記一節化學實驗探究課

摘要：“探究”是化學學習必不可少的一種方法，而“實驗”則是“探究”的手段。化學新課標要求“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究過程”、“培養學生的創新精神和實踐能力”。本文主要介紹了一節化學實驗探究課，旨在使廣大教師認識到實驗探究的好處，進而激發學生愿學、樂學化學。

關鍵詞：化學學習；實驗探究；實驗案例；教師；學生

“探究”是化學學習必不可少的一種方法，而“實驗”則是“探究”的手段。化學新課標要求“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究過程”、“培養學生的創新精神和實踐能力”。一堂課要達到好的效果，除了要激發起學生的學習興趣，更要引導學生在所學知識范圍內進行合理的探究。這樣的做法，往往使學生更愿意學，學得更快，記得更牢，對下一步教學工作的展開有百利而無一害。

運用實驗探究的方法，筆者和學生們一起完成了一節有意思的課——人教版高中化學（必修1）第三章《幾種重要的金屬化合物》第三節鐵的化合物部分。

和課本的編排有所不同，我們這節課圍繞鐵及鐵的兩種主要化合物——氧化物和氫氧化物的物理性質、化學性質展開。

課前準備：鐵釘、蒸餾水、還原鐵粉、石棉絨、脫脂棉、肥皂水、硫酸亞鐵飽和溶液、氫氧化鈉飽和溶液、氫氧化鈉固體、酒精燈、試管、試管夾、帶有導管的單孔塞、蒸發皿、表面皿、膠頭滴管、玻璃棒、鐵架臺

新課導入部分，筆者花費了幾分鐘時間給學生簡單介紹了我國及世界用鐵冶鐵的歷史。結合本地情況，介紹了虢國墓地出土的銅柄鐵劍——“天下第一劍”名字的由來。當大家了解到這把劍是考古界迄今為止在我國發掘出土的第一把人工冶鐵制品時，都表現出了極大的興趣。接著，筆者不失時機地告訴大家，這把劍的出土使得我國人工冶鐵歷史提早了約兩個世紀，以此來激勵學生的民族自豪感。

在介紹鐵的化學性質時，筆者向學生們提出一個問題：鐵能不能與水反應？

有學生立刻回答：不能。因為每個人家里都有鐵制或鋼制的炊具，燒水的時候，那么高的溫度，并沒有見到什么反應。

有學生反駁：可以。把鐵棒放到水里沒幾天就會生銹，所以鐵能夠與水反應。

學生紛紛提出見解后，安靜下來，我們開始實驗。

實驗一：將一打磨光亮的鐵釘放入試管中，加蒸餾水，放置片刻，無明顯現象。用酒精燈加熱片刻，仍無明顯現象。

展示經同樣操作且敞口放置了幾天的鐵釘，表面有鐵銹生成。

展示經同樣操作但使用油封及用塑料膜封口保存的鐵釘，幾乎沒有鐵銹生成。

實驗二：按照課本42頁的科學探究實驗，學生分組完成，4人一組。實驗裝置選用課本推薦的簡化裝置（詳見圖1）。在試管中放入還原鐵粉（用一氧化碳還原純磁鐵礦（Fe3O4）或用氫氣還原軋鋼時產生的氧化鐵粉。用這兩種方法生產出的單質鐵粉稱作“還原鐵粉”；由于具有很好的孔隙度和海綿狀微觀結構，因此也稱作“海綿鐵粉”）和石棉絨的混合物，加熱試管。一段時間后，可以看到肥皂水冒泡，用燃著的火柴靠近肥皂泡，可聽到爆鳴聲。鐵粉逐漸由灰色變為黑色。說明鐵與水蒸氣反應了。

（為了確保安全，我們在實驗中選用了硬質的石英玻璃管。另外，為了使鐵粉和水蒸氣能夠更好的接觸，石棉絨在實驗前也滴上了水。由于石英管能經受很強的熱沖擊，沒有炸裂的危險性。）

實驗完成后，學生分組討論，教師引導，得出結論：

1.在常溫及加熱條件下，鐵和水不反應。但在水和空氣里的氧氣、二氧化碳的共同作用下，鐵則容易生銹而被腐蝕，生成產物一般為Fe2O3·nH2O 。

2.高溫下，鐵和水蒸氣發生反應，生成產物為黑色四氧化三鐵和氫氣。使用還原鐵粉的目的是為了最大程度地增大鐵的表面積，以及與水分子的接觸面積，從而使反應現象更明顯。

說到此仍有學生有疑問：為什么家里的鐵制炊具可以用好多年，燒水時，沒有任何反應現象？

討論分析：一般家用鐵鍋表面都不是鐵金屬本身所呈出來的銀白色，而是黑色的，這是因為鐵鍋在制成成品之前一般都要將鐵鍋表面采用拋光或磨光等方法，使鑄造或沖制成型過程中所產生的油污或鐵銹除去，并在烘箱中高溫氧化，使表面生成一層致密的藍黑色四氧化三鐵保護層，從而阻止了鐵與水的接觸。

至此，學生對于鐵與水的反應有了一個較為深刻的認識。鐵與水蒸氣高溫下反應的化學方程式自然也就記住了。

鐵的氫氧化物是本節課的一個重點，在介紹這部分知識時，有同學提出這樣的問題：氫氧化亞鐵是白色的，氫氧化鐵是紅褐色的，那么顏色變化過程中的灰綠色是什么物質，會不會是氫氧化亞鐵部分氧化的產物？

我們沒有急于去分析這個問題，而是先請學生討論分析，如何用所給儀器及試劑討論制備較純凈的氫氧化亞鐵。學生自行設計方案后，我們選擇了大家都認為可行的一種進行實驗操作。

實驗一：在2支試管里分別加入2 mL FeSO4飽和溶液，將一支試管加熱至沸，取兩支膠頭滴管，吸入2 mL同濃度的NaOH濃溶液，然后分別插入兩支試管，未經加熱的那支試管生成的白色沉淀迅速變為淺綠色，而煮沸的那支試管生成較好的白色Fe（OH）2沉淀。

接下來由教師提出方案，學生實施完成以下實驗：

實驗二：把白色的Fe（OH）2膠狀沉淀迅速倒在表面皿上，觀察Fe（OH）2被氧化的過程：Fe（OH）2沉淀周圍開始時出現很少的棕紅色斑點，逐漸地表面出現較多棕紅色，最后全部變成紅褐色。用玻璃棒輕輕撥開表層的紅褐色，里層仍為白色，整個過程中沒有綠色物質出現。

實驗三：將實驗一中生成的淺綠色沉淀微熱（注意：不可讓溶液沸騰），可以觀察到淺綠色沉淀明顯地逐漸變白。

實驗四：在前面實驗所得的綠色物質中加入加入少量固體NaOH，可見綠色沉淀逐漸變白。

根據上述實驗，我們推測：制備Fe（OH）2時生成的灰綠色物質有可能是氫氧化亞鐵的水合物，而不是Fe（OH）2部分氧化的產物。（實驗可能存在不嚴謹的地方，此處也并非是要做出最后結論。）

中學階段并不要求我們分析清楚這一反應的變化過程，這個問題也不是本節課的重點，但是通過學生自己提出問題以及通過實驗解決問題，學生的學習積極性被極大地調動了起來，也使得本節課取得了很好的效果。

課后反思：

1.預設探究問題，使學生產生探究熱情。本節課的導入，通過學生所熟悉的事物，提出問題，貼近生活，一下子激發了學生的興趣。學生急于通過探究得出結論，愿意為得到結論付出努力，并從這一過程中獲得成就感。

2.本節課實驗多，需要學生掌握的知識點多，因此課堂容量較大。為了能將本部分內容的知識在一節課的時間完整系統地呈現給學生，并易于學生接受和理解，對部分內容做了簡化處理，由于鐵的氧化物知識簡單易懂，課本上也有詳細的介紹，能力上只要求學生了解鐵的三種氧化物的性質和應用，因此，該部分內容請學生課前自行預習并自主完成導學案中的內容，課堂上只簡單介紹相關知識點，展示實物，不再進行其他方面的擴展。

3.教學形式上以學生的探究活動為主，教師只起引導作用，以突出學生為主體教師為主導的教學理念。將實驗方案設計和實施，以及實驗現象的分析討論做為課堂教學的主線，使學生在實驗探究中完成了學習過程，突出了知識的來源基于實驗這一典型的化學學科特點，同時對學生的實驗設計能力實驗操作能力及分析問題能力的提高也有幫助。

4.學生實驗時，教師應放手讓學生大膽去做，千萬不能為節省時間，或是害怕耽誤教學進度而草草收場，學生或許正在探究的興頭上，如果流于形式，學生的積極性便會大減。切實注意培養學生的自我探究能力，相互協作的能力，對實驗現象的分析能力。在實驗結束后，安排反饋環節，讓學生匯報從實驗中看到了什么，發現了什么，有什么疑問，有什么結論，并組織共同討論。這樣的探究才有實際意義。

5.必修1課本鐵這一部分的知識編排個人感覺有些亂，所以上課時沒有完全按照課本的內容順序進行知識學習，有關二價鐵與三價鐵的轉換放在下一節課討論。

6.對本節課的難點，設計相關的討論題讓學生課后相互交流與討論，讓學生在討論過程中進一步理解所學知識。

總的來說，本節課較好地按計劃完成了教學任務，但還是感覺課堂容量大，留給學生思考和探究的時間不夠。有條件的學校，這樣的探究課可以放在開放實驗室完成，效果應該更好。另外，本節課的練習偏少，有關的隨堂練習部分可以留給學生課后去完成。