生活和化学—日常生活中的化学实验

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  摘 要:高中化学是学生学习化学知识的重要阶段,因此,通过将日常生活与化学实验相结合的方式,不仅能够解释生活与化学之间紧密的关系,更能够进一步帮助学生理解化学原理,掌握化学知识。鉴于此,本文以生活与化学为核心,以高中化学实验为切入点,进一步分析生活与化学实验之间的关系。旨在为了加强高中化学实践与生活的联系,帮助化学知识更好的渗透献力。
  关键词:日常生活;化学;化学实验
  其实化学一直就在我们生活的方方面面,小到人们生活的餐饮,大到国家军备重器都离不开化学的作用。化学这门学科更加直观的将一些化学现象展示在我们面前,让我们能够正视在生活中发生的现象,并通过了解这些现象的本质,认识化学,学习化学,并最终在学习中推动化学的发展,从而实现化学领域的不断创新。所以,我也建议,在现代高中阶段的化学教学中,化学教师也应转变思路,以更加开阔的教学方式帮助我们学生理解化学,掌握化学。因此,找寻化学与生活之间的联系已经成为了当今热门的话题,如何对其进行应用,也成为了我们应该深思的问题。
  1化学与生活之间的关系
  实验是化学学习的重要内容,离开实验的化学学习就没有实际现象作为理论的依据,由如水中的浮萍,不能够成为值得推敲的真知。所以,通过对化学实验的研究与探讨,能够进一步提升掌握化学学习的能力,通过实验中将化学与生活的融合,找到化学与生活契合的切点,以此尝试寻找更加简单、安全的方式完成化学实验,掌握化学实验中基本原理并做到灵活应用。因此,本文通过我在以下实验中操作分析,逐渐解释生活与化学实践之间的关系,利用生活用具解决化学实验中的实验难题,并运用化学知识通过实验解释生活当中的现象或解决生活当中的问题。
  2巧用生活用品制取乙炔气体
  制取乙炔气体实验是《高中化学》中的化学实验,主要就是利用水与电石之间的激烈反应。反应式为:
  CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2
  实验器材:烧瓶、广口瓶、分液漏斗、玻璃导管、高锰酸钾溶液、硫酸铜溶液、电石、溴水等。
  实验步骤:具体实验操作如图1所示。
  实验问题:在实验中,教师就强调了电石与水之间的反应非常剧烈,产生大量泡沫,所以要严格控制好反应速率。但是在实际的操作中,实验失败率较高,并且产生的气体由于杂质较多,带有难闻的气味。因此,如何能够提升实验的成功率,采用更简单的方式制取乙炔气体成为了我们思考的问题。通过对实验原理的分析发现,如果能够控制电石与水之间的反应,就能够控制反应。以此,对实验做出以下改进。
  改进后实验器材:矿泉水瓶、橡皮夹、布袋、绳子、电石、水等。
  改进后实验步骤:①向矿泉水瓶中注入40ml的水,在小布袋中放入电石,将布袋系在绳子上,系紧;②在双孔橡皮塞插入注射器与导管;③将系有布袋的绳子的另一端与注射器的活塞连在一起(可以在注射器的针孔附近的位置进行钻孔,将绳子穿过钻孔系在活塞上);④将布袋放入矿泉水瓶中,并且与水平保持一定高度,将橡皮塞塞紧;⑤推进注射器活塞,电石与水接触,发生反应,产生大量的气泡,完成实验;⑥瓶中产生的气体通过针孔将注射器的活塞推出,此时电石与水分离,反应停止。如果需要重复实验,可以适量活动橡皮夹,瓶中气压消失,电石与水重新接触,反应再次发生。如图2所示。
  改进后实验优点:通过利用改进后的实验观察实验结果能够进行反复多次的实验,更加有利于实验现象的观察;实验用具成本较低,经济实惠;实验装置较为简单,能够便于携带。
  除此之外,将苯燃烧的实验进行改进,由于苯是液体在燃烧实验中没有较为合适的容器进行展示,导致很多同学不能够完整的观看到实验现象。通过思考与分析,发现粉笔的材质既能够承载苯,又不会破坏苯自身的成分。因此,老师将苯溶液滴在粉笔上,通过燃烧粉笔,让同学更加直观的看到苯溶液的燃烧。通过对实验原理的分析和对现有实验的不足的思考,我们利用日常生活中的用品,弥补了实验中能够的不足,找到了一个更快捷、方便、安全的方式进行实验的展示。不仅实验了生活与化学实验之间的完美融合,利用生活用具解决化学实验中的实验难题,更进一步激发了我们探索化学世界的热情。
  3解释生活中的铁锈现象
  《青花瓷》中有一句歌词这样唱到“帘外芭蕉惹骤雨门环惹铜绿”,这句歌词中就循环着一句化学现象就是,门环由于长期室外接触到水分,时间久了就会在表面产生一种绿色的物质,称之为“铜绿”。这样的现象就很容易让人联想到,除了铜以外,铁这种元素的物质,也经常会遇水谁出“铁锈”。而在生活中钢铁与铜器的使用也十分普遍,铁锈与铜绿的出现除了会影响这类金属物的外观和使用,如果用于某些设备或者大型建筑中,就会导致严重的坍塌和报废,对人们的正常生活产生影响,甚至还会造成生命财产的损失。通过《高中化学》的学习,模拟铁锈生成的实验,将铁片放置在装有水的烧杯中,几天后,就能够发现铁片出现了铁锈。通过对化学的学习我们能够知道,水本身带有极弱的电解质,这就产生了能够发生腐蚀的条件,电解质溶液。因此,这样无数个Fe-C就会与本身具有负电极的金属铁,发生反应:Fe-2e-=Fe2+,此时,生成的Fe2+与反应2H2O+O2+4e-=4OH-中生成的OH-,产生反应,生成Fe(OH)2,并且与空气发生氧化反应:
  Fe(OH)3:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
  最后Fe(OH)3变为Fe2O3·nH2O,Fe2O3·nH2O呈红色锈斑。
  通过这样实验加化学知识的迁移,我们能够认识到铁片生锈的本质原因,在实际生活中,要想减少这样的情况发生,保证钢铁制品的质量、性能、外观不受到影响,就可以针对锈斑生成的原因,进行重点的防御。因此,将钢铁制品的表面涂上油漆,让其与水分与空气隔离;在使用中尽可能的保持干燥;由于铁的金属性较为活泼,因此通过合金的制作方式,能够有效降低金属活跃度,增加稳定性。因此,通过化学实验和知识的学习,能够帮助解決生活中一些困难的问题,寻找其问题缘由,进一步提升应对能力。   4滅火器与电池制作的实验原理
  第一,灭火器可以说是我们日常生活中必不可少的工具,一旦发生火灾的时候,灭火器能够迅速控制火情,最大程度上的减少人员生命财产的安全。通过化学实验能够让我们进一步了解灭火器的原理,在实际应用中,我们能够根据火情的不同合理利用不同种类的灭火器,甚至在没有灭火器的情况下,也能够利用灭火原理,利用身边能够被利用的材料,制作简易灭火器。在高中化学的教学中,根据不同的种类的灭火器进行了不同化学反应的分析:
  泡沫灭火器化学反应:
  3Na2CO3+Al2(SO4)3=3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑
  Al2(CO3)3+6H2O=2Al(OH)3+3H2O+3CO2↑
  干粉灭火器的化学反应:
  2NaHCO3?Na2CO3+H2O+CO2↑
  干粉灭火器是日常中最常见的一种灭火器,一是靠无机盐的挥发性分解物,与燃烧过程中燃料所产生的自由基或活性基团发生化学抑制和副催化作用,使燃烧条件中断而灭火;二是干粉的粉末落在可燃物表面上,发生化学反应,并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖膜,隔绝氧气,达到窒息灭火效果。
  在生活中如果遇到危险的火灾情况,我们就可以根据这样的原理,利用现场能够利用的砂土,将砂土洒在燃烧物的表面上,利用砂土自身的不易燃烧和密闭较好的性能,从而帮助燃烧物与空气隔离,达到灭火效果。
  第二,1780年,意大利的伽伐尼也是在青蛙腿的触电肌肉收缩中发现了生物电,从而提出了原电池的雏形。因此,我们可以说化学研究就是以生活作为基础,通对生活中某一些客观事实的思考与研究,从而提出具有价值的化学理论。
  电池自制实验是高中化学中较为有趣的实验之一。主要是以各种蔬菜水果,如土豆、西红柿、橙子等为媒介,利用铜锌电池中铜为正极、锌为负极,土豆汁、西红柿汁、橙汁为电解质溶液,起导电作用的原理,完成一个简单的自制简易电池。
  实验步骤:用一根5cm铜丝和一条2mm宽的锌片,分别插到土豆、西红柿或橙子内;再用耳机的两端接触铜丝和锌片,便能清晰地听到声音。如果把12个土豆按上法每个都插入铜片和锌片然后串联,接上电键及1.5V的小电珠;合键时电珠被点亮。
  通过这样的实验,能够让我们了解电池的原理,并且经济简单、操作要求较低,又十分具有趣味性。
  5结论
  日常生活中化学实验的分析能够不断提升我们对于生活与化学之间的联系,进一步加强对化学理论的认识,对我们化学能力的提升也有着至关重要的作用。巧用生活用品制取乙炔气体、解释生活中的铁锈现象、灭火器与电池制作的实验原理等实验更进一步揭示生活与化学实验之间的密切关系,不仅能够让我们在学习中自我思考,更能够帮助我们掌握化学原理从而进行化学实验探索的创新精神的开拓。
  参考文献
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