例談中學化學家庭探究實驗設計

袁玥恒

一、化學家庭探究實驗的基本模式

探究實驗本身就是一個科學研究的過程.探究實驗的操作程序見圖1.

化學家庭探究實驗中，在獲得了實驗探究結論后，應該創設學習平臺對結論進行相應的拓展運用.因此，對實驗探究模式做了一定的改進，化學家庭探究實驗設計按照“提出問題—猜想假設—設計方案—實施探究—得出結論—反思拓展”的模式進行.化學家庭探究實驗的課題來源多種多樣，如對課堂教學問題的研究、對原有實驗改進的研究、對實驗過程中反常現象的研究、聯系生活中的化學問題進行研究等.

二、化學家庭探究實驗設計實例

1. 胃舒平主要成分的檢驗

由于學習壓力大、精神緊張、過度疲勞，再加上喜歡吃冷飲、飲食不規律等壞習慣，有些同學胃經常反酸，醫生囑每天兩次服用胃舒平.

（1） 提出問題：胃舒平藥物主要成分是什么？

（2） 猜想假設：胃酸的主要成分是鹽酸，胃舒平藥片治療胃病的原理是中和多余胃酸，可能為NaHCO3或Al（OH）3等堿性物質，此外藥片成型時還必須加入輔料，可能含淀粉等.

（3） 設計方案：NaHCO3與酸反應生成CO2氣體，通入石灰水中可使澄清石灰水變渾濁；Al（OH）3為兩性物質，可分別與酸堿反應；淀粉可與碘發生顯色反應.

（4） 實驗探究：實驗用品：胃舒平藥片、研缽（搗蒜器代）、稀鹽酸（潔廁靈代）、氫氧化鈉溶液（由下水道疏通劑制備）、碘液（碘酊代）、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、試管（口服液小瓶代）、導管（飲料吸管代）、圓心打孔的軟木塞（由葡萄酒瓶塞制）、燒杯（透明藥瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、紗布

實驗步驟：將1-2片胃舒平藥片研成粉末備用.若家中無搗蒜器，可在白紙上滾動小玻璃藥瓶，碾碎藥片.

（1）碳酸氫鈉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，試管口立即塞上帶導管的木塞，導管通入澄清石灰水中，觀察到無氣體生成，澄清石灰水不變渾濁.

（2）氫氧化鋁的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，振蕩，待溶解完全后進行過濾.濾液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，可觀察到先生成白色的氫氧化鋁沉淀，而后氫氧化鋁沉淀又逐漸溶解在過量氫氧化鈉溶液中.

（3）淀粉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL水，加熱煮沸，冷卻至室溫后過濾.濾液中滴加1滴碘液，觀察到溶液顯藍色，確定含淀粉成分.

（5） 得出結論：胃舒平的主要成分為氫氧化鋁、淀粉等，不含碳酸氫鈉.

（6） 反思拓展：隨著人們生活節奏的加快，工作、學習壓力也不斷加大，胃病的發病率逐年升高.據衛生部門統計，我國胃病患者人數、發病率均居世界之首，且患者年齡呈低齡化發展趨勢.本實驗完成后可收集不同種類的胃藥，如達喜、胃得樂、斯達舒、嗎丁啉等，了解治療原理、主要成分、服藥禁忌等.同時查閱胃反酸的原因及治療方法，做到防患于未然.

2.食醋酸度測定的探究

食醋是廚房中常見的調味品之一，它的主要成分是醋酸，還含有豐富的鈣、氨基酸、葡萄酸、蘋果酸、乳酸、琥珀酸、B族維生素和無機鹽等對身體有益的營養成分.食醋的總酸含量是指每100mL中含酸的質量（以醋酸計），也稱食醋的酸度，國家標準規定釀造食醋的總酸含量不得低于3.50g/100mL.

（1） 提出問題：食醋中的酸性物質主要是醋酸，如何檢驗市售食醋的酸度是否符合國家標準？

（2） 猜想假設：醋酸（CH3COOH）為有機弱酸，可以運用酸堿中和反應原理，采用滴定分析法，用已知濃度的氫氧化鈣溶液測定食醋酸度.

反應方程式：

（3） 設計方案：通過查閱文獻資料自制植物指示劑，并篩選出本次實驗最合適的指示劑.以氫氧化鈣飽和溶液為標準溶液滴定未知濃度的食醋樣本，計算出食醋酸度.

（4） 實驗探究： 實驗用品：自制指示劑、自制堿式滴定管、食醋、白酒、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、錐形瓶（透明塑料瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、活性炭（冰箱除味包代）

堿式滴定管改裝方法：一小截醫用橡膠管中放入一顆直徑適當的玻璃珠，橡膠管一頭連一支去掉針頭的5mL醫用注射器，一頭連自制玻璃滴管.可在燃氣灶上加熱玻璃管，達一定溫度時拉伸，冷卻后截取合適長度制得滴管.

實驗步驟：

（1）指示劑的制備與選擇.將某些新鮮植物的花瓣、葉片或者果皮洗凈，搗碎，加適量（按制取濃溶液的要求） 的市售白酒浸泡一段時間后，擠出汁液.

在5mL水中滴加3滴指示劑，再滴加1滴飽和石灰水，觀察現象.若顏色迅速發生變化，則該指示劑可用做本次實驗的滴定指示劑，若顏色變化不明顯，則不能選用.進行平行實驗，篩選出最佳指示劑.指示劑的選擇標準為從中性溶液到堿性溶液顏色變化明顯.

（2）待測液的配制.取若干滴食醋，食醋用量視濃度而定，濃度為10%的市售食醋2-3滴效果比較好，濃度稍低的用量可適當增加.再滴加3滴自制指示劑，觀察溶液顏色.白醋觀察效果較好，若為深色醋，則先用活性炭脫色，濾液做待測液.

（3）酸堿滴定.向待測液中滴加飽和石灰水，當指示劑恰好變色到達滴定終點時，記錄飽和石灰水滴加滴數.查閱常溫時飽和石灰水的溶解度，通過近似計算關系式計算食醋酸度：食醋的酸度= 2×（60/74）×（n2/n1）×飽和石灰水溶解度，其中n1為所用食醋的滴數，n2為滴定食醋所用飽和石灰水的滴數.

（5）得出結論：食醋酸度計算值與國家標準3.50 g/100 mL相比較，判斷市售食醋酸度合格.

（6）反思拓展：本實驗為酸堿滴定實驗的改進實驗，實驗儀器和藥品均可從日常生活中找到，拓展性極強.日常生活中可滴定蘋果汁、橙汁等飲料，也可滴定肥皂水、洗衣液等生活用品，進行戶外考察時還可初步滴定當地水資源及土壤的酸堿性等.

化學家庭探究實驗擺脫了課堂教學的束縛，為探究性學習提供了更為廣闊的空間，具有真正的開放性和獨立性.它從問題的提出到問題的解決，整個學習過程都由學生自主掌控，改變了以往被動接受的學習方式，體現了主動參與、親身體驗的探究性學習方式.學生在探究中建構知識體系，了解科學研究的過程和方法，自身的探究能力和創新能力也得到了充分的鍛煉和提升.endprint

一、化學家庭探究實驗的基本模式

探究實驗本身就是一個科學研究的過程.探究實驗的操作程序見圖1.

化學家庭探究實驗中，在獲得了實驗探究結論后，應該創設學習平臺對結論進行相應的拓展運用.因此，對實驗探究模式做了一定的改進，化學家庭探究實驗設計按照“提出問題—猜想假設—設計方案—實施探究—得出結論—反思拓展”的模式進行.化學家庭探究實驗的課題來源多種多樣，如對課堂教學問題的研究、對原有實驗改進的研究、對實驗過程中反常現象的研究、聯系生活中的化學問題進行研究等.

二、化學家庭探究實驗設計實例

1. 胃舒平主要成分的檢驗

由于學習壓力大、精神緊張、過度疲勞，再加上喜歡吃冷飲、飲食不規律等壞習慣，有些同學胃經常反酸，醫生囑每天兩次服用胃舒平.

（1） 提出問題：胃舒平藥物主要成分是什么？

（2） 猜想假設：胃酸的主要成分是鹽酸，胃舒平藥片治療胃病的原理是中和多余胃酸，可能為NaHCO3或Al（OH）3等堿性物質，此外藥片成型時還必須加入輔料，可能含淀粉等.

（3） 設計方案：NaHCO3與酸反應生成CO2氣體，通入石灰水中可使澄清石灰水變渾濁；Al（OH）3為兩性物質，可分別與酸堿反應；淀粉可與碘發生顯色反應.

（4） 實驗探究：實驗用品：胃舒平藥片、研缽（搗蒜器代）、稀鹽酸（潔廁靈代）、氫氧化鈉溶液（由下水道疏通劑制備）、碘液（碘酊代）、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、試管（口服液小瓶代）、導管（飲料吸管代）、圓心打孔的軟木塞（由葡萄酒瓶塞制）、燒杯（透明藥瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、紗布

實驗步驟：將1-2片胃舒平藥片研成粉末備用.若家中無搗蒜器，可在白紙上滾動小玻璃藥瓶，碾碎藥片.

（1）碳酸氫鈉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，試管口立即塞上帶導管的木塞，導管通入澄清石灰水中，觀察到無氣體生成，澄清石灰水不變渾濁.

（2）氫氧化鋁的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，振蕩，待溶解完全后進行過濾.濾液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，可觀察到先生成白色的氫氧化鋁沉淀，而后氫氧化鋁沉淀又逐漸溶解在過量氫氧化鈉溶液中.

（3）淀粉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL水，加熱煮沸，冷卻至室溫后過濾.濾液中滴加1滴碘液，觀察到溶液顯藍色，確定含淀粉成分.

（5） 得出結論：胃舒平的主要成分為氫氧化鋁、淀粉等，不含碳酸氫鈉.

（6） 反思拓展：隨著人們生活節奏的加快，工作、學習壓力也不斷加大，胃病的發病率逐年升高.據衛生部門統計，我國胃病患者人數、發病率均居世界之首，且患者年齡呈低齡化發展趨勢.本實驗完成后可收集不同種類的胃藥，如達喜、胃得樂、斯達舒、嗎丁啉等，了解治療原理、主要成分、服藥禁忌等.同時查閱胃反酸的原因及治療方法，做到防患于未然.

2.食醋酸度測定的探究

食醋是廚房中常見的調味品之一，它的主要成分是醋酸，還含有豐富的鈣、氨基酸、葡萄酸、蘋果酸、乳酸、琥珀酸、B族維生素和無機鹽等對身體有益的營養成分.食醋的總酸含量是指每100mL中含酸的質量（以醋酸計），也稱食醋的酸度，國家標準規定釀造食醋的總酸含量不得低于3.50g/100mL.

（1） 提出問題：食醋中的酸性物質主要是醋酸，如何檢驗市售食醋的酸度是否符合國家標準？

（2） 猜想假設：醋酸（CH3COOH）為有機弱酸，可以運用酸堿中和反應原理，采用滴定分析法，用已知濃度的氫氧化鈣溶液測定食醋酸度.

反應方程式：

（3） 設計方案：通過查閱文獻資料自制植物指示劑，并篩選出本次實驗最合適的指示劑.以氫氧化鈣飽和溶液為標準溶液滴定未知濃度的食醋樣本，計算出食醋酸度.

（4） 實驗探究： 實驗用品：自制指示劑、自制堿式滴定管、食醋、白酒、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、錐形瓶（透明塑料瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、活性炭（冰箱除味包代）

堿式滴定管改裝方法：一小截醫用橡膠管中放入一顆直徑適當的玻璃珠，橡膠管一頭連一支去掉針頭的5mL醫用注射器，一頭連自制玻璃滴管.可在燃氣灶上加熱玻璃管，達一定溫度時拉伸，冷卻后截取合適長度制得滴管.

實驗步驟：

（1）指示劑的制備與選擇.將某些新鮮植物的花瓣、葉片或者果皮洗凈，搗碎，加適量（按制取濃溶液的要求） 的市售白酒浸泡一段時間后，擠出汁液.

在5mL水中滴加3滴指示劑，再滴加1滴飽和石灰水，觀察現象.若顏色迅速發生變化，則該指示劑可用做本次實驗的滴定指示劑，若顏色變化不明顯，則不能選用.進行平行實驗，篩選出最佳指示劑.指示劑的選擇標準為從中性溶液到堿性溶液顏色變化明顯.

（2）待測液的配制.取若干滴食醋，食醋用量視濃度而定，濃度為10%的市售食醋2-3滴效果比較好，濃度稍低的用量可適當增加.再滴加3滴自制指示劑，觀察溶液顏色.白醋觀察效果較好，若為深色醋，則先用活性炭脫色，濾液做待測液.

（3）酸堿滴定.向待測液中滴加飽和石灰水，當指示劑恰好變色到達滴定終點時，記錄飽和石灰水滴加滴數.查閱常溫時飽和石灰水的溶解度，通過近似計算關系式計算食醋酸度：食醋的酸度= 2×（60/74）×（n2/n1）×飽和石灰水溶解度，其中n1為所用食醋的滴數，n2為滴定食醋所用飽和石灰水的滴數.

（5）得出結論：食醋酸度計算值與國家標準3.50 g/100 mL相比較，判斷市售食醋酸度合格.

（6）反思拓展：本實驗為酸堿滴定實驗的改進實驗，實驗儀器和藥品均可從日常生活中找到，拓展性極強.日常生活中可滴定蘋果汁、橙汁等飲料，也可滴定肥皂水、洗衣液等生活用品，進行戶外考察時還可初步滴定當地水資源及土壤的酸堿性等.

化學家庭探究實驗擺脫了課堂教學的束縛，為探究性學習提供了更為廣闊的空間，具有真正的開放性和獨立性.它從問題的提出到問題的解決，整個學習過程都由學生自主掌控，改變了以往被動接受的學習方式，體現了主動參與、親身體驗的探究性學習方式.學生在探究中建構知識體系，了解科學研究的過程和方法，自身的探究能力和創新能力也得到了充分的鍛煉和提升.endprint

一、化學家庭探究實驗的基本模式

探究實驗本身就是一個科學研究的過程.探究實驗的操作程序見圖1.

化學家庭探究實驗中，在獲得了實驗探究結論后，應該創設學習平臺對結論進行相應的拓展運用.因此，對實驗探究模式做了一定的改進，化學家庭探究實驗設計按照“提出問題—猜想假設—設計方案—實施探究—得出結論—反思拓展”的模式進行.化學家庭探究實驗的課題來源多種多樣，如對課堂教學問題的研究、對原有實驗改進的研究、對實驗過程中反常現象的研究、聯系生活中的化學問題進行研究等.

二、化學家庭探究實驗設計實例

1. 胃舒平主要成分的檢驗

由于學習壓力大、精神緊張、過度疲勞，再加上喜歡吃冷飲、飲食不規律等壞習慣，有些同學胃經常反酸，醫生囑每天兩次服用胃舒平.

（1） 提出問題：胃舒平藥物主要成分是什么？

（2） 猜想假設：胃酸的主要成分是鹽酸，胃舒平藥片治療胃病的原理是中和多余胃酸，可能為NaHCO3或Al（OH）3等堿性物質，此外藥片成型時還必須加入輔料，可能含淀粉等.

（3） 設計方案：NaHCO3與酸反應生成CO2氣體，通入石灰水中可使澄清石灰水變渾濁；Al（OH）3為兩性物質，可分別與酸堿反應；淀粉可與碘發生顯色反應.

（4） 實驗探究：實驗用品：胃舒平藥片、研缽（搗蒜器代）、稀鹽酸（潔廁靈代）、氫氧化鈉溶液（由下水道疏通劑制備）、碘液（碘酊代）、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、試管（口服液小瓶代）、導管（飲料吸管代）、圓心打孔的軟木塞（由葡萄酒瓶塞制）、燒杯（透明藥瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、紗布

實驗步驟：將1-2片胃舒平藥片研成粉末備用.若家中無搗蒜器，可在白紙上滾動小玻璃藥瓶，碾碎藥片.

（1）碳酸氫鈉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，試管口立即塞上帶導管的木塞，導管通入澄清石灰水中，觀察到無氣體生成，澄清石灰水不變渾濁.

（2）氫氧化鋁的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL稀鹽酸，振蕩，待溶解完全后進行過濾.濾液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，可觀察到先生成白色的氫氧化鋁沉淀，而后氫氧化鋁沉淀又逐漸溶解在過量氫氧化鈉溶液中.

（3）淀粉的鑒定

試管中加入少量胃舒平粉末，滴加2-3mL水，加熱煮沸，冷卻至室溫后過濾.濾液中滴加1滴碘液，觀察到溶液顯藍色，確定含淀粉成分.

（5） 得出結論：胃舒平的主要成分為氫氧化鋁、淀粉等，不含碳酸氫鈉.

（6） 反思拓展：隨著人們生活節奏的加快，工作、學習壓力也不斷加大，胃病的發病率逐年升高.據衛生部門統計，我國胃病患者人數、發病率均居世界之首，且患者年齡呈低齡化發展趨勢.本實驗完成后可收集不同種類的胃藥，如達喜、胃得樂、斯達舒、嗎丁啉等，了解治療原理、主要成分、服藥禁忌等.同時查閱胃反酸的原因及治療方法，做到防患于未然.

2.食醋酸度測定的探究

食醋是廚房中常見的調味品之一，它的主要成分是醋酸，還含有豐富的鈣、氨基酸、葡萄酸、蘋果酸、乳酸、琥珀酸、B族維生素和無機鹽等對身體有益的營養成分.食醋的總酸含量是指每100mL中含酸的質量（以醋酸計），也稱食醋的酸度，國家標準規定釀造食醋的總酸含量不得低于3.50g/100mL.

（1） 提出問題：食醋中的酸性物質主要是醋酸，如何檢驗市售食醋的酸度是否符合國家標準？

（2） 猜想假設：醋酸（CH3COOH）為有機弱酸，可以運用酸堿中和反應原理，采用滴定分析法，用已知濃度的氫氧化鈣溶液測定食醋酸度.

反應方程式：

（3） 設計方案：通過查閱文獻資料自制植物指示劑，并篩選出本次實驗最合適的指示劑.以氫氧化鈣飽和溶液為標準溶液滴定未知濃度的食醋樣本，計算出食醋酸度.

（4） 實驗探究： 實驗用品：自制指示劑、自制堿式滴定管、食醋、白酒、飽和石灰水（由海苔包裝袋內的干燥劑制備）、錐形瓶（透明塑料瓶代）、滴管（滴眼液塑料瓶代）、活性炭（冰箱除味包代）

堿式滴定管改裝方法：一小截醫用橡膠管中放入一顆直徑適當的玻璃珠，橡膠管一頭連一支去掉針頭的5mL醫用注射器，一頭連自制玻璃滴管.可在燃氣灶上加熱玻璃管，達一定溫度時拉伸，冷卻后截取合適長度制得滴管.

實驗步驟：

（1）指示劑的制備與選擇.將某些新鮮植物的花瓣、葉片或者果皮洗凈，搗碎，加適量（按制取濃溶液的要求） 的市售白酒浸泡一段時間后，擠出汁液.

在5mL水中滴加3滴指示劑，再滴加1滴飽和石灰水，觀察現象.若顏色迅速發生變化，則該指示劑可用做本次實驗的滴定指示劑，若顏色變化不明顯，則不能選用.進行平行實驗，篩選出最佳指示劑.指示劑的選擇標準為從中性溶液到堿性溶液顏色變化明顯.

（2）待測液的配制.取若干滴食醋，食醋用量視濃度而定，濃度為10%的市售食醋2-3滴效果比較好，濃度稍低的用量可適當增加.再滴加3滴自制指示劑，觀察溶液顏色.白醋觀察效果較好，若為深色醋，則先用活性炭脫色，濾液做待測液.

（3）酸堿滴定.向待測液中滴加飽和石灰水，當指示劑恰好變色到達滴定終點時，記錄飽和石灰水滴加滴數.查閱常溫時飽和石灰水的溶解度，通過近似計算關系式計算食醋酸度：食醋的酸度= 2×（60/74）×（n2/n1）×飽和石灰水溶解度，其中n1為所用食醋的滴數，n2為滴定食醋所用飽和石灰水的滴數.

（5）得出結論：食醋酸度計算值與國家標準3.50 g/100 mL相比較，判斷市售食醋酸度合格.

（6）反思拓展：本實驗為酸堿滴定實驗的改進實驗，實驗儀器和藥品均可從日常生活中找到，拓展性極強.日常生活中可滴定蘋果汁、橙汁等飲料，也可滴定肥皂水、洗衣液等生活用品，進行戶外考察時還可初步滴定當地水資源及土壤的酸堿性等.

化學家庭探究實驗擺脫了課堂教學的束縛，為探究性學習提供了更為廣闊的空間，具有真正的開放性和獨立性.它從問題的提出到問題的解決，整個學習過程都由學生自主掌控，改變了以往被動接受的學習方式，體現了主動參與、親身體驗的探究性學習方式.學生在探究中建構知識體系，了解科學研究的過程和方法，自身的探究能力和創新能力也得到了充分的鍛煉和提升.endprint