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激光手电、纳米铁粉在初中化学实验中的应用

2018-08-08王影

读天下 2018年3期
关键词:环保

摘要:激光手电(5W左右)发出的激光可以不接触物体而隔空点燃火柴、纳米铁粉(100nm)等,这让一些需要在密闭容器中燃烧的实验所面临的问题迎刃而解,如测量空气中氧气的体积分数、验证质量守恒定律等。

关键词:激光手电;纳米铁粉;密闭容器;环保;精确

化学作为一门自然科学的最鲜明的特点就是以实验为基础。化学知识趣味之中充满哲理,平淡之中蕴含神奇,在化学实验中学生可以充分领略化学学科的特殊魅力。初中化学教材中安排了很多的演示实验和学生实验,以此来展示一些实验现象,验证或探究一些理论,并培养学生的基本实验操作技能,让学生形成良好的科学素养。激光手电和纳米铁粉的使用会让一些课内、外实验操作起来更加地简单、安全,得出的实验结论也更加地精确。

激光手电(5W左右)发出的激光可以不接触物体而隔空点燃火柴、纳米铁粉(100nm)等,这让一些需要在密闭容器中燃烧的实验所面临的问题迎刃而解。不仅如此,激光手电发出的激光绚丽多姿,会瞬间抓住学生的眼球,激发学生学习的激情。

100nm级铁粉在空气中不自燃,稍微加热即可燃烧,燃烧的产物为黑色固体四氧化三铁,没有烟等任何污染。100nm级铁粉在实验中可以代替有剧毒的白磷,让一些实验更加安全、环保,如下面的几个实验。

一、 用于教材中的实验改进

(一) 测量空气中的体积分数

人教版教材中用红磷燃烧来测定空气中氧气的体积分数(如下图1),该实验因为要在广口瓶外用酒精灯引燃红磷,然后再插入瓶中塞紧瓶塞。这样就会使得实验误差较大且污染空气,平时教学效果很不理想。如果用纳米铁粉(100nm)代替红磷,用激光手电(5W)在广口瓶外照射燃烧匙中的纳米铁粉(如下图2),这样就能很好地避免了教材实验中的不足。

(二) 用红磷燃烧验证质量守恒定律

人教版教材中用磷燃烧验证质量守恒定律(如下图3),该实验中用被灼烧红热的玻璃导管引燃红磷,实验不易成功,红磷燃烧现象也不明显。一些改进实验中,用更易燃烧的白磷代替红磷有好的实验效果,但是白磷有毒性,一些教师和学生由此可能就放弃此实验。在教学中可以用纳米铁粉(100nm)代替红磷,用激光手电(5W)在锥形瓶外照射燃烧匙中的纳米铁粉(如下图4),为了使现象更加地绚丽、抓人眼球,可在纳米铁粉中加入少量的氯酸钾和二氧化锰,实验现象如下图5。因实验简单、安全、环保,现象有趣,在教学中可以极大地激发学生的學习激情。(此设计已获2015年安徽省实验说课一等奖)

二、 用于一些探究实验

如探究燃烧的木条在集气瓶中熄灭是否是因为耗尽瓶中的氧气时(如图6)。可以按如图连接装置,先用激光手电发出的激光引燃火柴,待燃着的火柴熄灭并冷却后再用激光照射燃烧匙中的白磷,同学们会惊奇地发现白磷燃烧了。从这个简单、有趣的探究实验中,学生很容易理解燃着的本条熄灭的原因是氧气的浓度变小,并且也知道了不同物质燃烧所需要的氧气的最低浓度是不一样的。(此设计已获2017亳州市青少年科技创新二等奖)

激光手电、纳米铁粉不仅让一些实验操作变得更加地简单、可行,实验过程中不会产生污染,实验数据也更加地精确;同时让学生接触纳米铁粉、激光手电最前沿、最先进的科技,从而感受高科技的魅力。不过,教师一定要做好安全教育工作。在实验过程中让沉稳的学生使用激光手电,不能对着人照射,并且使用后立即收回,确保安全。

参考文献:

[1]郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]王祖浩.化学实验[M].南京:江苏教育出版社,2009.

[3]张少文.巧用化学小实验提升课堂教学效率[J].中学化学教学参考,2015(1-2).

作者简介:

王影,安徽省亳州市,安徽省亳州市利辛二中。

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