吸热反应创新实验探究

吸热反应创新实验探究

杨能松

广南县第三中学  云南文山  663300

摘要：八水合氢氧化钡和氯化铵反应吸收热量在人教版课本中的表现是使烧杯底部的水凝结成冰粘住置于烧杯底部的玻璃片，从而观察实验现象。这样观察实验现象往往有一定的局限性，本文通过对课本中吸热反应实验改进，用温度计直观测量温度，并且用气球对反应生成的氨气进行收集，在改进装置的同时防止环境污染，达到实验效果，提高学生学习效率。

关键词：吸热反应  创新研究  实验设计

一、问题的提出

吸热反应是“化学能与热能的转化”中一个重要知识点，现行人教版高中化学教材将其安排在第二册第六章第一节，实验过程为“将约20克八水合氢氧化钡固体和10克氯化铵晶体研细后一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象[1]”该实验装置存在以下不足：① 实验容器为敞口烧杯，反应生成的氨气具有强烈刺激性，对师生健康不利，也会污染环境；②反应的热量变化是通过水结冰吸住烧杯底部玻璃片（或者三合板）而反映出来的，但是通常教室室温度为二十摄氏度左右，反应的热量变化不易使水达到结冰点，造成实验成功率不髙，又因为由于水具有流动性，它能快速填充烧杯与玻璃片( 或三合板) 之间的空隙，在大气压力以及玻璃与水分子之间作用力的共同作用下，烧杯与玻璃片( 或三合板) 很容易结合到一起，造成实验假象。[2] ③采用闻气味的方法检验产物，同样具有刺激性，也没有后续的尾气处理装置，不具有完整性。

图一 课本吸热反应实验图

故而，为了避免实验结果的偶然性和解决实验的不完整性的问题[3]，我们采用三颈烧瓶，三通、气球、温度计等装置重新设计实验，将温度的变化用温度计测量出来，变得可视化，避免了实验结果的偶然性，增强实验的科学性。

二、实验设计

我们采用不同的仪器和装置进行实验，测定反应的最低温度，来探究新型装置对于吸热反应的温度变化，通过创新设计，研制出了新的吸热反应实验装置，使反应、搅拌和氨气吸收一体化完成。同时，运用先进的测温手段能够实时监测反应过程的温度变化。实验过程中必须遵循以下基本原则: ①保证将反应产生的污染物氨气进行相应处理，从而消除对教学环境的污染。②由于反应物均为固体物质，进行实验时，必须两种固体物质搅拌均匀，使反应更充分、更迅速。③测定反应前后的温度变化时，要求测温装置测定简单、准确、迅速，可观察性强。④实验装置要具备制作简单、便于操作、重复性好、安全可靠等特点[4]。希望通过本次实验的进行，学生在感受化学反应中伴随的能量变化，提高学生学习化学的兴趣，在实验过程中得出结论，培养学生的探究意识和创新精神。

三、实验仪器与试剂：

仪器：100ml平底三颈烧瓶，100ml圆底三颈烧瓶，玻璃三通，温度计套管，温度计，反口胶塞，20ml注射器，搅拌子，电磁浮力搅拌器，气球。

试剂：NH4Cl晶体；Ba(OH)2·8H2O固体；水；酚酞；蓝墨水

四、实验步骤

在反应瓶中分别加入Ba(OH)2·8H2O固体、NH4Cl晶体，用注射器加入水，测量反应最低温度。

对比圆底三颈烧瓶和平底三颈烧瓶的实验数据，发现针对同一吸热反应而言，使用圆底烧瓶测得的温度低于使用平底三颈烧瓶的温度，说明由于平底三颈烧瓶与搅拌器之间的接触面积大，会造成部分热量损失，故而在此实验中采用圆底三颈烧瓶较好。

五、实验反思

化学变化往往伴随着能量的变化，而能量的变化往往表现为热量的变化，八水合氢氧化钡和氯化铵的反应，是高中阶段最基础的吸热反应。[5]而在本文中打破传统实验的局限性，我们重新设计关于吸热反应的试验装置，可以通过温度计温度的变化明显观察到反应吸收热量，深化吸热反应这一概念。并且添加了气球收集氨气，装置的密封性保证了，防止产生的氨气污染空气，符合绿色化学理念。

实验过程学生通过触摸感受到吸热反应的现象，还可以通过温度的变化明确该反应是吸热反应。而且本实验是在相对密封的状态下进行，用气球收集实验产生的氨气避免造成空气污染，且实验器材简单易得，变废为宝，实验药品用量大大减少，重金属盐污染也相应减少，增强了学生的环保意识，渗透绿色化学理念[6]。在尾气处理阶段，还可以引导学生感受吸热反应的现象，提高学生的实验观察能力和分析能力。

研究吸热反应的创新实验的这个过程中，学生能够很好的接触到试验仪器试验试剂感受能量变化。将课本上深奥的知识转化为可见可触。从感官上增强了对知识的理解。本次实验体现了化学学习过程中的做中学和学中做两个特点。

在这个过程中，学生锻炼了自己的动手能力也丰富了自己的见识。通过八水合氢氧化钡和氯化铵的反应感受吸热反应中的能量变化突出了，能量变化往往表现在热量变化这一特点。我们使用气球将尾气氨气收集起来，减小了环境的污染。使用温度计测量温度，能够将温度的变化直观的体现出来。用胶塞与注射剂的组合加入水，体现了这个试验的创新性，为之后的学习奠定了基础。

参考文献：

[1]罗先进，李喆喆，伍晓春．吸热反应演示实验的再改进［J］.化学教学，2014(5):52－53．

[2]李静雯.八水合氢氧化钡与氯化铵吸热反应实验改进［J］.教学仪器与实验，2014(9):35．

[3]方兰，刘炜.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体吸热反应的实验改进［J］.中学化学，2015(2):31.

[4]庞春辉，关宁，刘文.吸热反应的实验创新［J］.中学化学教学参考，2017(8):63．

[5]张春侠，赵研.吸热反应实验的环保改进［J］.教学仪器与实验，2009(3):2.

[6]赵云.吸热反应实验的创新改进［J］.实验教学与仪器，2014(12):29．