物質溶于水伴有熱量變化實驗的優化

摘 要：物質溶于水伴有熱量變化實驗修改后可視性較強，操作簡單，利于教師做演示實驗。

關鍵詞：九年級化學； 優化實驗

中圖分類號：G633．8 文獻標識碼：A 文獻編號：1006-3315（2011）9-012-001

義務教育課程標準實驗教科書（滬教版）九年級化學第六章第一節中，有這樣一段教學內容，具體如下：

［活動與探究］物質溶于水時，溶液的溫度是否發生變化？完成下列實驗，你也許會得到意想不到的結果。

［實驗1］取3只燒杯，各注入50ml的水，用溫度計測量水的溫度。

［實驗2］分別將一藥匙硝酸銨、氯化鈉和氫氧化鈉加入上述3只燒杯中，攪拌至固體完全溶解，測量溶液的溫度。

我認為課本雖然把這段內容定為“活動與探究”，其實從內容設置來看，它只是一個簡單的驗證實驗。為了提高學生學習的興趣和科學探究能力，同時最大限度地啟迪學生的思維，我在教學中把它改設成一個真正的探究實驗。具體如下：

1.取3只250ml的鹽水瓶，用帶有“N”型管的單孔橡皮塞塞緊瓶口（“N”型管內事先放有紅色鋼筆水），讓學生觀察一下。

２.取下橡皮塞，先將一藥匙氫氧化鈉固體放入瓶中，然后塞緊瓶塞并輕輕搖晃即可。

師問：此實驗有何現象？

生答：氫氧化鈉固體慢慢溶解，紅色液體沿右支管上升（如下左圖）。

師問：紅色液柱上升說明了什么？

生答：瓶內氣體壓強變大。

師問：請猜測一下導致瓶內氣壓增大的可能原因？

生答：①可能是氫氧化鈉與水接觸發生了化學反應生成新的氣體；②還可能是氫氧化鈉固體溶于水使溶液的溫度升高（物理變化），導致瓶內氣體受熱膨脹，因而壓強增大；③氫氧化鈉溶于水后發生了化學反應，是一個放熱反應，導致瓶內氣體受熱膨脹，壓強變大。

師問：通過觀察有一種猜測沒有必要，是哪一種，為什么？

生答：第①種，因為沒有看到瓶內有氣泡出現。

師問：很好。那么如何設計實驗驗證剩下的兩種情況呢？

生答：取出瓶中的溶液適量放入蒸發皿中蒸發，然后把得到的固體再次放入水中，并用溫度計測量溫度，如果溶液的溫度再次升高就是第②種情況，說明它溶于水后沒發生化學變化，物理性質沒變。否則就是第③種情況。

師問：剛才同學們的回答都很好，從這個實驗中你能得到什么結論？

生答：氫氧化鈉固體溶于水放熱

３．取下另一個瓶子的橡皮塞，再將一藥匙硝酸銨固體放入瓶中，塞緊橡皮塞并不斷輕搖。

師問：你看到哪些實驗現象？

生答：硝酸銨固體顆粒慢慢溶解，紅色液柱被慢慢吸向瓶中（如上中圖）。

師問：紅色液柱進入瓶中說明了什么？

生答：瓶內氣體壓強減小。

師問：請大膽猜測一下，導致瓶內氣壓減小的原因？

生答：①可能是硝酸銨與瓶內空氣中的某一氣體反應，瓶中氣體因消耗導致氣壓減小。②也可能是硝酸銨固體溶于水后使溶液的溫度降低，瓶內氣體遇冷收縮所致。③硝酸銨溶于水后發生了化學反應，是一個吸熱反應，導致瓶內氣體遇冷收縮，壓強變小。

師問：你能設計實驗證明是哪一種情況嗎？

生答：能，把該裝置放一段時間，玻璃管中的紅色液柱如能慢慢回到原來的位置，說明不是猜想①，因為瓶內氣體沒有減少；然后取出瓶中溶液適量放入蒸發皿中蒸發，把得到的固體物質再次放入水中，并用溫度計測量溫度，如果溶液的溫度慢慢下降，就能說明是猜想②，不是猜想③，說明其剛才沒有發生化學變化，因為它的物理性質沒變。

師問：回答得都很好，從這個實驗中你能得到什么結論？

生答：硝酸銨固體溶于水吸熱。

4.取下第三只瓶子的橡皮塞，再將一藥匙氯化鈉放入瓶中，塞緊橡皮塞并輕搖幾下。

師問：此實驗中液柱有無明顯變化？

生答：沒有（如上右圖）。

師問：根據以上兩個實驗，該實驗你能得到什么結論？

生答：氯化鈉溶于水，液體溫度無明顯變化。

師小結:在物質溶于水形成溶液的過程中，通常伴有熱量的變化。有些物質溶解使溶液的溫度升高，如氫氧化鈉。有些物質溶解使溶液的溫度降低，如硝酸銨。有些物質溶解溶液的溫度無明顯變化，如氯化鈉。

兩點體會：

⑴按照課本的做法，若是教師演示該實驗，則溫度計的示數變化可視性很差，中后排的學生無法看見；若是分組實驗，則很麻煩，且實驗又簡單也沒必要分組。修改后的實驗可視性較強、操作簡單，利于教師做演示實驗，如果改成分組實驗，學生也易操作，并更感興趣。

⑵用探究性教學改變了原教材的設計意圖，使教學更有意義，學生有更多的時間參與討論甚至爭論；有利于學生知識的掌握和能力的提高。變“驗證性”實驗為“探究性”實驗，不僅體現了“教為主導，學為主體”的教學關系，而且通過學生親自設計實驗，把生活、社會實際問題與已有知識、技能結合起來，使他們認識到學以致用。更重要的是使被動接受老師的知識傳輸為主動積極地構建知識，在討論和爭論中提高自身素質。

⑶滲透探究性教學，對老師自己也是一個促進，促使自己不斷地學習、充電、關心學生關心的問題，經常地閱讀有關報刊、雜志，上網查閱資料，了解化學新知，發展新動向，同時也要了解一些相關學科知識，使自身的素質得到了提高。