响分子运动速率的因素

　　(1)方案③温度的影响现象：33s时在被酒精灯加热的试管中编号4的孔穴中的酚酞溶液开始变红;45s时在酒精灯加热的试管中编号4的孔穴中的酚酞溶液变红加深;70s时未加热的试管中编号4的孔穴中的酚酞溶液才开始变红。方案③实验结论：其他条件相同时，温度越高，氨分子运动速率越快。

　　(2)方案④分子质量的影响现象：17s时位于中右侧开始出现白烟;24s时比17s时白烟浓些;35s时比24s时白烟又浓些;52s时比35s时白烟更浓。方案④实验结论：在其他条件相同时，分子质量越小，分子运动速率越快。

　　四、创新的意义

　　1.本实验是在相对封闭的实验体系进行实验，避免了氨分子逸散在教室内，从而减少了污染，符合绿色化学思想。

　　2.对实验进行了微型化处理，所需的氨水和酚酞溶液用量较少，不仅节约药品，而且显著减少氨分子对教室环境的污染，提高了药品的利用率。

　　3.实验现象直观明显，实验所需时间短，提高了实验效率。

　　4.实验使用生活中废旧品代替实验仪器，廉价易得，实现了废物再利用，且可多次重复使用。

　　5.本实验可设计成对比实验，探究影响分子运动速率的因素。

　　6.创新实验装置简单，方便、安全，易于移动，具有趣味性，便于开展学生分组实验，极大地激发了学生的兴趣，培养了学生的创新思维能力，使学生“宏观辨识与微观探析”、“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养在课堂教学中得到了有效的落实。

　　参考文献：

　　[1]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书化学(上册)(第1版)[M].北京：人民教育出版社，2012：49

　　[2]陈女婷，洪兹田.对“氨分子的扩散”分组实验的改进[M].中小学实验与装备，2016(1)：38-39

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