无机化学微型实验的应用与利弊

   摘要：微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行的化学实验，具有污染少、费用低、
效果好等优点。本教学组对大一无机化学实验教学微型化进行了一些尝试，结果表明：学生
对微型实验接受良好，普遍认为微型实验不影响实验效果，现象易于观察，试剂用量与排
放均大幅度减少。但对大一本科实验而言，微型实验不能完全代替常规实验，必须综合进行，
在开放性实验中则可自行选题完全设计为微型实验。

 

　　关键词：无机化学；微型实验；实验体系

 

　　微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行的化学实验，其基本特征包括试剂微量
化和仪器微量化

[1]。它具有节省试剂、减小污染、缩短时间等优点，符合化学实验绿色化的

5R 原 则 ： 减 量 （ reduction ） 、 循 环 利 用 （ reusing ） 、 回 收 （ recycling ） 、 再 生
（

regeneration）、拒用（rejection）。微型化学实验自开展起来，在我国受到广泛关注，实验

技术日益完善

[2]。无机化学实验课程在我校大一全年开设，实验人次较多，药品需求量大，

所用试剂超过一半是有毒或者无毒但能造成环境污染的。为此，我们在规定实验的基础上，
对大一部分专业开展的无机化学实验课程开展了微型实验教学的尝试。

 

　　在推广学生实验前，教师首先确定微型实验体系的大致框架。学生实验主要限定于定性
实验，设计为在井穴板中进行。常规无机化学实验基本为试管实验，涉及的操作主要有称量、
加样、滴管、混合、加热、搅拌、离心、萃取、结晶、过滤等。但微型化学实验的操作方法与常规仪
器不同，加热、萃取、沉淀分离（离心、过滤等）等操作也因仪器本身的限制仍需做常规实验
[3，4]。根据以上限制，我们在目前开设的无机化学实验中选择三个实验项目（电解质溶液、
氧化还原反应、配位化合物）作为微型化学实验的试点。教师先行实验确定适合进行微型实
验的内容，并对其中少量实验步骤进行调整以适应微型实验仪器和操作的要求，例如：
（

1）部分实验现象通过颜色改变来观察，如果试剂用量过少则变色不明显，可调整浓度；

（

2）在井穴板中加固体试剂不易溶解，可考虑改成液体试剂等。确定实验内容并验证后，

教师编写实验讲义发给学生。讲义中要求学生用常量实验方法与微量实验方法同时进行实验，
并对实验结果进行分析、评价，提出改进建议。

 

　　一、微型实验教学实施效果

 

　　实验前，教师要求学生进行预习，查找相关资料，熟悉微量实验与常量实验的差别。实
验过程中，应及时记录现象，实验结束后清洗回收井穴板，对比常规实验结果，讨论微型
实验现象是否明显易观察，操作是否可行，记录需改进部分，并总结感受提出建议。教师观
察到，实验过程中，学生对井穴板的操作上手很快。因试剂用量少，对比实验都在孔中进行，
滴加试剂和清洗的时间减少，基本上微型实验时间比常规实验时间缩短三分之一到四分之
一。学生普遍认为微型实验最大的优点是操作快速简便，井穴板中的实验均具显著效果，实
验现象明显，如

KMnO4 与 NaSO3 的反应，三个井穴孔中的颜色对比一目了然，又节约了

实验时间。从学生反馈来看，基本上都能够接受微型实验这种实验方式，并认为微型实验确
实能够在不影响实验效果的基础上，实现减少试剂用量、减轻实验室排放的目的。部分学生
在对比后提出，微型实验所需时间短，某些实验内容可进一步细化，例如实验内容

“酸度对

氧化还原反应速率和产物的影响

”中，可增加不同酸度对反应的影响。学生在课后思考中提

出，

“电解质溶液”实验中有关“沉淀溶解”的部分中可以更换更无毒的药品而达到相同的效

果，例如用

Ca（NO3）2 和 K2CO3 反应代替 Pb（NO3）2 和 KI，以减轻污染又不影响实

验目的。说明学生能够根据已有的知识开阔思维，主动思考实验相关问题，探索更好的绿色
化学实验，而不是单纯被动完成实验内容，这较好地改善了学生的学习态度与思维能力。因
此微型实验有利于引导学生更改实验条件、发现问题、应用理论知识总结问题。

 

　　周密、精确和系统的观察是一切科学实验、科学新发现的基础。微型实验的化学试剂用量