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摘要：對人教版高中《化學(必修2)》中吸熱反應實驗進行深入研究，認為教材中的實驗方案所需試劑量大、產生的氨氣會造成污染，且實際效果受所在地區氣候環境影響大，成功率偏低。為此，重新設計了四種實驗方案，實踐證明，這四種方案成功率高、綠色環保、現象明顯、操作簡便，達到了優化實驗的目的。
關鍵詞：吸熱反應；實驗創新；綠色環保
現行的人教版高中《化學(必修2)》第二章第一節中的吸熱反應實驗仍然沿用了舊版教材的方法，筆者經過多次實驗，發現該實驗存在以下不足。第一，如果實驗時外界溫度較高，玻璃片上的水就不易結成冰，影響實驗效果[1]。第二，實驗是開放性的，反應生成的氨氣(NH3)會污染環境，不符合綠色環保理念。第三，水表面產生的張力也有可能使玻璃片與燒杯黏結在一起，使得實驗結果無法區分。針對上述不足之處，筆者設計了四個改進方案。
一、選用離心試管探究吸熱反應
1.實驗原理。將盛有冰醋酸(CH3COOH)(液面不超過離心試管的尖嘴部分)的離心試管插入裝有氫氧化鋇[Ba(OH)2•8H2O]和氯化銨(NH4Cl)混合物的燒杯中(離心試管尖嘴接觸到固體混合物)，發生凝固現象，即證明Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl發生吸熱反應。
2.實驗用品。實驗裝置如圖1所示。實驗材料：50mL的燒杯、棉花、厚紙板、離心試管、天平、玻璃棒、藥匙、紙片等，適量的Ba(OH)2•8H2O，NH4Cl，CH3COOH。
3.實驗操作。(1)用棉花將50mL的燒杯四周裹住。(2)在厚紙板上剪一個小孔，讓離心試管的尖嘴部分恰好能插進小孔。(3)將少許CH3COOH加入離心試管中，以不超過尖嘴部分為宜。(4)用天平分別稱取10g的NH4Cl和20g的Ba(OH)2•8H2O，倒入燒杯中，并充分混合。(5)將厚紙板蓋在燒杯上，將離心試管從紙板小孔插入燒杯的混合物中。(6)待離心試管中的CH3COOH完全凝固，取出離心試管，讓學生仔細觀察并用手觸摸。
4.幾點說明。(1)讓CH3COOH發生凝固，現象十分明顯，學生可親身感受到吸熱反應而導致的溫度降低。(2)整個反應體系處于密閉環境中，避免了反應生成NH3而造成環境污染[2]。(3)在燒杯中將NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O混合時要迅速攪拌充分。(4)所選CH3COOH必須純凈，用量不能太多。(5)離心試管中的CH3COOH液面應低于燒杯中固體混合物的高度。
二、選用飲水杯探究吸熱反應
1.實驗原理。Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl發生吸熱反應，導致溫度計的讀數不斷下降，反應產生的NH3被蘸有酚酞試液的棉花檢驗并吸收。
2.實驗用品。實驗裝置如圖2、圖3所示。實驗材料：鐵架臺、型號不同的飲水杯、試管、溫度計、玻璃棒、酒精燈、棉花、細鐵絲、藥匙、紙槽、酚酞試液、水等，適量NH4Cl，Ba(OH)2•8H2O。
3.實驗操作。(1)在大水杯底部剪一個與大試管口直徑差不多大的孔，再在小水杯底部中間位置用燒紅的玻璃棒燙一個與溫度計直徑差不多大的孔(便于鐵絲攪拌)，最后在這個孔的旁邊再剪一個松緊合適的小孔。(2)取一支筆桿，將細鐵絲一端繞成螺旋狀，即做成了一個自制攪拌器。(3)將自制攪拌器和溫度計插入試管的底部，并讓溫度計中的水銀部位伸入攪拌器的螺旋中。(4)用天平稱取4g的NH4Cl固體和8g的Ba(OH)2•8H2O(將晶體研細)，再分別用紙槽將兩種固體送到試管底部，將螺旋管覆蓋(方便攪拌)，再把試管直立，向固體中加幾滴水。(5)將試管豎直從大燒杯底部的孔中穿過(水杯口向下)，使試管口高出水杯底部約2cm，再用鐵架臺把試管固定，再在大燒杯底部試管口放適量棉花，滴加幾滴酚酞試液。(6)將大試管的自制攪拌器的上端與溫度計分別穿過小水杯底部的小孔(水杯口向下)，讓小水杯與大水杯緊緊扣在一起。(7)分別左右轉動和上下抽動自制攪拌器，使試管中的固體充分反應，稍后會看到溫度計示數不斷下降，濕棉花變紅。
4.幾點說明(1)此實驗方案的材料易得，水杯、鐵絲、棉花等都是生活中常見的物品。(2)濕棉花用來吸收反應產生的NH3，避免了環境污染。(3)溫度計指示反應過程中的溫度變化情況，使得實驗結果更具說服力。
三、選用密實袋探究吸熱反應
1.實驗原理。打開密實袋上的活結，讓藥品充分接觸，稍后觸摸會感到明顯變涼，溫度計上的示數不斷下降，滴有酚酞試液的試紙逐漸變紅。
2.實驗用品。實驗裝置如圖4所示。
3.實驗操作。(1)用天平稱取10g的Ba(OH)2•8H2O，將其在研缽中研細，裝入密實袋中，用細線將密實袋口三分之一處扎緊。用天平稱取5g的NH4Cl，也裝入袋中，封緊袋口。(2)取一條濾紙，在濾紙條上滴3滴酚酞試液，將密實袋的密封條打開，用膠水將濾紙條粘在袋口附近的內壁上，重新封好袋口。(3)將細線解開，觀察濾紙條上的顏色由無色變為紅色，用手從袋外握住藥品，讓藥品充分接觸。(4)記下溫度計里的原始讀數，當感覺到袋子逐漸變涼時，松開手，讓袋中的物質將溫度計包裹住，待溫度計里的示數不再改變時，讀取數據。(5)將袋口稍稍解開，用手輕輕在袋口扇動，聞一下氣味，立即重新將袋口封住。
4.幾點說明。(1)此方案操作簡便、節省時間，選擇密實袋便于隨時打開和關閉袋口，且空間大、實驗過程中產生的污染物方便在課后處理。(2)所需試劑少，現象十分明顯，成功率幾乎為100%。由于密實袋是透明的，所以不到半分鐘就能看到濾紙變紅，一分鐘內就能感覺到袋子變涼，兩分鐘內溫度就能下降20℃左右。(3)整個實驗在密閉環境中進行，生成的NH3不會逸出。
四、選用自制玻璃管探究吸熱反應
1.實驗原理。Ba(OH)2•8H2O與NH4Cl反應，吸熱導致試管變涼，將兩端封閉的玻璃管下移，露出玻璃管中的小孔，讓NH3被小孔中的CH3COOH充分吸收。
2.實驗用品。實驗裝置如圖5所示。實驗材料：天平、藥匙、酒精噴燈、玻璃管、單孔橡皮塞、試管、注射器、脫脂棉等，適量CH3COOH，NH4Cl，Ba(OH)2•8H2O。
3.實驗操作。(1)用酒精噴燈把長短適中的細玻璃管的兩頭加熱，使之熔化成為兩端密封的細玻璃管，再用酒精噴燈在管身三分之一處噴出一個小孔，然后將其插入一個單孔橡皮塞中。(2)用注射器抽取1mL的CH3COOH，注入密封細玻璃管的小孔中，再將該玻璃管下移，使其小孔藏在橡皮塞中。(3)取一個與橡皮塞匹配的試管，加入8g的NH4Cl和16g的Ba(OH)2•8H2O，然后立即用插有密封細玻璃管的橡皮塞塞緊試管口。(4)將試管輕輕搖晃，使藥品充分反應，發現白色晶體逐漸變為糊狀，用手摸試管外壁，感覺到冰涼。(5)將密封細玻璃管下移，讓玻璃管中的小孔從試管中露出，使NH3被CH3COOH充分吸收。(6)取下橡皮塞，用脫脂棉把密封玻璃管外的糊狀物擦去，發現密封細玻璃管中的CH3COOH結成的冰粘在玻璃管底部，將玻璃管上下翻轉，凝結成冰塊的CH3COOH不會掉下來。
4.幾點說明(1)該實驗裝置簡單、輕便、現象也很明顯[3]。(2)反應生成的NH3被CH3COOH充分吸收，避免了對環境的污染。
參考文獻
[1]李盛宣,陳勇,黃義麗,等.吸熱反應的優化方案設計[J].實驗教學與儀器,2015(1):36-37.
[2]肖春琳,廖鈁.吸熱反應演示實驗的裝置改進[J].教育裝備與研究,2016(12):51-52.
[3]包子民.吸熱反應演示實驗的改進[J].化學教育,2011(4):65.
作者:耿元元 單位:江蘇省南通市東方中學